奔跑人生,逐梦桥梁 ——记何梁何利基金奖获得者林鸣
作者 傅秀萍 陈立通

来源: 时间:2023-06-03

2017年12月31日晚,依次点亮的灯火和烟花在伶仃洋划出了一条海上巨龙,向世界宣告港珠澳大桥主体工程全面建成。2018年1月1日凌晨,港珠澳大桥安静地屹立在海面上,在大桥第一次亮起的灯光下,一抹身影在缓缓移动。海风吹乱了他银白的发丝,但脚下的步伐却步步坚定有力,29.81km,林鸣完成了他的梦想。跑步,是他多年来执着的坚持,此刻他用这样的方式纪念港珠澳大桥的建设圆满完成,也似乎在纪念他磨剑十二年奋战伶仃洋的不凡岁月。

2005年,林鸣作为中交集团总工程师,主持港珠澳大桥前期研究。5年之后的2010年12月,中交集团以设计施工总承包模式担负起了港珠澳大桥的控制性工程——岛隧工程的建设使命,林鸣担任项目总经理、总工程师。他40年扎根一线,参与过润扬大桥、南京三桥等国家重大工程,然而,港珠澳大桥对于他来说是一次前所未有的考验。

港珠澳大桥全长55km,是集桥、岛、隧为一体的世界最大规模的跨海集群工程。岛隧工程包括6.7km长的海底隧道、两个10万㎡的海中人工岛。大桥技术专家委员会组长冯正霖说:“岛隧工程决定了港珠澳大桥的成败,决定了港珠澳大桥在世界桥梁史上的地位。”大桥的沉管隧道是我国第一条外海沉管隧道,也是世界上第一条深埋沉管隧道,被国外专家认为超越了之前任何沉管隧道项目的技术极限。林鸣率领团队开始了攀登世界建桥技术高峰的征程。

他是一个有国家情怀的工程师,为大桥解决“卡脖子”技术难题。世界沉管隧道历史已有近200年,但当时中国沉管隧道发展历史还不到20年。过去掌握沉管隧道先进技术的国家只有美国、荷兰和日本。建设大型跨海沉管隧道,中国几乎需要从零起步。

2007年林鸣带队到韩国考察釜山-巨济跨海通道。这个通道是一个桥梁与当时世界最大的沉管隧道组合的大型工程,沉管隧道长3.4km,由荷兰、日本、韩国合作建设。这个工程的沉管安装由一家荷兰公司负责实施,每次要安装时,56位荷兰专家由阿姆斯特丹飞到釜山,安装完成后再飞荷兰。从工程风险考虑,林鸣找到这家公司进行合作,工程中标以后,对方提出了10多亿元人民币的合作费用,这远远超出了工程预算。最后一次商谈的时候,我方提出了一个最终的合作方案。对方当即回答,“给你们唱首歌”,翻译问唱什么歌,他们回答说“给你们唱一首祈祷歌”。因为双方在投标阶段签订的是排他性的协议。这个意思就是,如果双方不能进行合作了,意味着我方只能独立地完成沉管安装,而且还要创造一个新的安装方法。林鸣向中交集团党委作了汇报,要么花大的价钱来合作,要么就要冒很大的风险进行自主创新,做这个决策非常困难,但最后中交集团决定,哪怕花一个亿、两个亿来自主创新,也要用自己的力量解决工程问题,掌握这个核心技术。

在40-50m的海底环境,与在大气的环境相比,一个最大的差别是缺乏能够直接进行高精度量测的能力。沉管安装的核心技术是四、五万吨重的沉管在海底精确对接,需要将这个庞然大物在复杂的海流、波浪条件下,精度调整到5cm的范围之内。荷兰公司有一个很独特的技术,类似于海底的大型门吊系统,这个系统在海底可以按照潜水员的指令进行移动,完成定位和沉管对接。这家荷兰公司2012年就在我国注册了这项专利。林鸣带领攻关团队挑战这项工程难题。他提出了单测量塔管尾绝对定位关键方法,主持创新了免精调无潜水作业对接沉管安装技术,率领团队先后克服了深水深槽、强回淤、大径流等一系列港珠澳大桥特有的困难,现场亲自指挥了全部33节沉管和最终接头的安装,建成了我国首条、世界最长的跨海公路沉管隧道。

他是一个有前瞻性思维的科学家,在职业生涯中用智慧“将不可能变成可能”。林鸣在职业生涯中创造了很多的工程纪录。润扬大桥主跨1490m,当时是我国最大跨径悬索桥。大桥的北锚碇被誉为“神州第一锚”,是大桥最大的风险点。林鸣提出了一个矩形嵌岩地连墙方案,并且主持关键技术研发,仅用了14个月就完成了勘察、设计和施工,攻克了大桥建设的关键难题。林鸣组织建设的南京三桥主跨648m,是我国首座钢塔斜拉桥,他创造了26个月建设跨江大桥的工程纪录,将工期提前了22个月。

港珠澳大桥岛隧工程的工期只有7年时间。这样一个工期,无论对于隧道,还是人工岛都非常紧张。专家在论证的过程中也多次提到工期问题,认为7年工期不是非常可行。国家主管部门也意识到这个问题,但种种原因并没有进行调整。林鸣在前期工作过程中一直在思考工期的问题:如果人工岛的工期问题不能突破,整个工程7年的工期很难保证。2007年他提出了一个大直径钢圆筒快速筑岛的构想,这个构想提出来以后有一年多时间,行业的专家都没有接受。因为钢圆筒直径很大,达到20多米,但是圆筒的壁厚只有1cm左右。这不能满足水工行业桩基规范中“钢管桩的壁厚和直径之比不能小于1%”的要求,在专家眼里完全没有可实施性。直到2009年初,有一位设计大师王汝凯拜访林鸣时,林鸣向他提出这个设想,他很支持。林鸣让他组织一个团队,先用三个月的时间去否定这个方案。他回去以后,组织了一个团队否定了三个月,打电话告诉林鸣,“否定不了,但是有三个问题”。林鸣又组织团队用大半年时间,形成了一个快速筑岛的创新方案。

对于这个方案,在国际上反响很好,在他们的眼里这个方案很好地解决了白海豚栖息地的问题。《意大利共和报》是一个西方的大报,他们用新闻人的眼光,对这个快速筑岛的方案做了一个很有意思的报道,报道题为《港珠澳大桥展现中国经济新发展》,他们在报道中写到:“那么如何在没有岛屿的情况下建设海底隧道呢?如何在三年内建设完成几个岛屿呢?如何在不影响中华白海豚栖息地的情况下建设大桥呢?如此种种,看上去像是一个‘不可能完成的任务’。我们所认识的总工程师林鸣,即使在闲暇时间也能随手画出意大利墨西拿海峡大桥不同设计方案草图 (他承认建筑墨西拿大桥是所有桥梁工程师的梦想)。他就像当年阿基米德找到‘撬起地球的支点’那样,在多年的积累和冥思苦想后获得灵感,找到一个全新的思路‘与其在海中通过堆砌岩石建筑人工岛屿,不如用高达50米的120个钢圆筒打入海底并且连接起来,填充以沙子修筑人工岛。’港珠澳大桥就是用这个方法建造的。天才灵感爆发的时刻终于到来,随之是成百上千的工人们住在漂浮在海上的棚屋中,24小时工作,从不间断。人工岛完工时间缩短至7个月。”

每逢关键时刻他都会提出独特的见解,解决工程的关键问题。林鸣经常给同事们讲一个故事:1988年他评上工程师的时候,他的老局长专门找他去谈心,给他现身说法,“我做工程有一个习惯,要把工程变成很多片断,像放电影一样,在脑袋里反复地放,一定要放流畅以后才开始动手做。”这件事情对他产生了终生的影响。其实,了解林鸣的人都知道,林鸣是一个非常注重学习、勤于思考、具有非凡钻研精神的人,而且非常尊重科学本身和科学规律。对于他的这种特质大家是有目共睹的。

由于是我国第一次建设大型跨海沉管隧道,国外公司主导了很多前期的方案。其中沉管隧道基础方案采用的是要打1万多根钢管桩,然后在桩头上加上一个大桩帽,再在大桩帽上铺设碎石的方案。在工程中标以后,林鸣提出要做一个1:1的大型物模试验,对这个方案进行验证,同时确定一些重要的设计参数。试验中发现,循环加载基础会持续变形,整个基础的变形不收敛。这个问题出现后,林鸣就问当时制定方案的一位外国专家。这位专家回答说,这个方案原来也是一个概念方案,在港珠澳大桥也是第一次使用。于是项目部组织召开专家会,专家一致认为这个方案在动荷载下有巨大的风险,不可以实施。这样一来这个隧道的基础就没有方案了,需要重新去找一个方案。

林鸣研究发现,沉管隧道是一个减载的结构,隧道结构的荷载会小于原地基的荷载。但是在200多年的历史中,沉管隧道的沉降所呈现出来的规律,跟很多的结构一样:沉降会持续很多年,差异沉降很大,沉降量也很大,最大超过40cm。按照隧道荷载的特点,不应该有大量的沉降发生。但事实上又产生了,这些沉降是怎么产生的呢?林鸣带着这个疑问,同时也为了寻找港珠澳沉管隧道基础的解决方案,提出了开展大规模原位载荷试验。他通过试验发现了一个“瞬时沉降”的规律:沉管隧道90%的沉降都是在极短的时间内完成的。因此,林鸣得出了一个结论,在超固结的地基条件下,沉管隧道大量的沉降实际上是由施工控制的不均匀造成的。沉管隧道的沉降问题本质上是一个施工精度和施工质量的问题,这对沉管沉降就有了一个科学的解释。林鸣提出了“复合地基+组合基床”的创新方案,研发了整套精细化基础施工的装备,解决了沉管隧道沉降控制的工程难题。

“如果每个行业都能实现一两个世界尖端梦,那么我们的国家就能更好地实现神圣又伟大的中国梦”,林鸣期待着。同时,他用自己的实际行动持续践行“逢山开路、遇水架桥的奋斗精神”,重整行装再出发,把科研创新与国家发展需要紧紧结合,带领团队投身到海上漂浮机场、海上储油、大规模深远海养殖等新的挑战性研究工作中。

“我喜欢出发,凡是到达了的地方,都属于昨天……世界上有不绝的风景,我有不老的心情。” 这是林鸣很喜欢的一句话。