吴旭阳

你眼中的沙 我眼中的宝

土木工程是建造各类工程设施的科学技术的统称,既指工程建设的对象,也指所应用的材料、设备和所进行的勘测、设计、施工、运营、维护等技术。根据主要工作对象的不同,其专家可大致分为岩土工程学家、结构工程学家、市政工程学家、道路桥梁隧道工程学家和建筑工程学家。

用“你眼中的沙,我眼中的宝”来形容岩土工程学家再合适不过,他们每天与泥巴、砂子为伴,因为这些是可以作为地基的材料;为了解建筑材料的特性、验证建筑结构的安全性,结构工程学家每天要进行无数次的碰撞试验;市政工程学家的工作范围很广,供水排水系统、燃气管道等基础设施的建设与管理都离不开他们;道路桥梁隧道工程学家使穿山跨江成为可能——中国近现代桥梁之父茅以升主持修建的武汉长江大桥,让“天堑变通途”。

“上房揭瓦” 苦甜相伴

笔者作为建筑行业中的一员,深知建筑工程学家除了本身的理论研究和实验外,更多的是在实践中检验和学习。

位于山西省长治市的九天圣母庙始建于隋代,在北宋时期重建,历经多次修缮。大二时,笔者曾有幸参与其测绘、修复工作。

当时,古庙还未有车行道路通达,大家通常早上6 点整装待发,每天背着设备徒步半小时、登百余级台阶到达目的地;午餐往往是面包、馒头——除了一顿由乡亲们挑着扁担从山下送上来的午饭,那天的山西焖面和鸡蛋汤,至今让我回味无穷。

为更好地还原古代建筑工程的技术和节点,整个测绘采用“激光三维模型”与“细部补充测量”相结合的方案。

首先,通过三维测量仪,在不同角度对古建筑进行分析和拍照,再通过电脑解析数据形成“点云”,生成大致的立面轮廓。其次,由于古建筑的立面遍布鸱吻、斗拱、雕花等细节,仅用仪器难以还原其完整样貌,所以必须进行“细部的补充测量”——这个过程用“上房揭瓦”来形容一点也不为过。例如,为还原山墙图案,我们只能爬上耳墙,踮起脚尖,用卷尺一点点完成细部图案的测绘工作。这个过程非常艰难,开始时,常有部分图案遗漏测量,大家只能多次上下。不过,经多次实践,我们逐步摸索出了规律:通过照片对主要图案进行信息提炼,能让效率大大提升。正所谓“实践出真知”!

一个月的时间,虽然环境条件艰苦,设备设施简陋,但通过不懈努力,我们最终将整个集宋、元、明、清四朝建筑于一体的珍贵庙宇完整复原:大到庙宇的整体规划,小到建筑的细部构造和节点——这为日后古建筑的复原和虚拟展示工作奠定了翔实的数据基础。那一刻,所有的苦辣变为甜与笑。

心细如发火眼金睛

“失之毫厘,谬以千里”,建筑无小事,安全重如山。

工程建造中,每个细节都关乎生命安全,设计、施工、材料、地质、自然影响等因素都要考虑在内。近年来,各地时有出现因细节与其他因素导致的建筑裂缝、倾斜、沉降甚至坍塌等问题,严重时造成多人死亡。所以,“细心”在工作中始终与大家相随,各项标准分毫偏差都不允许出现。

举个例子,建筑安全的核心是结构工程,结构方案设计的依据是地质勘察报告。因此,确保地勘报告数据的真实和准确,是建筑工程的关键环节之一。笔者曾在参与某个项目时,发现初步地勘结果和经验不符,后经详细勘察和进行同区域地质情况比较,确定是初勘的问题。最终,地勘数据得以修正,为后续的结构设计和施工打下了良好基础。

在这个行业,练就一双火眼金睛并能直击问题,是每个人的追求之一。

土木工程学家是一群可爱的人,他们奋战在实验室或一线,在无数次的失败中探寻最优解决方案。近些年,越来越多的土木工程学家已不再局限于基础设施的建设,而是开始研究包括深海人类基地、外太空生存空间站在内的未来人类潜在生存空间的建造技术,让我们翘首以盼吧。