中交路橋科技是從事工程檢測監(jiān)測、城市安全監(jiān)測預警與評價、數(shù)字智能化研發(fā)為一體的復合型高新技術(shù)集團企業(yè)。
他曾獲得2012年國際隧道年度大獎，2015年國家科技進步獎，2017年為中國科協(xié)求是杰出青年成果轉(zhuǎn)化獎候選人。他曾獲得教育部、上海市、云南省、國家電網(wǎng)公司、中國公路學會等多個科技進步獎，曾榮獲國家科技進步獎二等獎1項、省部級一等獎3項、省部級二等獎2項、省部級三等獎2項。他的研究成果總體達到國際先進水平，部分達到國際領先水平，推動了我國隧道運營安全預警技術(shù)的進步……
他就是同濟大學土木工程學院副院長謝雄耀教授，同時兼任中國城市軌道交通協(xié)會常務理事，中國巖石力學與工程學會常務理事，中國巖石力學與工程學會青年工作委員會主任。
十幾年來，他默默堅守在科研第一線，用執(zhí)著與勤奮書寫出一個又一個研究成果，并在上海、浙江、云南、廣東等省市地鐵、公路、高鐵、電力隧道工程中成功應用，研制的裝備應用于50條隧道區(qū)間，產(chǎn)生的經(jīng)濟效益達4.7億元。
由他主持的項目“軟土隧道運營安全預警技術(shù)及裝備”獲得上海市2015年度科技進步獎二等獎，并獲得2017年中國科協(xié)求是杰出青年成果轉(zhuǎn)化獎候選人提名。該項目共歷時十余年，在他的帶領下，團隊開發(fā)了隱蔽面測試技術(shù)，引入信息化手段，攻克了隧道安全可靠的移動快速無損檢測診斷、隧道運營分布式監(jiān)測系統(tǒng)及預警平臺等方面的關(guān)鍵技術(shù)，形成了保證城市隧道結(jié)構(gòu)安全預警的關(guān)鍵技術(shù)及裝備。
用科學防御危險
21世紀，是一個飛速發(fā)展的時代。便捷的交通為經(jīng)濟社會發(fā)展插上了“騰飛的翅膀”。截至2016年年底，我國有30個城市已開通運營城軌交通線路4153公里，規(guī)模居世界第一。此外，長度同樣居世界第一的公路隧道、高鐵隧道、電力隧道也創(chuàng)歷史新高。
作為交通和能源命脈，在100年的設計壽命期內(nèi)，隧道結(jié)構(gòu)的健康服役對于城市正常運轉(zhuǎn)至關(guān)重要。
早在20世紀末，謝雄耀便開始圍繞復雜環(huán)境條件下隧道損傷和有缺陷結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)評估、服役性能控制與保障等多個重大科學問題開展研究工作，并取得多項重要研究成果。這一切都離不開他敏銳的觀察和分析能力。
“由于城市隧道所處的地質(zhì)及周邊環(huán)境敏感，使用條件苛刻，并且結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接處及構(gòu)件自身在施工缺陷、材料劣化等因素長期作用下會出現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)，一旦結(jié)構(gòu)損壞不易或不可更換，因而對城市隧道結(jié)構(gòu)健康服役提出了極高的要求?！敝x雄耀擔憂地說。
目前，部分城市（如上海）軌道交通隧道、電力隧道結(jié)構(gòu)健康服役問題已開始顯露。但由于我國城市隧道建設發(fā)展快且歷史較短，人們對結(jié)構(gòu)健康服役問題的嚴重性重視程度不夠。
為了使隧道結(jié)構(gòu)健康服役，謝雄耀及其團隊需要對隧道進行連續(xù)、長期、實時的監(jiān)控?！熬拖裆窠?jīng)末梢一樣，我們需要時刻感知進而掌控隧道結(jié)構(gòu)的整體健康狀態(tài)”。
過去，人們對結(jié)構(gòu)健康性能的監(jiān)測主要是采用傳統(tǒng)的人工監(jiān)測方法以及有線傳感器來實現(xiàn)。人工方法的缺陷在于它主要依靠人的經(jīng)驗，而不同的人進行監(jiān)測的差異較大，除了漏檢之外，還導致很多不確定性，難以主動、實時、可靠地感知結(jié)構(gòu)性能。
即使采用有線監(jiān)測的方式，也存在許多弊端。謝雄耀解釋道：“利用傳統(tǒng)的有線監(jiān)測方式，布設中需要負擔昂貴的電纜費用，且在結(jié)構(gòu)上布設電纜繁瑣困難，安裝維護費用高，甚至在某些情況下無法實現(xiàn)布線，且傳回大量監(jiān)測數(shù)據(jù)也給數(shù)據(jù)處理帶來困難，對其廣泛應用造成極大的限制?！?/P>
因此，尋找一種更加智慧且價格低廉的檢測方法，成為謝雄耀探索的動力和方向。他說，自己就像一名醫(yī)生，需要時刻把握隨道的安全。
多年的科研實踐，使得謝雄耀逐漸體會到學科交叉的重要性。原本學習土木工程的他，為了解決難題，他開始琢磨如何將物理學和電子學的知識結(jié)合起來。從別的學科中來尋找解決的辦法已成為他的一種思考習慣。
隨著智能傳感器技術(shù)、無線通信技術(shù)和微機電系統(tǒng)（MEMS）技術(shù)的出現(xiàn)，謝雄耀逐漸看到了曙光，因為這些技術(shù)使得無線傳感網(wǎng)絡技術(shù)得到了發(fā)展，能夠克服有線傳感網(wǎng)絡的布線量大、費用高等不足，在實際應用中具有重要的意義。
無線傳感網(wǎng)絡（WSN）的無線傳輸能力，節(jié)省了電纜的使用，可大大降低安裝成本，減少安裝工作量，增加布置的靈活性；其智能傳感節(jié)點，基于MEMS技術(shù)，尺寸更小，成本更低，集成的微處理器的計算能力，可實現(xiàn)自診斷、自組織的功能，極大推動結(jié)構(gòu)監(jiān)測的智能化。
在新技術(shù)的推動下，謝雄耀團隊陸續(xù)涌現(xiàn)出許多新的研究成果，為城市盾構(gòu)隧道服役性能診斷和預知提供了科學依據(jù)，為實現(xiàn)復雜環(huán)境下城市盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)前攝性、自動的修復與加固提供了技術(shù)支撐。
十年磨劍破難題
2006年，為了解決軟土隧道的結(jié)構(gòu)安全，謝雄耀和團隊開始對“軟土隧道運營安全預警技術(shù)及裝備”項目進行攻關(guān)。
一般來說，軟土具有天然含水量高、天然孔隙比大、壓縮性高、抗剪強度低、固結(jié)系數(shù)小、擾動性大、土層層狀分布復雜、各層之間物理力學性質(zhì)相差較大等特點。
過去，人們往往采用盾構(gòu)法施工技術(shù)建設上海城市軌道交通。盾構(gòu)法是利用盾構(gòu)機具在地面以下暗挖隧道的一種施工方法，具有快速、安全、減少地面沉降等優(yōu)點。
然而，隨著大量盾構(gòu)隧道的建成及投入運營，受施工條件、施工質(zhì)量、地質(zhì)條件、保護區(qū)施工以及其他因素等影響，盾構(gòu)隧道出現(xiàn)了一些程度上的結(jié)構(gòu)病害。這對屬于軟土地區(qū)的上海來說，更為嚴重。
軟土隧道結(jié)構(gòu)所處的工作環(huán)境十分惡劣，實時監(jiān)測和評估工作更是難上加難?！败浲了淼朗且画h(huán)一環(huán)拼起來的，每一環(huán)都是關(guān)鍵環(huán)，對每個環(huán)監(jiān)測難度很大。在市區(qū)做工程時尤為關(guān)鍵，隨時可能因為外界的施工開挖，對隧道的安全造成影響。所以要求全天候、全空間對其進行安全監(jiān)控?！?/P>
明知山有虎，偏向虎山行。一種責任感和使命感使得謝雄耀迎難而上，他下定決心要啃下這塊硬骨頭。
謝雄耀多次帶隊深入工地現(xiàn)場，以獲取第一手資料。他從沒有抱怨研究的艱辛，腳踏實地、一步步向成功邁進。“做我們這行的肯定要不怕辛苦，只有踏實勤奮，才能結(jié)出碩果?！本瓦@樣，謝雄耀堅守了十余年，一個個難題陸續(xù)被他破解。
基于電磁場探測和成像檢測理論，謝雄耀研發(fā)了隧道襯砌背后空洞非接觸空氣耦合雷達探測技術(shù)，與隧道接觸式天線和道路非接觸喇叭天線相比，該技術(shù)具有更好的空氣阻抗匹配特性，空氣耦合系數(shù)可提高10%。運用該技術(shù)，可以實時把握，非接觸檢測到最危險的病害。目前，該項技術(shù)已申請發(fā)明專利3項。
隧道病害檢測車也是謝雄耀團隊自主研發(fā)的新產(chǎn)品，可實現(xiàn)隧道不中斷交通條件下的病害快速移動檢測。它主要由雷達和線陣相機檢測機構(gòu)、紅外熱像儀伸縮檢測機構(gòu)、主控制室、發(fā)電機以及配套的線路和油缸等組成，通過電磁閥、電機驅(qū)動器和主控操作指令，實現(xiàn)指定范圍控制檢測。目前，該車已形成了實際產(chǎn)品，相關(guān)成果作為主要創(chuàng)新點之一獲得國家科技進步獎二等獎。
過去，隧道中進行三維激光掃描點云采集時，需要同時兼顧測量精度與測量效率的問題。為此，謝雄耀通過分析激光掃描入射角、掃描距離、點云完整度以及拼接方法對掃描誤差的影響規(guī)律，建立了與隧道掃描相適應的自動點云拼接及全空間變形提取方法，提出基于點云規(guī)則網(wǎng)格化三維激光掃描的地下工程變形數(shù)據(jù)處理方法，實現(xiàn)盾構(gòu)隧道斷面變形、錯臺量等特征參量的快速提取和全景式展現(xiàn)。
值得一提的是，“超大型水底公路盾構(gòu)隧道全斷面快速檢測及預警技術(shù)研究”得到了隧道及地下工程專家梁文灝院士的高度評價，他稱該研究成果“為盾構(gòu)隧道安全運營提供了技術(shù)保障，為盾構(gòu)隧道自動化檢測奠定了基礎，具有廣泛的應用前景，提高了工程運營安全和維護信息化管理水平，實現(xiàn)了工程安全預警與運營效應的最大化”。
繼往開來譜華章
一個有生命力的團隊不僅傳承著悠久的學科文化，還能夠不斷地創(chuàng)造出新的精神財富留給后人。作為團隊的帶頭人，謝雄耀認為自己在科研上取得的成就，離不開幾代前輩在學科上的開拓與傳承。
那是1952年，隧道與地下結(jié)構(gòu)工程專家孫鈞院士加入同濟大學，擔任地下建筑與工程系副主任，該系于1958年正式成立，迄今已有近60年的歷史，是我國最早從事巖土及地下工程研究和教學的單位之一。孫鈞院士長期從事地下建筑工程專業(yè)教學，并進行地下結(jié)構(gòu)理論研究，對發(fā)展地下結(jié)構(gòu)流變力學、粘彈塑性理論和防護工程抗爆動力學等學科有重大貢獻。
同一時期還有劉建航院士及侯學淵、楊林德等老一輩教授，他們結(jié)合早期的城市地下鐵道和地下空間建設，在我國率先開展了城市軟土地下空間與工程的學科建設與科研攻關(guān)研究。
緊接著，上世紀80年代，同濟大學原常務副校長李永盛教授、長江學者朱合華、黃宏偉教授等師從孫鈞院士，畢業(yè)后長期從事隧道與地下建筑理論分析和工程應用研究，作為學術(shù)研究骨干參加了數(shù)項國家重點項目的研究，在隧道與地下工程界享有較高的聲譽。
1998年，剛剛碩士畢業(yè)的謝雄耀師從李永盛教授，接過了地下建筑與工程應用研究的接力棒。博士畢業(yè)后，他一直留校工作，并很快參加了數(shù)項國家級和省級重點項目研究，取得了豐碩的成果。
作為青年一代的接力者，謝雄耀身上的擔子很重。為了做好傳、幫、帶的工作，他在人才培養(yǎng)方面付出了很多心血，摸索出許多頗為出色的教學理念和方法。十幾年來，他一直堅持一線教學，主講地下建筑與施工課程，該課程2013年獲評為上海市精品課程。
在日常教學中，謝雄耀秉承著教學相長的理念，還注重教學方式的多樣化，集多種教學模式和現(xiàn)代教學手段于一身，并將網(wǎng)上教學視頻、多媒體教學和課程網(wǎng)站相結(jié)合，擴大課堂教學的影響。他在超星學術(shù)上錄制的視頻迄今為止共有27608人收看，有效推進了互聯(lián)網(wǎng)絡的輔助教學。
與此同時，謝雄耀從未忘記自己在科研方面的責任。為了讓隧道安全檢測更加智能化，他一直思考著是否能將理論付諸實踐，實現(xiàn)更多的成果轉(zhuǎn)化。“以前我們在城市軌道交通方面更多的是注重建設，現(xiàn)在大部分轉(zhuǎn)向‘建管養(yǎng)’并重的階段，從這方面來說，我覺得有義務和責任去建設一個創(chuàng)新團隊，去探索如何確保隧道運營的安全?！?/P>
在創(chuàng)新團隊方面，謝雄耀已建立同濟大學土木工程高峰學科研究團隊“現(xiàn)代城市網(wǎng)絡化隧道技術(shù)”，及上?？莆Y助的“上海市級巖土與地下空間綜合測試工程技術(shù)研究中心”，該創(chuàng)新團隊已引進法國一級教授ISAM SHAROUR、青年千人計劃獲得者張豐收，并已與美國、歐洲、日本等多個國家和地區(qū)的大學與研究機構(gòu)建立了合作關(guān)系，利用中國城市軌道交通協(xié)會、中國巖石力學與工程學會、上海市創(chuàng)造學會、上海市土木工程學會等行業(yè)學會工作，和工程界建立起廣泛的產(chǎn)學研用協(xié)同創(chuàng)新聯(lián)系。
正所謂“功不唐捐”。如今，上海越江隧道、廣深港高鐵隧道、上海地鐵隧道、上海電力隧道、云南高速公路隧道等工程都應用到了謝雄耀團隊的先進研究成果。在謝雄耀的帶領下，他們將走得更遠。
