行走瞬間 鐫刻永恒——記中國科學院力學研究所研究員周家漢

本刊記者 劉 慧

行走瞬間 鐫刻永恒
——記中國科學院力學研究所研究員周家漢

本刊記者 劉 慧

一顆沙中看出一個世界/一朵花里看出一座天堂/把無限放在你的手掌上/把永恒在一剎那收藏。

——威廉·布萊克《天真的預示》（宗白華譯）

在爆破瞬間現象里進行探索

觀察爆破瞬間里發生的奇跡

控制爆破瞬間對國家文物產生的危害

記錄爆破瞬間的故事

感受爆破瞬間的無奈

處理爆破瞬間的事故

做出爆破瞬間的是非判斷

這，是周家漢幾十年來經常要面對的生活：爆破只在一瞬，創造的卻是未來長久的改變；同樣，一個人對文保的奔波也不過是歷史長河的一瞬，挽留的卻是逝去的永恒的歷史。

行走于瞬間，目光卻落于永恒，周家漢以寬廣的胸襟書寫著人生。

為安全拆除錦上添花

對于國人來說，“拆除”兩字顯然并不陌生。改革開放以來，它不斷出現在大街小巷的舊建筑上。這兩個字，有人聞到荒涼，有人看到希望，然而不論如何，這個曾經，或者常在城市中出現的詞，都在醒目地彰顯去舊迎新。

周家漢的前半生便與“拆除”這兩個字緊密相關，確切地說，還要再加兩個字“爆破”。

1964年7月，周家漢畢業于中國科學技術大學近代力學系爆炸力學專業，同年分配到中國科學院力學研究所爆炸力學研究室，從事爆破理論和爆破技術應用的研究工作。1978年，他參與的“定向爆破開山造田和筑水壩”項目獲全國科學大會獎；“8020銨木炸藥”項目獲中國科學院重大科技成果獎。也是這一年，中國科學院力學研究所開創了城市建筑物控制爆破拆除技術的應用研究，周家漢也投入其中。

眾所周知，建筑物拆除一般采用機械和人工方法，但這種方法，對于一些高大的鋼筋混凝土建筑物或結構物就無能為力了。此時，能否采用爆破的手段進行拆除？即使可以，在熙攘的城市中，怎樣才能實現安全爆破？

“城市建筑物控制爆破拆除技術的應用研究”，正是中科院力學所針對社會需要所作出的反饋。在此之前，周家漢長期從事爆破理論和爆破技術應用的研究工作，他系統性地研究了定向爆破設計中臨空面、布藥律、耗藥量對拋擲距離、堆積形狀的影響、給出了在藥包平面布置設計條件下重心拋擲距離和用藥量的關系；采用電磁法測速計和X光技術對土巖模型在爆破作用下的空腔擴展、裂縫發展、介質質點運動速度進行了系統觀測和研究，給出了爆破時介質獲得的運動能量、用于介質破碎作功、殘余或散遺在空氣中的能量的比例。這些研究結果使周家漢明白——原來用于巖石拋擲的能量不過只是炸藥能量的一小部分。據此，他發表了“炸藥拋擲能力的相對比較”、“平地定向爆破試驗研究”等研究報告。而在總結大量定向爆破搬山造田設計的經驗后，他主筆編寫了《定向爆破及其在農田基本建設中的應用》一書，為定向拋擲爆破設計提出了新的設計計算方法。

多年的積累，周家漢逐漸成長為我國知名爆破專家，他的這些工作也為后來投入城市建筑物控制爆破拆除技術的應用研究打下了厚重的基礎。通過百余項大大小小的爆破拆除工程的實施，他先后對爆破部位和起爆時間設計對控制爆破拆除建筑物倒塌過程的作用、大型起爆網路的設計和實施技術、建筑物倒塌破碎的必要條件、拆除爆破時的爆破振動和塌落振動的觀測和衰減規律研究以及不同建（構）筑物爆破拆除時藥包布置原則進行了深入研究，提出了建筑物塌落振動對周圍環境影響的計算公式，已被國內外爆破工程師廣泛用于爆破拆除工程設計計算，并收錄在全國工程爆破技術人員統一培訓教材——《爆破設計與施工》等多種出版物里。

通過分析研究總結大量的實際工作經驗，他發表了30余篇有關控制爆破拆除技術的研究報告。1982年，“建筑物爆破拆除的設計與應用”獲得中國科學院成果二等獎；1986年，“石景山電廠控制爆破拆除工程”獲中國科學院科技進步二等獎。

面對眾多的成績與贊譽，周家漢從不自矜其功。他更關注的，是做過多少事。在他眼中，爆破雖與“拆除”相形相生，卻不同于無謂的破壞。“爆破”、“拆除”的下一步，便是“建設”，他所做的無非是為了更好的建設。只要看到更為合理更為完美的建筑從爆破處崛起，他的心中便滿是欣慰。

2006年，在三峽大壩地下發電廠房施工現場與爆破工人交談

北京華僑大廈——20世紀5500年代北京十大建筑之一，位于王府井大街北口，大廈主樓8層高34m，磚混結構，建筑面積11..33萬mm2。

該建筑處于鬧市區中心，環境復雜，拆除難度很高。大廈舊建筑物拆除的爆破時間選擇在凌晨5點。在有周家漢參加指導下的精確爆破設計，不僅實現了爆后整體塌落、解體充分，對周圍環境的影響也幾乎為零——周圍建筑(包括民房,危房)安然無恙，馬路上無飛石，臨近干道交通正常運行，就連大廈東邊僅8米之隔的時為全國工商聯宿舍樓四層住戶在地板上倒置的啤酒瓶都沒有倒。令人嘆為觀止！而這次成功爆破，也標志著我國在城市建筑物拆除爆破技術的成熟和發展。

重慶發電廠西廠——始建于11995544年，拆除面積22..77萬mm2，工程量超過33萬mm3，是國內一次爆破拆除建筑面積最大的爆破工程。

這是國家能源部“八五”重點技改項目中第一項要進行的拆除工程。由于廠房建筑結構牢固、地下設施復雜、與需要保護的建筑物相距僅幾米、又緊鄰成渝鐵路，其爆破難度和規模在國內均屬罕見。在該項拆除爆破設計中，周家漢提出“四期建成的整個建筑一次爆破完成”的方案——采用不同高度布置藥包，不同時差起爆，以控制整個廠房分塊依次爆破后失穩傾斜塌落。1993年1月31日下午3點，隨著現場指揮一聲起爆口令，連續11次爆破聲猶如悶雷滾動，不到5秒鐘，重慶發電廠西廠主廠房一次整體性爆破成功，解體破碎效果良好。成功地控制了震動和飛石，保證了拆除范圍外僅一馬路之隔的東廠發電機組的正常運行，離爆區40米的成渝鐵路未受到任何干擾和影響。

這次爆破堪稱典范，為安徽淮南發電廠中壓站主廠房及相關建筑的爆破拆除提供了設計藍本，也顯示出中科院力學所爆破拆除技術在全國的領先地位。

延伸古建筑的生命力

乘坐地鐵或火車時，即使再平穩，人們也能體會到它行駛時帶來的振動。

其實，振動是自然界常見的一種物理現象，現代社會發展的生產活動和現代交通都在不時地產生振動。人們利用振動作用的功效，同時又受到振動的損害。像這種交通中產生的振動，對建筑尤其是歷史悠久的古建筑來說更是不可忽視的擾動。在參與的爆破施工作業中，周家漢深刻體會到振動的危害性。他不僅注意爆破振動對民房建筑物和設備的影響，更是關注爆破振動、還有列車運行振動對文物建筑的影響。2001年12月，周家漢從中科院力學所退休，有更多的精力和時間關心和研究列車振動對文物建筑的影響和保護問題。

由于年代久遠，文物古建筑經歷了無數自然災害的襲擊或人為的傷害，都存在著不同程度的損害和破壞。這種累積的傷害，嚴重降低了它們抵抗自然災害和現代社會活動帶來的干擾的能力。因此，專門研究確定它們可以承受的振動安全控制值是十分必要的。但由于古建筑物類型多，建筑年代差異大，難于確定一個統一的振動安全控制標準。周家漢認為，對古建筑的振動安全標準原則上應是以回避現代社會活動的干擾影響確定一個保護范圍，依據科學分析給出有足夠安全性的約束值。為此，周家漢在參加多項為保護文物建筑，確定鐵路選線的研究中，不僅觀察了現代交通不同震源的影響，更在努力探索這些振動的傳播規律。如：為保護龍門石窟文物，找出既有鐵路振動規律，確定焦枝鐵路修建復線外移的距離；為預測京滬高鐵列車振動對蘇州虎丘塔的影響，他提出的由列車速度、列車軸動載荷和振動傳播距離組成的無量綱參數，通過比例距離公式的運算既可以計算既有鐵路振動，還可以應用于預測高速列車運營可能產生的振動等。

2010年7月，周家漢一紙信箋直抵中南海，上書溫家寶總理，闡述了對西安地鐵建設過程中文物保護的認識。

西安，我國歷史上建都時間最久、朝代最多的古都。與北京一樣，西安古城文物建筑、遺跡星羅棋布，古城墻、鐘樓、大雁塔更是古城西安的標志性建筑。早在2006年西安進行城市快速軌道交通線網一、二號線建設項目時，周家漢就以監測到的現有地面交通在鐘樓、南北城墻處產生的振動都已超過國家標準為由，提出西安地鐵不宜穿越古城墻，更不應該從鐘樓下經過，從長遠計，應考慮環城（城外100m）選線方案。2010年5月，周家漢應中國文物信息咨詢中心項目審核部之邀，再次對“西安地鐵三號線一期工程文物保護方案”進行評審。方案中提到擬建的西安地鐵四號線在大明宮遺址、大雁塔地下通過；六號線則穿越西安明城墻東、西門，在鐘樓地下與二號線交匯。周家漢認為，一條二號線已經令鐘樓負擔頗重，更何況還有線路要在鐘樓下交匯，建議調整線路。他認為，現代建設和文物保護要兼顧時，應是建設要避讓為先、保護為主。要讓它們盡可能地處在一個相對安靜、接近于過去年代的環境里，特別是西安古城、鐘樓、大雁塔等標志性建筑物。

同年9月，溫家寶總理做了重要批示，國家發改委及時和國家文物局會商研究貫徹批示精神，陜西省、西安市領導也特別重視。現在，西安規劃局已修改了該路段的走向設計，“在4號線大雁塔段新方案中，加大了地鐵線路與大雁塔之間的距離，以盡量減少對大雁塔的影響，繞過大雁塔后再回歸雁塔南路”。

責任——如果不是責任，真的很難解釋他對文物建筑保護的熱衷。“上世紀60年代，北京率先開建的地鐵2號線，經過正陽門樓和前門箭門樓，付出了拆除從復興門到北京站間的城墻和城門的代價。為此，梁思成先生痛心疾首。沒辦法，那個年代我們對地鐵列車振動影響認識不足，后來認識到的時候，已經晚了，只能留下這個遺憾。現在，我們有了更多有關振動對文物建筑影響的資料和更強的保護意識，就應該少一些重蹈覆轍的案例。”

正是這份遺憾和責任，周家漢總是三思而后行。為確保北京紫禁城，故宮古建筑的安全，他建議“不在皇城根兒下動土”，為北京地鐵六號線避繞紫禁城工程做出了重要貢獻。此外，在合武鐵路修建中，在為保護六安漢王陵地下文物，調整該路段線位的修改方案中，他計算給出的科學數據，為政府決策提供了舉足輕重的修改意見。“科學論證不能心存僥幸，我們的鐵路建設也好，地鐵建設也罷，不能只重視可行性，而忽略不可行性。”周家漢這樣說。

洛陽龍門石窟——佛教藝術寶庫。1961年即被國務院公布為全國第一批重點文物保護單位，1982年被國務院公布為全國第一批國家級風景名勝區，22000000年被國際教科文組織評為世界文化遺產，2007年被國家旅游局評定為全國首批“5A級旅游景區”，2009年被中國世界紀錄協會收錄為中國現存窟龕最多的石窟，創造了現存窟龕數量中國之最。

1992年，國家要修建焦枝鐵路復線，之前焦枝鐵路洛陽龍門段穿越石窟保護區。鐵路要建設，文物要保護。我們知道，鐵路列車運行振動是存在的。鐵路振動有多大，鐵路要外移，移多遠合適要進行科學論證。通過實測列車運行振動傳播規律的研究，考慮列車運行振動對石窟文物的影響，周家漢提交的“鐵路振動對龍門石窟保護的影響”為焦枝鐵路復線外移距離的確定提供了科學依據。提出以龍門石窟區的地脈動為標準，讓焦枝鐵路復線東移700m，為龍門石窟申報世界文化遺產成功奠定了必要的基礎條件。

京滬高鐵蘇州段——虎丘塔，是京滬高鐵蘇州段的必經之路。它是蘇州現存最古老的一座佛塔，蘇州的標志性建筑，古城蘇州的象征，被譽為“吳中第一名勝”，國家級重點文物保護單位。

京滬高鐵蘇州段建設，要求在既有鐵路蘇州站處建設高鐵蘇州站，這樣一來，高鐵通過虎丘塔時就要在滿足運行速度的同時北移200余米，也就更接近虎丘塔。為保護虎丘塔不受高鐵振動影響，周家漢應鐵道部第四設計院委托，負責鐵路列車運行造成的地面振動傳播規律和預測高速列車運行地面振動如何變化的研究。在京滬線蘇州段和廣深線實測了大量列車運行地面振動數據后，周家漢應用無量綱參數分析方法，對列車運行產生的地面振動的物理本質進行了科學的闡述。他提出了由列車速度、列車軸動載荷和振動傳播距離組成的無量綱參數，稱作比例距離的無量綱參數的變化決定了地面振動的變化規律。

經過設計，蘇州段采用高架橋結構設計以有效減少鐵路運行的振動強度，有利于虎丘塔的保護；而他提出的“采用既有線的列車運行振動傳播的規律和比例距離推測未來高速鐵路列車運行振動的方法”，也在廣深線得到了的驗證。該成果為確定高速鐵路選線，鐵路振動安全控制范圍及重要建筑物和文物的保護提供了科學根據。

“雙料專家”的人生

從事科研工作近半個世紀，周家漢是國內屈指可數的一流爆破力學專家，是中國工程爆破協會連續三屆當選的副理事長，是公安部特聘的爆破人員培訓考核專家組成員，也是聲名鵲起的文物保護專家。做爆破，他踏實嚴謹；做文保，他直言無畏。他以自己的行動逐漸成為眾所公認的“雙料專家”。

無疑，他是成功者。而他的成功之路，我們試圖從他在培訓講課中提出的“三張圖”里進行解讀。他說，“第一張圖是原地面地形地貌圖。爆破設計前，要對原狀進行周密的測量和調查，將爆破對象周圍的環境完整、真實地表述出來。”停頓了一下，周家漢繼續說，“第二張圖是工程設計圖，所要表述的是如何設計藥包、參數選擇、計算結果，包括各種設計圖表；體現的是爆破設計思想、技術水平。第三張圖是爆破效果圖，展現目標對象經過爆破之后應該呈現的狀態。”

錢學森先生曾指出：“爆炸可以產生極強的脈沖電流，爆炸可以產生極強的脈沖磁場，爆炸可以產生極高的壓力，而這些都是現代科學研究所要求的。這里有能量的轉化問題，而對研究來說，特別要求轉化過程的精密控制。”

是的，爆破研究的目的要精密控制。科學、嚴謹、精密，周家漢的“三張圖”凝聚的就是這三個詞語。而這三個詞語背后，還是少不了責任。他相信，只要處處小心時時在意，環環相扣，就能夠保證爆破工程的質量，容易對工程建設進行對照檢查，避免事故的發生。萬一發生事故，也容易找出故障原因。“相反的，爆破事故的發生，就是因為少了‘圖’。”三張圖、三個詞語，讓我更能深刻理解他的人生格言“成功在于一絲不茍”的含義。

“做事是這樣，做人又何嘗不是呢。”談及于此，周家漢很是感慨。“三張圖”是他科研中的指導思想，也是生活中的原則。在對自己進行評價時，周家漢用了“勤奮”一詞。勤奮堅持是他成功的要素。一輩子勤奮的他更是孩子們的榜樣。如果說，之前他的堅持更多是為了爆破研究和文物建筑保護事業，那么，退休后，鍛煉身體則成為他的另一種堅持。“我和夫人，每天堅持爬香山，打太極拳。”綠色、陽光、氧氣、鍛煉，他用自己的方式享受著特殊的“高爾夫（GLOF）運動”。

再回首來時路，周家漢的追求，一直是長久，能夠影響人的研究，能夠保護傳承的文物建筑。他常常說，影響他至深的是錢學森先生，錢老的嚴格、錢老的淡泊、錢老的胸襟……提起恩師，周家漢總是贊嘆不絕，“像錢老這樣的大科學家，很了不起，挨到他的一點邊兒，就受益終身。”他的話樸實而又真摯。事實上，近半個世紀以來，他也一直以錢老的要求來鞭策自己，自己做，也對外傳播，希望能夠有更多人如他一般行動起來。“這不是心高，是不自覺地關心這個行業。”似乎覺得有些不妥，周家漢誠懇地補充道。

這就是一個真實的周家漢。