——專訪中國工程院院士、上海市政工程設計研究院原總工程師林元培
林元培的名字和黃浦江上的座座大橋緊密相連。當人們欣賞飛架浦江兩岸的南浦、楊浦、徐浦、盧浦等大橋時,自然地就會想起他。9月,在重慶市召開的國際橋梁與隧道工程技術高峰論壇暨茅以升先生誕辰115周年紀念大會期間,記者有幸采訪到了中國工程院院士、上海市政工程設計研究院原總工程師林元培院士。
身處重慶,又聽得記者問起南浦大橋,林院士不由得感慨到:其實重慶市對自己也有著非比尋常的意義。原因在于:在距離會場不遠的嘉陵江上佇立著的重慶嘉陵江石門大橋,對于當年的南浦大橋而言,有著決定性意義,“重慶石門大橋建成了,也就意味著在黃埔江上建橋?qū)⒊蔀榭赡堋?rdquo;在黃埔江上建橋,其實是幾代橋梁工程師的夢想,這其中的煎熬與等待,聽來也是讓人感慨無限。
林院士回憶起當年南浦大橋的建設過程,他仍歷歷在目……
南浦大橋——幾代工程師的夢想
南浦大橋,傾注了林院士的太多的心血與深厚的感情,但是每每談起南浦大橋,他總是說,并不是自己的水平比前一輩水平高,而是他的機遇好。在黃浦江上建橋,是上海幾代工程師們的夢想。這種迫切的愿望,早在林培元上世紀60年代進入上海市政工程設計院時就感受到了。“當年的老一輩工程師們,大多數(shù)是放棄了美國做工程師的機會,懷著對祖國的熱愛回國的。然而,由于受當時條件的限制,他們當回國時,沒有機會,建造大規(guī)模的橋梁,大家都希望有一天在黃埔江上造大橋。
黃浦江是長江下游的支流,黃浦江在穿越市區(qū)的60km江段,是上海港客貨碼頭所在地,是上海繁華的重要條件之一。這個擁有上千萬人口的東方第一大都市,有著同巴黎塞納河、倫敦泰晤士河一樣聞名于世的黃浦江,在20世紀80年代以前的漫長歲月中,城區(qū)段上卻沒有一座橋!上海,做了近百年的大橋夢。
在此之前,浦東還是農(nóng)村,上海市政府也沒有在此建橋的規(guī)劃??粗治鞯姆睒s與擁擠,浦東的空曠與荒涼,上海市政工程設計院的橋梁工程師們一直想著要在黃浦江上建橋,以溝通兩岸。這些老一輩工程師的渴望和期待,一直深深感染著當年還是個年輕人的林元培。“我也特別希望有朝一日能在黃浦江上建橋,這是我們一代代橋梁工程師的夢想和夙愿。”
林元培和老一輩工程師們一樣,在并不知道“何日君會來”的情況下,從未放棄在黃浦江上建橋的技術方面的探索,用林院士的話說:“雖然我們不知道政策形勢如何,但是探索的腳步不能停止!即使我研究了一輩子,沒有等到機會,也可以留給后來的晚輩,這種研究和探索也是有意義的。機遇不知道什么時候有,但是我們的努力和準備、研究是不能停止的。”
大家明白在機遇未來臨以前盡可能做好技術準備,首先將將來黃浦江上建大橋可能產(chǎn)生的困難和風險分解為若干專題,林元培利用設計院日常工作中的相關工程,將黃浦江上可能出現(xiàn)的問題分解到幾座不同的的工程中去。“南浦大橋之前,我就開始將在大橋上可能出現(xiàn)的問題都做了準備,通過一座座橋做實驗來解決問題。把所有問題分配到小橋上去解決了,檢驗我的想法是否正確。”當時提出了六個問題,兩個問題在一座橋上檢驗,另外兩個問題在其他橋上解決。”
對于工程師而言,什么是真的?做出來才是真的!要有實踐經(jīng)驗,工程師的成功,就是所有的一切都要在實踐中檢驗。我把可能發(fā)生的問題、需要解決的問題都做了準備。”
這其中,第一個工程便是黃浦江支流上的柳港大橋,1977年的上海柳港大橋為跨徑200m的混凝土斜拉橋,在我國橋梁史上有重大的意義。這是國內(nèi)第一座200m跨度的斜拉橋,技術難度很大。松江柳港大橋成功地探索了雙塔雙索面的橋型;柳港大橋是一座實驗橋。這個實驗橋檢驗了設計。設計包括兩方面,一是理論研究;二是施工工藝。林元培之前一直是做理論研究工作的,而柳港大橋標志著林元培完成了從理論到實踐的轉(zhuǎn)變。
1984年,林元培出任設計院的總工。這時的他也沒想到什么時候能有機會做黃浦江上的橋,但是心里卻一刻都沒有放下這個心愿。“柳港大橋雖然成功了,但是還不夠!”為林元培在黃浦江上大建飛虹做技術準備的還有上海恒豐北路橋。這座橋跨徑并不大,只有70多米,自行車都可以穿行而過,是一座獨塔單索面雙跨斜拉橋,但是這座橋林元培也花了很大的心思,因為,他要通過這座橋解決將來南浦大橋的基礎問題,目的是探索將來大橋上建什么基礎。南浦大橋的沉降會影響通航的。
恒豐北路橋橋下鐵路凈空為6.2m,而上海為天然的沖擊平原,如何防止基礎沉降引起上部結構沉降,進而影響橋下火車的通行,是該橋需要解決的一大難題。林元培經(jīng)研究后決定,將鋼管樁打入地下81m的地下持力層。該橋建成后的多年運營表明,這一方法是成功的,這就為他日后設計南浦大橋的基礎提供了寶貴的技術經(jīng)驗。這一解決方案在后來的多座大橋設計中被廣泛應用。至此,跨越浦江上斜拉橋方案需要解決的上下部結構的關鍵問題,已積累了相當?shù)募夹g與經(jīng)驗。
當然,最為重要的還是1989年的重慶嘉陵江石門大橋。重慶嘉陵江石門大橋,為獨塔單索面雙跨斜拉橋,跨徑為230m,若變成雙塔三跨的斜拉橋,主跨可達到460m。因此可以說重慶嘉陵江石門大橋的建成,意味著中國以具備修建460m斜拉橋的能力。“石門大橋做成了,南浦大橋就做成了”。作為總工,林元培集中兵力,勢在必得,把石門大橋作為南浦大橋的最后一搏。
當嘉陵江石門大橋合龍那一天,他從上海飛抵重慶。林元培知道,此時此刻離夢想越來越近了。“石門大橋建成后,我站在橋上,真的是激動不已,當時身邊的同事問我,石門大橋建成了怎么會讓你這么激動?我說,因為石門大橋建成,就意味著我們可以在黃埔江上建橋了!”林元培當時激動得眼前都是白的了,但是頭腦還是清楚的。
在經(jīng)歷了十年改革開放后,上海將修建跨越黃浦江大橋提到了議事日程。“1989年石門大橋合龍了,1989年政府提出了開放浦東。老一輩等了幾十年,等不到,我一當工程師就等到了,機遇很重要,但是這是凝聚了幾代人的期望,一定要做好做成功!”
當?shù)弥虾R炷掀执髽?,由林元培擔任總工程師的時候,設計院一些退休的前輩都找到林元培,說他遇上了好時機,在鼓勵他的同時,還表示了對他由衷的羨慕。“他們說我是遇到了好時機,我也感到很幸福,準備工作做了那么多,浦東要是不開發(fā),我就只能交給我的下一代做了。”
談起南浦大橋,林院士總是強調(diào)自己機遇好,運氣好,但是,有句話說“機遇也是留給有準備的人”,林元培在為南浦大橋如此有心的準備,是對這句話最好的注解與詮釋!
創(chuàng)新與安全——工程師最大的“糾結”
因為建造成功的石門大橋的橋梁使用了混凝土結構,林元培對此有把握,所以,在南浦大橋的前期論證階段,林元培主張采用混凝土結構。然而,當時的安娜西斯橋采用的是疊合梁結構,一些參與討論的專家覺得后一種方案速度比較快,所以一致表決用疊合梁結構。
林院士對此也表現(xiàn)出了無奈:“我們在嘉陵江上做石門大橋是混凝土的,我做過的最有把握,學來的東西總是不如自己做過的,要害的部分人家是不會輕易給我們的。”最終,疊合梁的方案還是占了上風。南浦大橋已經(jīng)動工一年多,橋樁已經(jīng)打下去,但是卻出現(xiàn)了問題。
談到這個問題,時隔多年,林院士仍然很是激動:“當時,我們圖紙也差不多了,按照疊合梁結構的樁也打下去了,加拿大學習的工程師卻趕回來告訴我們安娜西斯橋橋面出現(xiàn)了裂縫!”
此時的南浦大橋已經(jīng)動工一年多,“這真是很要命的事情”。林元培春節(jié)沒過完,立即就飛到加拿大,來到安娜西斯橋上,把那些裂縫挨個拍了照片。林元培實地考察之后發(fā)現(xiàn),這座橋的橋面上已經(jīng)出現(xiàn)了百余道結構性裂縫。橋面是混凝土,下面是鋼,里面有22毫米的銷釘,縫隙雖小,但是長時間雨水、雪水的滲透下,銷釘就會銹蝕,橋的壽命就會減少。雖然當初林元培沒能左右大橋的方案,但到了這個時候,出了任何問題都要他來承擔責任的。林元培飛到加拿大去找溫哥華的設計師,了解是什么原因。但是設計者在倫敦。他只好又火速飛回上海,分析問題出在哪里。那些天他幾乎沒睡過完整的覺,他仔細推敲加拿大的方案,總結出了四個問題:一個是施工工藝有問題,第二是橫向沒有預應力,第三是應力集中問題,第四是橋中間部分,縱向沒有預應力。
林元培通過修改圖紙將設計理念其應用到了南浦大橋的設計當中。林元培和他的同事們就這四個問題采取措施來修改圖紙,但問題是,改了以后這四個問題能不能規(guī)避呢?為此,林元培認真研究后提出了4種解決橋梁裂縫難題的方法,林元培先在計算機上模擬,計算機顯示按照加拿大的方案設計果然會有裂縫。林元培連夜召開會議,決定修改橋梁圖紙?,F(xiàn)在的首要問題是馬上修改圖紙,但前方工地還在施工,天天需要圖紙,耽擱一天就是幾十萬元的開支。林元培帶著一百多名工程師開夜班,爭分奪秒,一共修改出了一千多張圖紙。
“寄托了幾代工程師夢想、上海市民殷切期盼的南浦大橋要是修成這樣有裂縫的橋,怎么了得?一定一定要做好,千萬不能出問題!”林元培在心里告訴自己。“這個工程是我負責的。要改就是我改,不改的話,將來出毛病我承擔責任。”這種心系工程安全的如履薄冰的責任感,應該為每一位工程師所共有。
把他們的問題進行解決,通過計算,我用計算機計算,他們沒有涉及到的數(shù)據(jù)我要改一千多張圖紙的,短時間內(nèi)改不出來,而百姓對這個橋給予了極大的期望,上面也給了很大壓力,我只能是我有百分之八十的把握。這個橋是我做過的,但是圖紙要改的太多。一耽擱就是幾十萬??!都是國家的錢!我們的工程師沒日沒夜地在修改,工期停下來了費用是非常大的。但是我當時也面臨一個壓力:雖然目前的圖紙是有問題的,但是我要改,改不改得好?這也是個問題。工程和科學是不一樣的,科學家失敗了可以再來,但是對工程師來說是不能失敗的,失敗了對國家的財產(chǎn),百姓的生命都將帶來不可挽回的損失。
回憶起往事,林院士最感慨的還是在工程過程中安全與創(chuàng)新的糾結問題。理論與實際有差距是常有的事,比如地基基礎對上部構造引起的內(nèi)力重分配研究了一百多年,論文不下幾十萬篇,仍然不能做到理論指導實際,然而也不能因為沒有正確的理論就可以不做工程,工程師還是要用前人成功的經(jīng)驗去對現(xiàn)有的工程作出正確的判斷,但經(jīng)驗又不是放之四海皆準,有時還會出問題。”
所設計的工程某些方面超越了世界水平,比如跨度,這時設計工程師一定會設想若干預案,在工程中采取措施以防止意外,但最危險的事往往發(fā)生在預案之外,眼看事故發(fā)生,束然無策而造成重大事故。
但風險常會帶來利益,要正確認識自己,正確認識工程,正確評估風險,最后選定方案。工程是只能成功不能失敗的,只能有缺點而不能有錯誤。工程師對工程風險是負有絕對責任的,常在風險與利益之間痛苦地猶豫后作出最后決定。
工程帶來風險是工程師的水平與勇氣所決定,缺少勇敢精神將使我們失去很多機遇,反之,只有勇氣精神而缺少把握,導致失敗也將終身遺憾。風險和利益共存,這完全由未來的工程師去判斷,因為責任與風險由他們承擔。
1991年,南浦大橋終于建成,造價8.2億元人民幣,橋梁主跨423米,是當時中國跨度最大的斜拉橋,長度為全世界第三。最近,大橋的養(yǎng)護單位對南浦大橋進行了全面檢測,發(fā)現(xiàn)橋面沒有大問題,如今南浦大橋已運行二十年,未曾出現(xiàn)一條結構性裂縫,“這也是我非常開心和欣慰的事情,當然了,反過來講,如果出了問題,我也是要承擔很大責任和壓力的。我們盼望了幾十年的事情無論如何也要做好。”從南浦大橋到楊浦大橋,再到盧浦大橋,每一座橋梁都有創(chuàng)新與突破,在這個挑戰(zhàn)紀錄的背后,林元培最注重的是安全。“工程就是要有把握,你只能夠有缺點,不能有錯誤,出了大事誰都負不起責任。再說,出了事,我們設計院這塊牌子都要砸掉。”
最欣慰的事——做過的橋沒有出現(xiàn)問題
“我現(xiàn)在不簽字了,過的是神仙般的日子!”如今,已“退居二線”的林元培不再直接負責工程,“有什么問題我討論討論,完了出兩三個方案,最后你看著辦不是我看著辦。這樣沒有責任,做人當然很幸福,像神仙一樣。”幾十年來,林元培經(jīng)常為操心他負責的工程而睡不著覺。的確,對于一個以工程質(zhì)量為生命的橋梁工作者,幾十年的工作過程中,醒著、睡著,心中牽掛的都是自己設計的橋梁質(zhì)量。因為這關系到國家的財產(chǎn)、百姓的生命、也關系到自己的良心與責任。在林院士如釋重負的神情背后,其實更能體會出過去的幾十年里他是怎樣時刻把橋梁工程的質(zhì)量時刻放在心頭的,更能顯示林院士之前幾十年對橋梁工程安全問題的極大重視。林元培院士,反反復復地提到責任,他一直說,你在這個位置上,就要負責任的。有時候我們的獎金并不比別人高多少,但是要承擔的責任太大了。做工程就像打仗一樣,我做了一輩子橋唯一欣賞的是沒有被打倒。工程師和科學家不一樣,做工程和科學實驗不一樣,是不能錯的,不能回頭來過的。
我回顧自己的往事,最高興是做了一輩子的橋,沒出現(xiàn)大問題。沒犯過錯。作為工程師來講,也犯不起這個錯誤!