原标题:著名地铁专家张弥教授为你讲述我国地铁早期教育
本期讲述来自北京交通大学教授、著名轨道交通专家、UCD院士专家工作室专家张弥教授,让我们与大师一起回味中国地铁教育事业走过的奋斗历程。
张弥,著名轨道交通专家、北京交通大学教授,博士生导师、北京轨道交通指挥部专家委员会土建组组长、南京、重庆、苏州、昆明等城市轨道交通专家委员会专家。住建部城市轨道交通工程安全与质量专家委员会顾问、重庆市、昆明市轨道交通专家委员会委员。都市快轨交通杂志副主编、隧道建设杂志编委会顾问。
曾担任多项国家自然科学基金和铁道部科研工作,其中“铁路隧道复合衬砌”获国家科技进步三等奖;“公、铁路立交桥设计理论与软件”获建设部优秀软件三等奖;“地铁盖挖法施工”获北京市科技进步二等奖;“城市施工扰动与控制”获教育部科技进步一等奖。发表过多篇学术论文和著作、培养了业内很多轨道交通人才。
中国早期地铁教学师从苏联专家
1952年秋,全国高等学校按前苏联的教育体制进行院系调整,北方交通大学唐山工学院改名为唐山铁道学院,在国内首批设立桥梁隧道系(简称桥隧系),同期设立的还有上海同济大学、长沙中南土木建筑学院,并招收四年制的本科生,我就是那年进入唐院桥隧系读书的。虽然桥隧系名义上分桥梁专门化和隧道与地下铁道专门化,但学的课程仍是以桥梁为主,隧道与地下铁道专门化方面的课程只有一门:“山岭隧道”,教材是苏联丹都洛夫所著的“隧道”第一卷和达维多夫所著的“地下结构”。
我国真正意义上的地下铁道系统教育是从1956年暑假后开始的,那年莫斯科铁道学院隧道教研室纳乌莫夫副教授应中国政府邀请到唐山铁道学院讲学,纳乌莫夫教授以前曾在莫斯科地下铁道工程局工作过,所以他不仅理论造诣很高,而且还有丰富的实践经验。在中国工作的两 年中,除了讲学外,他还编撰出版了三本系统完整、内容丰富的教材:
一、《山岭隧道》
在这本教材中首次提出基于温克(E.Winkler)弹性地基梁理论的直墙式衬砌计算方法。
唐山铁道学院地下铁道及隧道教研组主编
二、《盾构法和特殊方法施工的隧道》
在这本教材中系统地介绍了敞开式和机械化盾构机和附属设备的构造、计算和设计、敞开和气压方式的掘进方法,以及铸铁和钢筋混凝土管片(砌块)衬砌的构造、图形衬砌链杆计算方法、防水措施等。同时,还介绍了沉管法、冻结法等特殊施工法的基本原理和施工细节。
三、《地下铁道》
在这本教材中除了系统地介绍莫斯科深埋地铁车站的结构(单拱、三拱立柱、三拱塔柱)、构构、建筑布置、内力计算方法、施工方法、通风系统、牵引供电系统、消防和给排水系统等,还介绍了浅埋地铁车站结构(矩形框架)、构造(整体式和装配式钢筋混凝土)、弹性地基上框架内力计算方法、基坑围护结构、构造和计算方法、人工降水设计和计算等等。
这些教材均由潘昌实老师(兼口译)、麦倜曾老师、关宝树老师等翻译成中文,由唐山铁道学院教材科出版,后来均成为北京、上海地铁设计、施工的主要参考资料,例如北京地铁1号、2号线明挖法施工所采用的基坑工字钢桩围护结构、管井降水、外贴式防水层、750伏三轨供电等,以及上海的网格式盾构和早期的气压法盾构施工等均是参照《地下铁道》教材进行设计和施工的。三位老师在翻译过程中创造了很多以前没有的中文名词,如盾构、举重臂(现已改为管片拼装机)、管片、链杆法等,一直延用至今。
纳乌莫夫教授除编写教材、上课外,还指导8位专业研究生、同济大学、中南土建、成都工学院等校的进修教师和教研室年轻教师的课程设计和毕业设计工作。当时还有一批北京、上海、天津、铁道兵等地准备从事地下铁道建设的工程师前来听课。所以纳乌莫夫教授每周还规定有一定答疑时间以解答学生们提出的各种问题。当年在唐山铁道学院师从纳乌莫夫教授学习过的工程师、研究生、进修教师后来均成为我国地铁建设的先驱和骨干。我当时已毕业留校工作(后为研究生),除上课、做设计外还协助潘昌实老师负责《地下铁道》中文版校对和印刷工作。
最早的地铁建设人才的养成
1959年春,我被调入北京铁道学院铁道建筑系隧道教研室任教,当时地铁属于保密工程,与我无缘,所以我只负责《山岭隧道》的教学工作。
1961年初,全国经济遭遇困难,学校也停止折腾,且北京地铁即将上马,急需人材,因此学校决定给即将毕业的56级同学补上专业课。由于《山岭隧道》课在1959年秋季已经上过,只剩下《地下铁道》需要补上。当时我们教研室负责《地下铁道》教学工作是一位留苏回国的老师和一位毕业不久的助教。不料该老师身染重病,不能承担如此繁重的教学工作,系领导只能将我这个“不合格”的教师推上讲台,主讲地铁规划和结构设计,另一位留苏副博士主讲地铁施工。
我当时连地铁都未见过,仅有一点书本知识,真是“赶着鸭子上架”。好在该班有一半同学在1960件春季已经在天津铁道部第三设计院参加过北京地铁的设计工作,另一半的同学也曾在钟桂彤老师和我带领下参加过北京地下工程局委托的敞开式盾构和管片拼装机车架设计工作,他们对于地下铁道工程并不陌生。而且这班学生参加过北京大安山铁路专用线的勘测设计工作,筹建过轨枕厂和制造钢筋混凝土预应力轨枕,实际动手能力很强,只是缺少系统性的学习,基础理论学得不够扎实。
所以,讲课内容也是着重在地下结构理论,尤其是浅埋地下结构方面,因为北京地铁已决定采用浅埋型式。用的教材就是纳乌莫夫教授为研究生编撰的那两本书,但用于本科生教学还是有一定的困难,一是内容多,几乎涉及车、机、工、电各个方面,二是过于专业,太细太深,必需自己彻底搞明清楚,才能将学生教懂,只能是边教、边学、边讨论。经过师生半年的共同努力,终于较好地完成教学任务,从此我也和地铁教育结下了不懈之缘。56级隧道班的同学毕业后,相当一部分被分配到北京地铁工程局设计处、施工处工作,有的则分到铁路局、铁道兵、大学从事技术和教学工作,他们都在各自的岗位上做出卓越的贡献。
1961年秋季开学后,学校根据当时国内的经济形势,即时调整办学方向,全面恢复了正常的教学秩序,一方面补齐前几年因生产劳动拉下的课程,另一方面积极开展57级学生毕业设计的准备工作。对铁建系而言,这是建系以来第一次正规的毕业设计,故格外重视,抽调教师专门负责。
我负责地下铁道毕业设计的准备工作,包括编写毕业设计指导书、毕业设计必需的参考资料、落实毕业实习地点等,其中,最困难的是编制毕业设计题目以及与之配套地形和地貌图、工程地质和水文地质资料和地层的物理力学参数等。因为每位学生的设计题目均不同,原始资料当然也不能是一样的,而北京地铁工程局是保密单位,根本无法进去搜集原始资料,只根据纳乌莫夫教授编写给研究生用的毕业设计指导书结合本科生的特点予以简化,地形、地貌图则采用北京现有的航测图,地质资料则根据学校基建部门掌握的校址处钻孔资料简化。
57级隧道班共有10位同学参加地下铁毕业设计,主要内容为深、浅埋车站设计,但每位同学所设计的结构型式不同,除梁板结构外,还有无梁楼板、井式楼板、单拱、系杆拱、三拱立柱、三拱塔柱等,以及予应力芯棒、灌浆混凝土等新技术。毕业设计历时4个月左右。同学们开始感到无处下手,离不开指导教师,逐渐地均能独立思考和解决设计中的难题,得到了全过程的设计训练。
毕业设计完成后,还进行了我系成立以来的第一次国家考试,同学们除讲述自已设计的内容和构思外,还回答评委的提问。评委全为北京地铁设计处的专家,他们对我校57级隧道班地下铁道毕业设计给予较高的评价,留苏的专家认为无论是设计深度和图纸质量不低于他们的毕业设计水平。这也许是过誉之词,不能当真,但57级学生在毕业设计期间勤奋的工作态度值得肯定,在“按热量办事”的1962年春夏之季经常开夜车加班加点,力求将自己的毕业设计做得完善些,实属难得。
当时地铁教育中困难之一就是找不到实习工地,因为北京地铁不接收,上海地铁还在筹备中。幸好上海还在进行盾构试验段工作,并在浦东董家渡有一个钢筋混凝土管片生产车间,所以57级-59级学生均到上海盾构试验段进行毕业实习,钢筋混凝土管片的制造精度和防水问题是管片生产车间研究的主要问题。
1960年前后,北京地下铁道工程局为解决技术干部严重短缺的问题,委托我校为其举办一届二年制的地下铁道干部培训班,学员均为由铁道部(当时北京地下铁道工程局属铁道部)从各铁路设计院、工程局、铁路局抽调来的有工作经验的工程技术人员。第一年主要讲授高等结构力学等基础课,笫二年讲授山岭隧道、地下铁道等专业课,山岭隧道由钟桂彤老师主讲,由于我已经讲过一次地下铁道课,所以仍由我主讲地下铁道。干训班毕业的同学后来都成为北京地铁建设的骨干力量,有些还担任北京城建集团的总工、副总工,北京城建设计院的总体设计负责人。
由于有了前几年的教学资料和经验的积累,以及唐山铁道学院施仲衡老师出版了适合于本科生教学的地下铁道讲义,所以,我系58、59级隧道与地下铁道专门化教学和毕业设计均走上正轨,只是逐渐充实和完善了教材、毕业设计指导书、参考资料汇编的内容,教学秩序按部就班一直很正常,我的工作压力也大为减轻,再没有出现过先前手忙脚乱的状况。但由于北京、上海地铁停建,所以,1962年以后的毕业生很少分配到地铁设计、施工单位,1965年北京地铁重新上马,部分毕业生才重返地铁建设岗位。
1964年底59级同学已完成所有课程学习和期末考试,教师也都准备好寒假后带领同学进行毕业实习和毕业设计,忽然接学校通知应届毕业和教师不放寒假,学生留校“清理思想”,教师则是参加旁听受教育不发言。所谓清理思想无非是让学生抖落一些“丑事”,如谈恋爱、占小便宜等等,并无什么大不了的事。当清理思想进行过半时,上面传来最高指示:这次运动重点是整“党内走资本主义道路当权派”,学生一听就炸了锣,认为“让学生清理思想”整错了对象,当夜很多学生就打道回府欢渡春节去了。
留下的教师却不知如何办,走还是留?学校也无明确态度。直到1965年春季开学才知道59级学生的毕业设计不做了,由教师带领去西南铁路建设工地参加现场毕业设计,我则带领10位学生到刚复工的川黔铁路做一些遗留工程的补充设计,如小桥涵、明洞等,遇到什么就干什么,学生无法得到系统的设计训练。有些学校则下农村搞“四清”,如施仲衡老师则带领学生去峨嵋山后农村搞四清,比较起来,我校学生还是多少学到一些实际知识,已算不错了。
在“困难时期”恢复的正常教学秩序,教师可以安心教书,学生可以坐下来安心读书的好时光,不到4年就因为“运动”需要又一次被打乱,连续9年的我国地下铁道教学体系从此中断,直到现在也未能恢复到早期那样系统、完整、独特的教学方式了,且有些学校强调拓宽专业面已将其列为不计学分的选修课,修读的学生大为减少。但地铁的职业教育却得到蓬勃发展,全国已经有十几所专门从事地铁职业教育的技术学院,培养出大批从事一线工作的学生。
地铁教育迈进新时代
上世纪九十年代我国地下铁道建设进入新时期,创造和引进了一系列的新概念、新思想,新技术、新装备,例如:自动运行模式、基于无线通信的自动闭塞、屏蔽门系统、密闭式盾构、磁悬浮、跨座式单轨等等。而且,还颁布了我国的《地铁设计规范》,出版了若干部有关地铁的专著和教科书,如:《盾构法隧道》、《地下铁道设计与施工》、《地铁与轻轨》、《复合式地层中盾构施工技术》等等。就理论水平和技术水平而言均已处于世界先进地位,与往日相比,不可同日而语。但我国早期地下铁道教育从无到有、从拷贝苏联到逐渐完善的艰难历程,仍值得我们深深地回忆,他倾注了前辈如纳乌莫夫教授、高渠清教授、潘昌实教授、麦倜曾教授、潘昌乾教授、孙钧教授和施仲衡教授等的心血,也是如今地铁建设得以发展的重要基石,“喝水不忘掘井人”,特作此文以为记。
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