第A06版:设计

铸就地下防护之盾

——专访隧道股份城建设计集团总工程师(人防)王挥

□本报记者 陈雯

国防与人防工程,作为国家安全体系的重要组成部分,承载着保卫国家领土完整、维护民族利益的神圣使命。它们不仅是应对战争威胁、保障人民生命财产安全的坚实屏障,更是推动国家经济、社会持续稳定发展的重要基石。在这一背景下,诞生了一批防护工程巨匠。其中,上海市工程勘察设计大师、隧道股份上海市城市建设设计研究总院(集团)有限公司总工程师(人防)、上海市地下空间设计研究总院有限公司(以下简称地下院)总工程师王挥,无疑是一颗璀璨的明星。从业三十余年,他一直致力于国防工程、高抗力人防指挥工程的设计,以及防护设备的研究、研制工作,先后主持编写国家标准6项、上海市标准8项,参与编写国家及省部级标准20余项,弥补了多项行业空白。

从流体力学向地下工程进发

1990年6月,王挥从上海交通大学工程力学系流体力学专业硕士研究生毕业后,进入了地下院(原名上海市地下建筑设计研究院,成立于1979年,原隶属于上海市民防办公室)。

在校期间,王挥曾从事过一些水中兵器的研究,对数学、力学的深入学习也为其日后的工作打下了重要基础。“流体力学学问大,曾孕育出如钱学森等世界级的杰出科学家。”这是大学期间王挥的老师常挂在嘴边的一句训导,他们不仅是王挥这批学子们心中的楷模,也昭示着他们未来的无限可能。

地下院与原总参工程兵科研四所的渊源深厚,也为王挥提供了宝贵的学习和成长机会。地下院建院骨干是一批原总参工程兵科研四所的上海籍官兵,其中有:张昌权总工和哈军工二期的陈宗耀总工等,都是长期奋战在国防、人防工程科研和设计的一线人员,所以地下院在人防领域的起点较高,是全国除军队院校和科研院所外的翘楚。在总师室工作期间,王挥长期受到老专家的言传身教,以及他们的业内同学、同事(有钱七虎院士、史维汾技术少将等)的关怀帮助,逐渐积累了丰富的业务知识和实践经验。

上海人民广场地下停车场人防工程设计是王挥比较完整地从事的第一个人防项目。当时上海市“七·五”重大科技攻关项目“人民广场大型地下车库试点建设研究”是由地下院牵头承担的,王挥的一些老师、学长和同学参与了其中子课题“大型地下结构计算机辅助设计”的研发,因此他毕业后就进入了地下院工作,投入到该项目中,参与软件的测试工作。1992年12月,该项目荣获上海市科技进步三等奖,总体达到国内先进水平,成果应用于上海人民广场地下停车场这个人防工程的设计,该设计1999年12月获国家人民防空办公室优秀设计一等奖。

由于王挥在校期间的课程并未涉及钢筋混凝土的相关知识太深,更多的是学习力学等更为基础性的学科,所以起初做起工程来并不适应。为此,他投入了大量时间“补课”。而航空航天领域追求的高精确度计算的要求,让他在精度要求相对较低的土建领域取得了比常人更快的进步。“当时,业内流传着一句话,‘算不清加钢筋’,因此在规范中,安全系数往往被设定得相对较大,最初我对这种取值方式不是很适应,这与航空领域的精准计算体系很不同,后来慢慢地也接受了这种计算方式,但我发现我比其他人算得准。”他说。

智解无缝无后浇带的大底板设计

1997年,上海民防大厦正式开工,总建筑面积50080平方米,由5层裙房和31层主楼组成,屋顶为直升机平台。王挥担任项目结构负责人。

根据美国JY的建筑扩初设计,建筑物各单元的高度和荷载相差很大,建筑物的平面形状复杂,地下室人防防护单元内又不允许设置伸缩缝或沉降缝。通过设置后浇带可以减少后期沉降差的产生,但会给施工带来极大不便,而且长期留置,后浇带内积累的垃圾又会给工程质量带来隐患。

对此,王挥及其团队对土层仔细分析计算发现,由于第⑧层软弱下卧土层的缺失,主楼的绝对沉降量不大;且在考虑上部结构刚度作用时,计算最大沉降量还能降低。因此,最后决定不设后浇带,主楼和裙房部分的承台厚度依据等沉降曲线梯度由厚到薄设置,并计算了承台板内、外温差和最终的温度收缩应力,以及进行了30天的跟踪监测,以确保混凝土养护得当。截至2000年6月底,大厦的最大沉降量为12.0毫米,主楼平均沉降量5.45毫米,裙房平均沉降量1.5毫米。建成效果良好。该项目获得中国建设工程鲁班奖、上海市建设工程白玉兰奖。

王挥参与的上海民防还有很多,如浦东新区行政办公中心绿地地下车库、世博会主题馆地块北部地下民防工程,皆是“平战结合、为民造福”的上海精品民防工程。

引领人防技术革新填补行业“空白”

2015年,习近平总书记首次提出把“军民融合发展”上升为中国国家战略。以此为契机,地下院依托在人防行业四十多年的技术优势与经验积累,积极承担国家安全防护责任,参与了东部战区、西部战区供应商名录评选,并顺利入围。近年来,地下院承接了多项国防工程、高抗力人防指挥工程,王挥都全程参与。

由于国防工程的保密性质,王挥的许多工作都是默默无闻地进行,但他不以为意,他深知每一项工作都承载着国家的安全与人民的福祉,需要用心去做,用责任去守护。

在他的带领下,团队不仅铸就了一个个国之巨盾,还取得了一系列重要的科研成果。由其主要参与的“超高强活性粉末混凝土系列防护(密闭)门研制”课题荣获中国人民解放军科技进步一等奖,主持的“钢纤维RPC(超高强活性混凝土)遮弹层在人防工程中的应用研究”课题荣获中国人民解放军科技进步二等奖。

为适应新的战技要求,王挥团队与中国工程院院士钱七虎及其学生王明洋(现亦为中国工程院院士)共同研发了一种新型的遮弹层材料,即当时的RPC,现在全国已统一称其为UHPC超高性能混凝土。它是一种由石英砂、水泥以及活性剂拌合而成的钢纤维混凝土,级配不同于普通混凝土,但强度远超普通混凝土和高性能混凝土,且具有显著的抗拉特性。这种特殊的组成使得UHPC在力学性能上接近钢结构,同时具备优良的抗爆性能,适应高腐蚀环境。随后,还成功应用于地铁隧道防护门中。

根据相关规定,城市的地下交通干线以及其他地下工程的建设应当兼顾人民防空需要。为此,目前城市地铁基本采用“一站一区间”的防护单元划分方式,即将每个车站及其相邻的隧道区间作为一个独立的防护单元,通过防护密闭门或隔墙隔断。这种划分方式有助于确保在遭受攻击时,即使某个防护单元受损,其他单元仍能保持完好,从而保障整个地铁线路的安全运行。

出于防汛要求,地铁隧道还要设置防淹门,为提高效能,上海申通地铁当时提出将防淹门和防护密闭隔断门合二为一。

由于此前轨道交通兼顾设防防护设备缺乏统一的标准图集,设计过程中存在大量的非标设计现象,防淹门往往采用钢结构。但钢结构使用寿命短,在寿命长达100年的地铁环境中极易发生腐蚀。为此,王挥团队开展了相关研究,牵头研制轨道交通超高强钢纤维混凝土防护(密闭)门。其间,王挥多次前往国家人防办、军事科学院国防工程研究院等部委办汇报,得到了国家人防办唐玉俊副局长、军事科学院国防工程研究院卫东院长等一大批领导和专家的帮助,2020年底,该项目通过国家人防办组织的科研鉴定,目前已实际运用,为地下轨道交通的防护筑起了一道坚固防线。

2022年,由王挥作为第一完成人主编的国家人防行业标准图集《城市轨道交通工程超高强钢纤维混凝土防护设备选用图集(试行)》(RFJ019-2021)、上海市建筑标准设计《轨道交通兼顾设防工程防护设备选用图集》(DBJT08-136-2022),填补了轨道交通防护设备选用标准的空白,打破了上海市轨道交通长期使用非标设备的窘境,为行政主管部门提升行业监管效能提供了专业技术支持。

未来趋势重在避免“点穴致瘫”

未来,人防设计应在哪些方面改进或变革?王挥有着深刻的思考。就防护工程而言,他表示,现在双方的攻防都是体系对体系的攻防,防的最终目标是保障我方体系功能的安全和稳定性。敌方的打击,甚至是超战标打击,会导致我方某些单体的损毁,但应避免被敌方“点穴致瘫”,造成全局损毁的情况出现。

首先在规划设计时,应提高我方体系的韧性。

其次是提高各重要目标、关键节点的防护能力,这个防护是综合的、全过程的。要让敌方发现不了、接近不了、命中不了,打中了还打不深、破坏不了,即使有破坏,还可以快速抢修。对应的防护措施有前端的高科技伪装、主动拦截、电子对抗、诱导引偏,末端的被动防护是在前端防护全部失效时的最后“托底”,就是采用合理的结构材料、防护设计,给这些工程穿上“铁布衫”,罩上“金钟罩”,如:遮弹层、防护设备、泄爆通道设计等。

同时,他也看到了行业变革的趋势,认为跨多学科、多专业的复合型人才将成为未来的主流。

“多年的经验告诉我们,‘矛’与‘盾’的对立发展是永无止境的。未来双方将在信息化、智能化等方面发力角逐。就需要大量跨多学科、多个专业的复合型人才,对知识进行捏总、提炼,创新成果可能在多专业的交叉融合中产生。”

王挥说,未来,他将不遗余力地尝试成为科研院所、军事院校与企业之间桥梁纽带,在促进产学研一体化方面进行深入探索,希望将行业实际需求与前沿理论相结合,碰撞出防护行业前进的新火花,为铸就、筑牢国家防护之盾挖掘新动能。

2024-06-03 陈雯 ——专访隧道股份城建设计集团总工程师(人防)王挥 2 2 建筑时报 content_25622.html 1 3 铸就地下防护之盾 /enpproperty-->