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为城市居民出行安全保驾护航的鲜活面孔张连震

科学中国人
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当孤悬海中的岛屿结束了不通陆路的历史,当长年深藏大山的偏僻村落也步入了发展快车道……一条条通达江海的交通线路正在向人们证明:交通事业的蓬勃枝蔓正在托举起流动的中国。而每一条铁路、公路隧道建设背后,是一个个为城市居民出行安全保驾护航的鲜活面孔,其中就有中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院硕士生导师张连震。

▲张连震

这条科研之路,张连震早在青少年时期就已经为自己选好。即便在导师张庆松教授的言传身教下,他清晰地知道土木工程研究绝不是外表光鲜的“空中花园”,反而可能餐风沐雨、风雨兼程,他还是两次在考学路口都毫不犹疑地选择了继续深造,以饱满学识投身隧道工程防灾减灾研究。2022年,他厚积薄发,以“复杂城市环境隧道穿越富水砂层安全控制关键技术”项目第一完成人的身份斩获中国公路学会科学技术奖一等奖——十年磨一剑,终得梅花香。

项目聚焦城市隧道常穿越的第四系富水砂层,针对这一地层含水丰富、结构松散、胶结强度低、自稳能力差等显著特性,聚力降低在隧道施工扰动与地下水作用下,可能诱发的涌水溃砂、塌方等工程灾害事故,从而避免道路塌陷、市政管线断裂、建筑物差异沉降等次生灾害。“目前,90%以上的富水砂层加固都采用注浆方法,但目前的富水砂层注浆存在设计依赖经验、注浆材料及技术适应性差等问题,无法满足复杂城市环境下富水砂层加固的工程需求。”张连震补充道。为此,他在项目中将复杂城市环境富水砂层注浆加固理论→注浆设计方法→新型注浆材料→系列注浆控制关键技术等难题作为系列攻克对象,最终集成创立了复杂城市环境隧道穿越富水砂层安全控制关键技术,在复杂城市环境隧道灾害防控领域达到了一流水平。

通过提出富水砂层渗透注浆模式与劈裂-压密注浆模式发生判据,张连震团队揭示了富水砂层劈裂-压密注浆加固机理,获得了城市浅埋隧道注浆导致地表隆起变形规律,提出了综合考虑隧道开挖稳定性与城市地表建筑物管线安全的富水砂层定量化注浆设计方法。团队还开发了两种富水砂层特种注浆加固材料,为复杂城市环境富水砂层安全控制提供了有效材料。由他们研发的改性酸性水玻璃溶液型注浆材料具有强渗透性、凝胶可控、抗渗性强等特点,完美解决了富水砂层无法有效渗透注入的难题。而另一种赤泥固废基速凝注浆材料则具有速凝早强、凝胶时间可控、成本低等优点,实现了在富水砂层中的高效留存与扩散可控。

值得一提的是,张连震带领团队研发了隧道穿越富水砂层注浆加固与城市环境安全相协同的系列化控制关键技术,为灾害防控切实提供了实用的技术体系。其中,富水砂层地表超前膨胀布袋压密注浆、洞内超前置换注浆加固及高压固结定域注浆技术,可有效解决富水砂层注浆扩散定域控制、地表隆起有效抑制等关键技术难题,为发展城市隧道穿越富水砂层段灾后应急抢险处治技术提供了强有力的支撑。迄今,项目成果已在江西萍莲高速、广西岑水高速、青岛地铁等30余项富水砂层及类似软弱地层灾害防控工程中成功应用,不仅产生了高达2.1亿元的经济效益,更重要的是保障了隧道工程建设与城市环境安全。

“坐在办公室里是解决不了实际问题的。”这是张连震从无数前辈的躬体力行中悟出的道理,也是他决意传承不息的科研精神。未来,攀登科学高峰之路必定不止鲜花相伴,更会有荆棘暗布,但岁月不负实干者,他表示,他能做的只有奋楫笃行,从容应对,在伟大的征途中行稳致远,在洒满星光的前路中成长为不辜负恩师同仁、不辜负自己的“行路人”。