何川院士 2023年12月4日，西南交通大学党委书记余敏明、校长闫学东看望慰问何川院士团队。 鞠红伟 摄 何川院士在极端环境岩土和隧道工程智能建养全国重点实验室介绍实验设施。
西南交通大学供图

    ■“国之大者·科学家”系列

    2023年12月26日，作为国家“八纵八横”高速铁路网京昆通道的重要组成部分，成都至自贡至宜宾高速铁路（简称“成自宜高铁”）正式通车。

    在成自宜高铁的建设过程中，位于成都市区的锦绣隧道是一个重难点控制性工程。锦绣隧道穿越成都市区繁华地段，地面建筑、市政轨道密布，且地质覆土浅，施工难度大，安全风险极高。为了攻克这些难点，锦绣隧道的施工采用“锦绣号”盾构机，这是我国具有完全自主知识产权的最大直径土压平衡盾构机在高铁建设中首次投用。

    视线转到距离锦绣隧道400多公里外的陕西汉中褒河水库。水面下，“沉睡”着一条16米长的隧道——这条连接汉中平原和四川盆地的“石门”隧道，被誉为“世界上第一条人工穿山隧道”。据推测，这条隧道可能是东汉年间工匠用最原始的“火烧水激”开凿而成。

    “石门”隧道和锦绣隧道的修建相隔约2000年，但在中国工程院院士、西南交通大学首席教授、副校长何川的办公室里，有了奇妙的相遇：一迈进室内，率先映入眼帘的便是墙上一幅写着“石门”二字的拓印作品，下方的长条桌上，摆放着一个隧道盾构机模型。

    “‘石门’隧道激励着我一直奋勇向前，我一直在跟‘路’打交道，目的就是解决掉每一个‘拦路虎’。”作为我国隧道工程领域的主要学术与技术带头人，何川一路走得并不容易。从家乡重庆云阳出发，走到修建高速公路、高速铁路、城市地下铁道的技术前沿，这条路被何川称为“奋斗之路”。

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    寻路——

    结缘盾构，选择一条从零开始的路

    1984年，从重庆交通学院（现重庆交通大学）道桥系公路工程专业毕业后，何川进入西南交通大学土木工程系攻读硕士，开始与隧道工程结缘。

    在麦倜曾教授和关宝树教授的指导下，何川把桥梁隧道及结构工程作为研究方向。1987年，何川毕业留校，其后的8年里，他其实与盾构隧道学科和技术还没有更多的连接。

    盾构是盾构机的简称，是内藏挖土、排土机具，设有保护外壳并自动拼装衬砌结构的暗挖隧道机械。以盾构为核心的一套完整的隧道施工方法称为盾构法，对大型复杂隧道工程有着重要的意义。

    “在国家接下来的发展中，这样的技术肯定很需要。”1994年，何川入选国家公派留学计划赴日本早稻田大学留学。在选择方向时，他清楚地看到了盾构法施工的优势和特点。彼时，我国在盾构技术研究领域还几乎是空白状态。

    1995年，何川正式进入早稻田大学学习盾构隧道，师从国际著名学者小泉淳教授。

    在日本留学的几年，中国经济的迅猛发展超出了何川的想象，以北京、上海、广州、成都等城市为代表，中国大规模地铁建设帷幕已经拉开，盾构法受到业内人士的高度关注。

    “无论是20世纪60年代修宝成铁路、成昆铁路，还是2000年前后修建各类隧道，我们在修建复杂隧道工程时都付出了很大的代价。”2000年初，博士毕业的何川谢绝了导师的挽留，回到了西南交通大学。回国当天，何川刚下飞机就接到了中铁二院负责人的电话，咨询成都地铁在富水砂卵石地层复杂条件下建设盾构隧道的技术问题。

    西南交通大学土木工程学院原院长高波教授回忆，何川回国时正赶上国家大规模交通基础设施建设，对盾构技术的需求非常迫切。学校也希望他能在相关领域攻克技术难关，助力国家交通建设发展。“何川回校就开始担任地下工程系系主任，学院非常重视，他做了很多开创性的工作。”

    带着盾构技术，何川带领团队把科研的目光聚焦到大型复杂隧道的结构分析与安全控制细分领域。他坦言，在兴趣使然的基础上，更重要的是为了国家所需。

    但最初的工作并不容易：一项新的技术要推广，需要何川不断出去作讲座，跑项目工地。最初几年，何川几乎把所有收入都用到了买机票上；实验室没有建成前，何川把自己的住房腾出来作为团队的研究场所……逐渐，地下工程系队伍从14人扩大到了40多人，2011年，又顺利获批建设交通隧道工程教育部重点实验室。

    “我很敬佩他能在这个领域一直坚持，从未偏离过自己的研究方向。”西南交通大学土木工程学院院长蒲黔辉说，“何川回国的最初几年，社会对盾构技术需求很大，如果去挣钱可以挣很多。但何川抵挡住了经济利益诱惑，坚持做学问、做科研。”

    20多年来，何川带领团队扎根在大型复杂隧道的结构分析与安全控制这一细分领域里面，围绕铁路隧道、公路隧道、城市地铁等交通隧道工程领域开展教学与研究工作。他先后成为国家杰出青年科学基金获得者、国家科学技术进步奖一等奖获得者等。主持承担了863、973等国家与省部级以及重大工程科研项目/课题70多项，在解决特殊地质、高水压、强震及高海拔等复杂条件下，隧道工程结构分析与安全控制的系列理论和技术难题方面作出重要贡献，尤其在大型复杂盾构法隧道、艰险山区钻爆法隧道的结构安全控制方面贡献突出。

    而这20多年间，我国的盾构技术也从零开始，发展成为今天世界上最大的盾构机生产和使用国，也是世界上最先进的盾构机技术国。中国的盾构机已经出口到了全球40多个国家和地区，占据了全球2/3的市场份额。

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    开路——

    上山入海，把科研论文写在祖国大地上

    “最好的实验室，一定在工程现场。”这是何川常说的一句话，在他看来，工程技术不能坐而论道，更不能纸上谈兵，应该到实际生产第一线去，要结合实际工程做创新性的研究，要将先进的技术、先进的理念反映到工程建设第一线。

    “逢山开路，遇水搭桥。”这是交通工程领域的真实写照。何川的工作，就需要上山入海。

    川藏公路北线改建，需要穿越著名的雀儿山。雀儿山位于四川省甘孜州德格县境内，主峰海拔6168米，素有“爬上雀儿山，鞭子打着天”的说法。这里每年有长达8个月的时间被积雪覆盖，山高路险、高寒缺氧，被称作“川藏第一险”。

    2003年，作为预可研专家组组长，何川和团队成员多次跋涉在雀儿山各山峰之间，开展工程勘察、地质情况分析、隧道选线等工作。

    “上山没有车子只能步行，要是没有顽强的意志和良好的身体素质，是无法完成这个任务的。”何川说，他和团队成员需要翻越海拔超过5000米的垭口，高海拔的缺氧环境，让大家身体很难受，要咬牙坚持。

    2017年，雀儿山隧道顺利通车，洞口海拔4370米，是世界上海拔最高的超长公路隧道。通车后，过往车辆只需10多分钟就可以穿过雀儿山，不必再绕行长达两个多小时的危险山路，“翻越雀儿山，犹过鬼门关”的历史一去不返。

    除了穿越高山，交通建设还需要越江跨海。多年来，何川带领他的团队为武汉长江隧道、南京长江隧道、广深港高铁狮子洋隧道等我国多座大型越江跨海隧道的建设解决了大量关键技术难题。

    如今已开通运营的广深港高速铁路，在修建时有一个巨大的“拦路虎”——狮子洋。2006年，当高铁跨过狮子洋时，用桥梁还是开隧道是一个难题。在专家组论证中，何川利用自己留学期间积累的经验，提出以海底隧道的方式进行跨越，两台盾构机双向推进，在海底对接。这一方案，既不影响虎门港的生态，也不影响水面通航。

    多方论证后，何川的建议被采纳。2007年11月9日，狮子洋隧道第一台盾构机开始掘进。2011年3月12日，狮子洋隧道全线贯通，成为国内里程最长、建设标准最高的第一座水下高速铁路隧道。建设过程中，穿越深水、淤泥和超浅埋地段，水下精准对接等多项世界性技术难题被全部破解，也填补了我国泥水加压平衡盾构施工领域中的多项技术空白。

    狮子洋隧道的实验原型结构，至今都还陈列在西南交通大学的实验室里。

    “隧道绝对安全！”2008年“5·12”汶川特大地震发生后，何川接到相关部门的电话咨询，强震后的二郎山隧道和鹧鸪山隧道是否安全，他迅速给出了肯定的回答。

    这个自信，来自何川带领团队对隧道抗震性能的深入研究。临近震中的鹧鸪山隧道在建设时，何川就带领团队对其抗震设防开展针对性研究，并提出综合抗震措施。汶川地震发生后，都江堰至汶川的公路全线毁坏，包含二郎山隧道、鹧鸪山隧道在内的西线“雅安－小金－马尔康”能否畅通无阻，成为救援的关键。事实表明，隧道经受住了地震的严峻考验，震后依旧安全。西线也成为震后救援黄金期人员、物资进入重灾区的唯一“生命线”，被灾区人民誉为“震不垮的生命通道”。