陈卫忠：以科技创新为重大工程筑盾
陈卫忠：以科技创新为重大工程筑盾
岩层深处的高地应力、断裂带的错动、冻融循环的反复作用、隧道长期运营中的细微变化等，是重大工程建设中需要直面的难题。
30多年来，中国科学院武汉岩土力学研究所（以下简称武汉岩土所）总工程师、研究员陈卫忠带领团队围绕地下工程安全开展深入研究，相关成果已应用于沪蓉西高速、宜巴高速、武汉长江隧道、南京扬子江隧道、胶州湾第二海底隧道、西藏嘎隆拉隧道、天山胜利隧道等重大工程，发挥了重要的科技支撑作用。
2026年，陈卫忠获得全国五一劳动奖章。他告诉《中国科学报》，这不仅仅是个人的荣誉，更是对武汉岩土所广大一线科研工作者长期坚守的肯定。
陈卫忠在检查试验设备运行情况。田珺/摄
“做出科学判断，才是最大的挑战”
西藏墨脱县曾因没有公路被称为“高原孤岛”。墨脱公路于1975年动工，但多次遭自然灾害破坏，直到挖通嘎隆拉隧道才改建成功。墨脱公路嘎隆拉隧道是我国首条跨越两个气候带地区、在现代冰川修建的隧道，陈卫忠带领团队负责为工程建设提供技术支撑。
2009年，陈卫忠团队抵达嘎隆拉隧道建设现场，那时进山并不容易。陈卫忠回忆，通往工地的路很难走，塌方后，有些路段临时用木头支撑起来。车开过去，回头看一眼，都会让人心里发紧。团队十几个人在西藏工作，有人一待就是一两个月。平时住在县城，夏季就住在工地旁边。一下雨，山上又冷又湿，人容易出现高原反应、头晕等症状。
比自然条件艰苦更具挑战的是在现场做出科学判断。高寒地区隧道最怕的，不只是低温本身，而是冻融循环带来的长期影响。那里地质条件复杂，气候环境特殊，冰川灾害、高寒冻融、高海拔等因素叠加在一起，给隧道建设带来巨大挑战。
隧道该如何保温？保温层多厚、设置多长，才能真正解决隧道防寒保温问题？这些都需要长时间观测和计算。陈卫忠打了个比喻：人冷了要穿衣服，隧道在寒区也需要“穿衣服”。
目前，墨脱县有了安全快速的公路和隧道，告别了“孤岛”的历史。陈卫忠团队在这条隧道的修建中首次提出强震区泡沫混凝土吸能减震技术，为工程建设提供了科学技术上的重要支持。
该团队凭借数十年参与墨脱公路嘎隆拉隧道、新疆ABH输水隧洞以及巴基斯坦SK水电站等工程建设的经验，建立了一套成熟的隧道结构安全监测系统，动态监测隧道运行情况。相关技术成果获得国家科技进步奖二等奖。
“规范里没有，才更要往前走”
“工程建设中遇到新情况，需要运用新技术去解决，而这往往是国家设计施工规范里没有的。”陈卫忠介绍，如果规范里已有成熟方法，科研更多是锦上添花；用团队创新的方法和技术去解决过去没有遇到过的问题，往往会面临更多挑战和质疑。
这种“规范里没有”的难题，在天山胜利隧道和胶州湾第二海底隧道中尤为典型。
天山胜利隧道是G0711乌鲁木齐至尉犁高速公路的控制性工程，全长约22公里，是世界最长高速公路隧道。隧址区位于北天山地震带与南天山地震带，穿越博-阿活动断裂，百年设防错动量约0.4米。
面对活动断裂对隧道长期安全的威胁，陈卫忠团队开展真三维地应力与断层错动下的物理试验，揭示隧道衬砌S型破坏机制，探明裂纹萌生、裂缝扩展、衬砌开裂、剥落直至错台的灾变演化规律，并提出隧道抗错断设防范围和参数确定方法。
在此基础上，团队首创装配式减震层和兼顾抗错断与防水的新型隧道铰接结构，实现“减震层吸能+铰接接头增柔”协同控灾；同时研制高频三维动态应力计，构建穿活动断裂隧道结构动力响应监测体系，让隧道结构安全诊断和预警有了更可靠的数据支撑。
胶州湾第二海底隧道是世界最长海底公路隧道。该工程隧址区穿越郯庐地震带和长江下游—南黄海地震带，其中沧口断裂与隧道相交，隧道安全运营同样面临断裂活动威胁。
陈卫忠团队开展断层错动与海水压力耦合作用下的海底隧道力学响应物理模型试验，揭示衬砌裂纹萌生、扩展、开裂、漏水、垮塌五阶段破坏演化规律，明确抗错断设防范围。
围绕这一工程，团队研发耐腐蚀聚氨酯充填管，提出以聚氨酯充填管作为减震材料的装配式减震层设计方法，并进一步提出“减震层吸能+铰接接头增柔+超高性能混凝土（UHPC）二衬增韧”的刚柔并济型抗错断技术体系。
让陈卫忠最欣慰的是，这些从试验中走出的技术，最终都经受住了实践和时间的检验。
“岩土看似冰冷，其实是有脾气的”
在很多人眼中，岩石是冰冷、坚硬、沉默的。但在陈卫忠看来，岩土并非一直都是那样。
“岩土是有脾气的。”他介绍，同一块岩石，处在不同位置、不同条件下，表现出来的行为往往不一样。做工程不能简单照搬过去的经验，不能这个地方这么干，换个地方还这么干，得适应它的变化。
多年来，陈卫忠和团队把实验室延伸到工程一线。工地板房、矿井隧道、高原寒区、地下深处，都是他们寻找问题、验证技术的“试验场”。一次次走进现场，他们要判断岩体状态，分析风险来源，再把试验、模型和工程措施对应起来。
地下工程安全研究，有时像一场漫长的守护。工程竣工只是建设的终点，更是长期安全运维考验的起点。
南京扬子江隧道的健康监测系统，是陈卫忠团队参与的重要科研项目之一。隧道运行过程中，一旦出现异常，交通管理和工程决策都需要可靠数据支撑。陈卫忠介绍，健康监测系统不是简单收集一堆数据，而是要对数据进行分析，出现紧急情况时快速判断结构状态是否安全，并为工程决策提供依据。
武汉长江隧道的健康监测项目，同样已服务多年。每到洪水季节，水位变化都会牵动城市公共安全。隧道会不会漏水？结构应变是否异常？能否继续安全运行？团队通过多年积累的数据进行判断，为相关部门提供参考。
“政府部门最担心暴雨季节会不会漏水。我们就根据这么多年累积的数据，结合水位变化，给出明确判断。”陈卫忠说。
这样的工作不一定惊心动魄，却关系重大。一次准确判断，可能让城市交通尽快恢复；一次提前预警，可能避免重大损失。对陈卫忠而言，科研成果最好的证明，不只是论文和奖励，而是多年以后，这些重大工程依然安全运行。
“青年科研人员不要天天卷文章。”陈卫忠说，在这个竞争激烈的时代，更重要的是要想清楚自己到底想干什么。对工程技术研究人员而言，最核心的能力，是解决重大工程实际问题的能力。
如今，陈卫忠和团队仍在向深地工程、能源地下储存、地下空间开发等新领域探索。每一项重大工程，都是新的考题；每一次技术落地，都要经得起时间检验。
在大地深处，岩石沉默不语。陈卫忠和团队要做的，就是在沉默中读懂它的变化，在风险发生之前提前预见它，并用扎实可靠的技术手段，为重大工程筑起牢固的安全屏障。