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郑健龙:畅行天下不是梦

2011-10-30

科学中国人 2011年3期
关键词:沥青路面公路学科

本刊记者 郝 莹 闫 佳

郑健龙:畅行天下不是梦

本刊记者 郝 莹 闫 佳

鲁迅先生曾说:“世上本没有路,走的人多了,也便成了路。”或许这形象地表达了路的最初来源。然而,面对现实生活中的条条公路,你是否想到,这看似简单的工程却包含了无数人的智慧。

近年来,我国公路发展跨入了快速轨道,贯通全国的公路网仿佛共和国奔流不息的血脉,连系着无数的中华儿女,推动着国民经济的发展。与此同时,新时代的发展也对公路的建设和发展提出了一系列全新的要求,公路科研攻关面临着全新的挑战。

在人杰地灵的湘江之畔,有一位视国家需要为责任和使命的科研人——长沙理工大学校长郑健龙教授。几十年来,他兢兢业业,默默奉献,为我国公路发展殚精竭虑;数十载间,他跋山涉水,不屈不挠,把先进技术带到了生产一线。

当运货的汽车提前到达,当远行的游子安全归来,当漂泊的旅人享受着征途……郑健龙教授总是会露出满意的微笑。

拉起队伍干事业

一项事业要发展,必须依靠一个团队。为推动道路与铁道工程学科的发展,郑健龙始终不遗余力。

“上世纪80年代,由于勘测设计效益较好,许多教师都在做设计服务,科研条件比较差,缺人、缺设备,经费也少,只有张起森教授和我等少数几个人重视学科建设,坚持科研工作。90年代以后,随着科研工作的深入,队伍越来越壮大,课题越来越多,逐渐形成了今天的规模。现在,我们实验室是交通部、教育部和湖南省的重点实验室,也是教育部的工程研究中心。2010年,被评为湖南省科技创新团队。”

组建了一支朝气蓬勃充满活力的科研队伍,被郑健龙视为多年努力工作的最大收获。目前,这支学科梯队中有教授(研究员)20人,副高职称人员21人。其中博士30人,硕士学位者12人。获得各类省部级以上荣誉称号和培养对象的包括:国家有突出贡献的专家1人,享受国务院政府特殊津贴者5人,国家级优秀中青年专家1名,交通行业十大杰出成就奖获得者1名,交通部交通青年科技英才2名,湖南省光召科技奖获得者1名,湖南省优秀中青年专家1人,交通部重点学科带头人1名,交通部“十百千”第一层次人才1人,湖南省121人才工程第一层次1人、第二层次1人、第三层次2人,湖南省跨世纪学术带头人培养对象和后备人选2名。

回顾往昔,学科建设的艰辛历程他依然历历在目。“1986年,我从湖南大学固体力学专业取得硕士学位,进入长沙理工大学。那时候,学院承担着交通部的三个七五课题。而由于学科带头人张起森教授要出国做访问研究,组织、协调和主要研究任务都落在了我的身上。”

敢于承担压力,才能有所成就,郑健龙没有辜负众人的期望。

1989年,学校争取“公路、城市道路与机场工程专业”(现改为道路与铁道工程)的硕士学位授予权。但学科带头人张起森教授在国外做访问研究,无法参加答辩。尽管当时年轻的郑健龙刚刚评上讲师,但是由于科研成绩突出,又熟悉本学科情况,被学校推选参加评审答辩。

“当时,心里特别紧张。但是,工作还是要做。好在我在做科研项目的过程中,跟很多道路工程界的一流专家有过合作与交流,在组织材料和答辩准备的过程中得到了他们的悉心指导。”

最终,在学院申请的三个硕士点中,只有道路工程学科获得批准,让郑健龙深感欣慰。当然,由此也埋下了他对这个学科的深厚情感。此后,经过郑健龙和团队成员的不懈努力,1998年被评为交通部重点建设学科。2001年再次被湖南省教育厅批准为省“十五”期间重点建设学科。

事实上,此后的这一学科的每一点进步都没有离开他的努力与付出。

2003年,道路与铁道工程专业申请博士点,郑健龙再一次披挂上阵,亲自准备材料,亲自答辩。由于多年的工作积累和不俗的科研成果,国务院学位办批准道路与铁道工程学科为博士学位授权学科。2005年,学科又获得交通运输工程一级学科博士学位授予权。2008年被批准为一级学科博士后流动站。目前,该学科已经拥有公路工程教育部重点实验室、道路结构与材料交通部重点实验室、耐久性道路工程湖南省重点实验室和道路灾变防治及交通安全教育部工程研究中心。

“我对这个学科是很有感情的。”郑健龙真诚地告诉记者。虽然作为长沙理工大学的校长,他的行政事务多了起来。但是,他从未放弃科学研究与学科建设工作,时刻惦念着这一学科的发展。多年来,紧密围绕我国公路工程建设和运营中出现的各类技术难题,他带领团队开展了系统深入的研究,形成了三个相对稳定的特色研究方向:特殊土路基稳定与加固;路面结构设计理论与新材料;道路施工与养护管理技术。

将道路与铁道工程学科建设成为国家重点学科、国家重点实验室、长沙理工大学的拳头学科,一直是郑健龙努力的方向。

荣获2009年度国家科学技术进步奖一等奖

放开胆子搞创新

业内人士都知道,公路建设看似简单,实则学问很大。工程中有句行话:任何问题一到地面以下就变复杂了。的确,由于公路修建环境复杂,路基下种类不同、组成各异的土壤常常令技术人员头痛不已。“我们这个学科主要研究两类问题:路基问题和路面问题。”认准了方向,郑健龙选择勇往直前。

“七五”磨练拳脚,到了“八五”,正是大显身手的时候。当时,交通部为应对我国交通事业的发展,要对我国沥青路面的设计规范进行修订,并于1990年立项开展“沥青公路设计指标与参数研究”。作为参与单位,郑健龙和他的团队负责设计标准的研究。

“当时,沥青路面设计存在的最主要问题是材料参数所处状态和路面设计对应的状态不一致,因此,我们对整个沥青公路设计体系重新进行审视,并在此基础上提出了一种新的沥青路面设计理念和方法——极限状态设计法。”

事实上,他提出的以设计弯沉为指标的沥青路面设计标准与方法以及沥青路面大中修补强设计新方法,完善了我国沥青路面设计理论与方法,研究成果均被纳入行业规范。多年来,这一成果指导了我国90%以上高速公路沥青路面的建设,为我国公路建设做出了卓有成效的贡献。

“七五”期间,郑健龙在国内率先开展了半刚性基层沥青路面开裂机理与抗裂技术的研究。1991年,郑健龙获得国家自然科学基金资助,主持完成了“断裂力学在沥青路面开裂机理中的应用”研究,1993-1994年在比利时政府基金支持下开展了沥青路面粘弹性断裂特性的研究。近年来,他面对新的挑战,大胆求索,艰辛实践,又在国内外率先开展了沥青混合料的粘弹性非线性疲劳损伤特性的研究,提出了以损伤力学中的真实应力确定疲劳试验中应力水平的新方法,建立了相应的疲劳方程,创建了沥青混合料非线性疲劳损伤理论与分析方法,在此基础上提出了新的轴载换算方法,为沥青路面设计规范的修订奠定了基础。

“一直以来,我们都在坚持自己的研究特色,充分发挥在路基路面破坏机理研究方面的长处,特别是力学基础这方面的优势。”扬长避短,努力前行,郑健龙对科研的形势始终保持着清醒的认识。

膨胀土失水迅速收缩开裂,吸水急剧膨胀变形,一旦发起威来,公路、铁路、房屋建筑、水利设施等将很难躲过滑坡、垮塌的厄运。我国26个省份均分布着这种特殊土质,有3亿多人口生活在膨胀土地区,我国每年膨胀地质灾害造成的经济损失达数百亿元。虽然膨胀土地质灾害防治的研究已有70年的历史,但是膨胀土边坡的稳定问题一直悬而未决,被称为“工程中的癌症”。随着交通事业迅猛发展、路网等级和密度不断提高,公路膨胀土问题已无法回避,为此原交通部将其列为重大科技项目组织联合攻关,以突破该领域的技术瓶颈。

2002年,国家西部交通建设科技计划重大项目“膨胀土地区公路修筑成套技术研究”上马,郑健龙成为项目领衔专家。此后,他带领着由长沙理工大学等25家单位采取产学研相结合的方式联合攻关,参与科技人员达380多名,前后历时15年,取得了突破性成果:突破国内外边坡支护的传统技术,创造性地提出“以柔治胀”的新理念,自主研发了具有变形消能特性的膨胀土边坡柔性支护综合处治这一全新技术,确保了边坡全天候的稳定性,攻克了膨胀土边坡屡治屡滑的技术难题,获国家发明专利;突破未经改良的膨胀土不能直接用作路堤填料的禁区,提出了控制路堤湿度状态的稳定含水率理论,奠定了膨胀土直接填筑路堤的理论基础,开发了具有“保湿防渗”功能的路堤物理处治技术,攻克了膨胀土合理利用的技术难题,获国家发明专利;首次提出了膨胀土地区公路勘察设计系列技术,建立了以微观特性为基础、工程特性为指标的公路膨胀土判别分类标准、方法及工程分类体系,开发了我国第一个公路工程膨胀土分布地理信息系统,获国家发明专利和软件著作权;建立了基于非饱和土理论的膨胀土与构造物地基基础相互作用的分析理论、计算方法,开发了一种新的膨胀土地基处治技术,发展了公路膨胀土工程理论。

由于出色的创新贡献,该成果一举摘得“2009年度国家科学技术进步奖一等奖”。

“我们的科研工作一直紧密结合工程实践与生产需要。”自1996年以来,该项目成果已先后在广西南宁至友谊关高速公路、北京第六快速环线等10省区1000多公里高速公路中广泛应用,有力支撑了重大工程建设,产生直接经济效益11.75亿元,节约建设用地1.6万多亩,减少油耗3600多万升,降低废气排放1.66万吨,对加快膨胀土地区经济发展,改善民生,保护自然资源与生态环境,做出了重大贡献,被交通运输部列为重点推广技术。

此外,郑健龙教授在路基变性控制技术、公路土工合成材料应用技术、沥青路面的抗裂设计、沥青混合料的改性技术、路面养护管理技术、复合材料板壳的非线性理论等方面亦有所建树。

创新需要胆量,更需要实干。郑健龙用扎实的实践走出了一条创新之路。

放眼未来铺新路

随着中国高速公路的迅速发展,一个声音在学术领域悄然出现:中国公路建设成就显著,高速公路网已渐趋完善,路修完后我们还将干什么?然而,在郑健龙教授的心里,却潜藏着独到的见解:“中国的高速公路建设虽然取得了丰硕的成果,但是公路管理明显跟不上,相当一部分公路尚未达到设计的通行能力,其效益没有完全发挥出来,公路运行中的养护与维修技术等仍需要深入研究。”

对学科未来的准确把握,使郑健龙对团队的未来充满信心。

今后,公路事业将从以建设为主转为建设与管理并重,最后发展到以管理为主。这个发展历程,当然需要大量的技术和研究作为支撑。无疑,这就是郑健龙和他的团队新的努力方向。

为了迎接新的挑战,郑健龙教授带领团队进一步改善了实验室的科研条件,目前相关仪器设备价值8300万元,试验室面积15000平方米。其中,拥有国内唯一的大型直道足尺试验系统,拥有交通行业最大、湖南省唯一的大型土工离心试验系统,拥有国际上土木建筑领域最先进的X射线探伤与断层扫描试验系统(工业CT)。

“我们的研究都是为了解决工程中出现的实际问题。当然,工程的问题解决了,不等于科学的问题就解决了。有些课题,我们还要进行基础理论研究,以推动学科的发展,并在此基础上进一步推动实际应用。”

谈起科研攻关中的难点,郑健龙没有更多提及研究工作本身的艰辛,他说:“其实,在实际工作中,我们也遇到过很多问题。对科研来说,一个实验工程允许失败。但是,对工程来说,却不能因为应用了新技术,而允许失败。所以,如何说服工程部门采用新技术,让新技术在工程应用中得到验证常常是令我们头痛的事情。这就要求我们必须下大力气,保证新技术的可靠性,让人家充分相信你。”他向我们讲起膨胀土技术的应用过程。最开始,工程人员不敢用这项技术,郑健龙要求签字负责。可是工程人员认为,作为科研人员,他负不起这个责,一旦出了问题,工程的损失他承担不了的,相关的法律责任还得由工程建设者承担。情急之下,郑健龙就靠事实说话,他在已经破坏的边坡中用自己的技术修复了其中一个边坡,跟其他的边坡进行对比。最后,由于用传统技术处治的边坡不能经受台风的考验,而他的边坡却安然无恙地经受住了台风的考验,工程负责人才决定采用他们的技术。

“当时的心情真是紧张。因为如果真的出了问题,就会层层追查到我们的技术,再想找试验工程就更加困难了,压力是非常大的。”郑健龙教授如是说。

尽管在道路工程领域取得丰硕的成果,付出了如此的艰辛,郑健龙和他的团队并未将经济效益作为追求的目标。面对记者的疑惑,郑健龙教授表示:“大家知道,我们的科研成果都是在交通部资金的支持下搞出来的,属于职务发明,就应该为交通行业服务,尽可能地让更多的人应用新技术。这也是我们追求的目标。所以,我们不应该将技术保护起来作为牟利的手段。因此,虽然也有公司企业找我们合作、融资,但是我们都没有参与。”热爱科研,热爱行业,一个真正的科技工作者的形象让我们深感敬佩。

谈起多年科研攻关的法宝,郑健龙教授面带笑容地告诉记者:“我们非常注重发挥团队的创造性。每次碰到难题,我们都开讨论会,集思广益,拿出一个具有指导性的方案。”

作为校长,郑健龙把人才视为发展根本。他积极制定有力政策,帮助人才脱颖而出,努力提升科技创新能力,扶持重点学科发展。同时作为一个科研团队的带头人,他总是把年轻人的培养作为重要目标。“我总是不断地变换助手,让更多的年轻人有机会锻炼自己。现在,给我做助手的基本上都是副教授和讲师,教授则要求他们单独拿课题,承担科研任务、带学生。”这样宽松的环境,让众多的科研人员都得到了施展才能的空间,取得了长足的进步。

“做科研,首先要勤奋,要笨鸟先飞,才能取得更多成果。”他指出,由于长沙理工大学既非985高校,也非211高校,平台不高,因此他必须带领科研人员付出更多艰辛的劳动,才能有所收获。但是,他们仍然乐此不疲。

去年,学校推出了湖湘学者计划,致力于吸引国内有才气的中青年学者、海外华人科技精英参与学科团队的建设,开展合作研究。通过这种方式,提高了科研工作的起点,直接立足国内外前沿,研究方法和信息资料的掌握也更为方便快捷,从而大大提高了研究工作的效率和先进性。

从科研出身,郑健龙最了解科研人员的需要,并适时地为科研人员提供良好的条件和帮助。他说,任何一个学者都希望科研工作能够有所成就。首先,希望有课题有事儿干。由于学科的科研工作都是结合工程实际进行的,因此项目多、科研经费充足,基本做到了大家都有事儿干。当然,根据中国现行的科研管理体制,科研人员的生活待遇也能够得到相应的改善,这样就能稳定队伍,并让团队充满活力。第二,成果不是一个人做出来的,而是一个项目组共同努力的结果,所以很多人可以共享科研成果,在研究过程中提升自身的能力,这对个人的成长也是一件好事。秉承着这样的理念,郑健龙带出了一支富有活力而健康向上的团队,即使是三伏天,很多科研人员还是愿意冒着酷暑,在实验室里认真地钻研。

由于真抓实干,这些年郑健龙和他的团队也获得了不少奖项,包括国家级的、省部级的,不一而足。然而,在他心里却始终坚守着一个信念,国家奖励给科研人员什么不是目的,奖励更多的是代表一种责任和鞭策。

今年由他承担的科技项目“沥青路面养护管理智能化及维修技术”已顺利通过湖南省科技进步一等奖的初评,他申请的国家自然科学基金重点项目“沥青路面结构设计若干基础理论问题研究”也已批准立项。面向未来,他只有简单的一句话:“只要还有潜力,就要勇敢地往前迈。”

在工地现场

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