上海地铁开拓者--记中国工程院院士刘建航
自从1989年地铁上海1号线建设工程全面启动，至今申城地铁已建成一张由14条线路组成的庞大的轨道交通网络，这张网纵横交错、环环相扣，线路总长度达到617km，有366座车站，路网规模在世界地铁城市中居于前列。
上海地铁的发展，用20年时间走过了西方地铁100年的发展历程。最初的预计曾经认为，上海一年顶多造1km地铁线。后来，从锦江乐园至上海火车站全长16km的l号线路建造，总共用了5年时间。进入新世纪以后，上海地铁更迎来了快速发展期，最高峰时，呈现出100台盾构齐头并进，100座车站同时建设，100km新线同时投运的盛况，这在世界地铁史上堪称奇迹，绝无仅有。在创造这个奇迹的人群中，我国隧道与地下工程专家、中国工程院院士刘建航功不可没，他被人们尊称为“上海地铁之父”。
1 梦想启航的日子
也许是冥冥之中的天意使然，青少年时已心怀开辟交通航道愿望的刘建航，在报考高中时将原名刘建改为“刘建航”。高中毕业后，他于1947年如愿考入上海交通大学土木工程系。有一年交大校庆时，刘建航如此谈及自己走过的交大求学之路：
“我在中学时代就知道‘北有清华，南有交大’之说。当时的国立交通大学对我最有吸引力。那时候我们每星期都要上30多节课，要做很多作业。交通大学历来对教学要求严格，班上同学都有一种好学、苦学的精神。不少同学在学校熄灯后仍点着蜡烛看书，大家学习得十分辛苦。但老师们那种兢兢业业的工作态度和精彩的讲授，却有效地减轻了我们对有难度课程的恐惧。王达时、徐芝伦、汤钦等老师，上课时往往只带一支粉笔，他们漂亮整齐的板书加娓娓道来的讲述，总是吸引着我的全部注意力，即使像材料力学那样的课，也能引人人胜，常常让我忘记了下课的时间“。
”我们1947届的大学生，前两年学习、生活在新中国成立的前夜，后两年学习、生活在新中国成立之初。那4年的物质生活非常艰苦。尤其是前两年，吃的是‘八宝饭’（指虫子、石子、老鼠屎等混杂其中的饭），菜靠交大自己种出来。然而，这丝毫没有动摇我们在艰苦中学习的信心。因为交大的同学都有明确的目标，就是学到真本事。谁要是有一点松懈，就会面临被淘汰的危险，招来别人瞧不起的目光，所以人人都憋足了一股劲儿，踏踏实实、勤勤恳恳地学习“。
”1950年，我们班的教学实习是到江西、福建一带修路造桥，到安徽、江苏一带治理淮河。我在江西实习时得了血吸虫病，回上海住院两个月后，又匆匆赶去淮河。大家不怕苦不怕累，在冰天雪地的严寒季节里踏勘测绘，为的是到第一线实地操作，掌握实际设计的种种方法和技巧。在实习工地上，我们学到了许多在书本上学不到的知识和技能，例如如何在湍波激流中打下桥墩？如何在艰苦条件下筑堤？这样的学习和锻炼使我终身受益。在以后地铁工程建设的岁月中，我常常体会到自己在交大的学习生活是多么重要。”
刘建航心里还有一个更大的梦想，是解放旧中国、建设社会主义新中国、实现共产主义的远大理想。在求学期间，刘建航受到进步人士、先进文化思想的熏陶，为了民族大义，毅然投身人民解放和进步事业，他多次参加反迫害、反内战、反饥饿游行等学生运动。1949年3月，他加入交通大学中共地下党外围组织“新民主主义青年联合会”，参与交大生活社、创社（《创报》）采访及新青联迎接解放工作等。新中国成立后，他担任交大团干部，积极参与建团工作。1952年，在任市工务局技术处设计科技术员、工程师期间，刘建航加人中国共产党。从此，他时刻以优秀共产党员的标准作为自己处事做人的标尺。不管面对怎样危急的工程风险，他始终站在危险的最前沿，为城市建设身先士卒、奉献毕生，可以说，他的一生都在为广大党员和群众作表率。
2 “豆腐里打洞”的岁月
大学毕业后，刘建航进入上海市政工程管理局工作。20世纪50年代，新中国的很多建设项目都有苏联专家参与援建。1950年初，苏联专家团团长伏•希马克夫和区域规划专家巴兰尼柯夫到访上海，恰巧遭遇了“二六”轰炸，因此专家团向上海市城市规划研究委员会建议，上海应该修建地下铁道。出于对战时可用作人防掩蔽的考虑，苏联专家当时建议上海地下铁道应做深埋（即地铁深埋在地面60m以下）规划。1956年，上海市人民委员会市政建设交通办公室提出《上海市地下铁道初步规划(草案)》。但是，当时在权衡和分析上海的地质条件、技术要求，施工技术、造价比较等方面的利弊之后，上海还是放弃了深埋方案，开始探索更适合上海条件的有效技术方案。
1958年，刘建航进入上海地铁筹建处工作，1960年，他到上海市隧道局在浦东建立的塘桥试验基地参与盾构隧道试验研究，主要负责研究盾构法隧道衬砌结构和防水课题。当年，他和一批青年技术骨干一起，凭着一股初生牛犊不怕虎的精神，克服口粮不足等很多生活上的困难，埋头在塘桥的实验场一干就是好几年。那时，他们吃住都在用芦席棚搭建的简陋工棚里。上海的地质条件很复杂，松软含水的地层犹如豆腐渣，要在其中建隧道，技术和工程难度可想而知。当年苏联专家就曾泼冷水断言：在上海这样的地质条件下建造地铁，难度无异于在宇宙中找到支点撬动地球。刘建航则不迷信外国权威，最不服气的就是所谓“外国人行，我们不行”的论调。他说：“比起外国专家，我们更了解自己脚下这片土地的真实情况和特点，在上海建地铁，还得依靠我们自己来想办法。”
国际上在松软含水的地层中建隧道，采用钢和铸铁管片的技术，但是这种方法要耗用大量的钢材，造价昂贵，根本不符合当时的国情。采用钢筋混凝土管片无疑造价要低得多，但是用它在松软含水的地层中建隧道，国际上当时尚无先例，而在苏联的技术规范中，这甚至还是被明文禁止使用的。那时我国正处在被外界封锁的困难时期，没有出国考察的机会，系统的技术参考资料也很难寻获，要解决技术难题，只能靠自己摸索。在这段刻苦攻关的岁月里，刘建航和伙伴们凭着一股子不服输的韧劲和勇于创新的精神，经常夜以继日地进行技术攻坚和反复实践验证。1963年，他们在浦东塘桥的农田里做了直径4.2m的盾构，推了100多米的隧道，取得了4.2m盾构法隧道实验的成功。进而又将其成功应用于总长1332m的市区地铁试验隧道和黄浦江越江隧道建设，开拓出一条在饱和软弱土层的盾构法隧道中采用单层拼装式钢筋混凝土衬砌的新路，开创了世界先例，圆满完成了被外国专家称为“在豆腐里打洞”的不可能完成的任务。
3 干干停停的试验阶段
盾构法隧道试验取得成功后，地铁隧道和地铁站试验选中了衡山公园这个地点，当时命名为“60工程”，是完全保密的工程。1965年，在衡山公园地下开始试建第一座地铁站，车站仅长80m，宽20m，高20m，以35m以下的中埋深度实施一站一区间，规模是按照深宽3节列车编组的停靠来建造的，施工工艺为深井法施工。同时，又挖了两条600m长的隧道连接到衡山路。当初，整个项目被称为“上海地下铁道扩大试验工程”。“文革”开始后，上海轨道交通被迫停工。直至“文革”结束后，1978年，随着1号线漕宝路车站试验段工程的开启，“一站一井一区间”工程才正式拉开帷幕，到1983年基本完成整个试验段工程。由于这座车站和地下隧道规模较小，而且又太深，最终没能真正融人1号线建设中。但它为此后上海地铁建设大规模的展开奠定了基础。目前，衡山公园的地下仍保留着当时的人防设施，里面还曾开过一家饭店，但在其中用过餐的市民未必知道，这个地下饭店曾经是上海最早试验建造的“小地铁站”。
4时刻带着“放大镜”
半个多世纪以来，刘建航一直坚守在上海市政工程的科研、设计、施工、工程抢险第一线，为上海的地铁、隧道和地下工程的事业发展护航，他的名字也因此永远镌刻在了上海地铁建设的功臣榜上。他在中国软士隧道和地下工程技术领域作出了一系列杰出贡献，创建深基坑施工“时空效应”理论，撰写第一本深基坑工程技术专著和我国第一本盾构隧道专著；开拓的盾构法、沉管法、连续沉井法施工技术；研发的直径6.2m地铁隧道管片、在城区盾构施工的掘进技术和地下深基坑明挖法、逆筑法、盾构穿越建筑群等新技术，在地铁业界被广泛应用，1995年刘建航当选中国工程院院士，1997年获土力学与地基基础茅以升大奖，2002年被评为“上海市科技功臣”。
事实上，对于名利刘建航从不看重，他最看重的是工程建设的安危。“地下空间的不可测因素太多，工程人员要时刻保持风险意识”。这是刘建航工作中最深刻的感受，也是他经常告诫学生的话。
1975年，金山石化总厂在建全长1500m东海引水隧道工程传来警讯，盾构尾部突发涌沙不止，如果再不采取有效措施，必将导致海水涌入在建隧道，发生致命的塌陷。刘建航跟抢险的工人们一起站在齐腰深的冰冷泥水中，实时测试和分析隧道的险情，用枕木和水泥筑起临时封墙，从而争取到抢筑混凝土墙的宝贵时间，保住了1400m已建隧道……在那惊心动魄的57个小时里，刘建航经历了人生中最大的风险，他拒绝了撤离的劝说，践行了自己的座右铭：“天若塌，唯擎天而立，何畏危难！”，这一次，他还学会了喝白酒取暖，大大提高了自己的身体应对隧道施工抢险的能力。
地铁1号线进入市区的第一站——徐家汇车站在施工时碰到了难题，基坑两侧有煤气、上水管线，还要保护建筑，保证周边环境的安全。为了搬掉这个“拦路虎”，刘建航在工地上墙体四处漏风的简易工棚里一住就是半年多，带着一批青年技术人员进行技术攻关，每天要对上千个监测数据进行分析比对，由此也总结出了“深基坑施工21条”和“时空效应”理论，解决了盾构穿越市区密集建筑群的技术难题。这不仅搬掉了徐家汇车站施工中的拦路虎，也保证了整个地铁1号线车站工程和其他工程的顺利完工。
2003年7月，轨道交通4号线塘桥站至南浦大桥站区间的中间风井位置突发透水涌沙事故，引起隧道部分结构损坏及周边地区地面沉降。当年已经75岁高龄的刘建航当即赶赴现场。隧道离地面40多米，在内行走十分困难。出于安全的考虑，大家劝他不要进现场。但刘建航断然表示：“就是抬，也要把我抬进去！”险情遏止后，抢险工作即转人工程修复阶段。事故工地所处地理位置复杂，南边是高层的临江大厦，西边紧挨着南浦大桥上匝道，东边则是滔滔黄浦江。一连数月，刘建航跑现场，搞测量，和大家反复研究论证，制定修复方案。为能使修复后的4号线运营线型更为合理以减少动拆迁工作量，上海地铁指挥部最终选择了刘建航提出的“超深基坑原位修复”技术方案，这也是世界地铁隧道施工史上首次应用“原位修复”方案。结果，董家渡原位修复工程创下了太多的“第一次”----第一次在软土地层60m以上施工超深地下连续墙；第一次应用全回转钻机进行大面积超深地下复杂障碍物清理施工；第一次在超深基坑底部成功应用大深度、大直径高压旋喷桩技术；第一次在江中围堰技术、深层承压水降水、水平冻结暗挖法等技术上有新突破，成为软土地层超深基坑施工的经典实例。2007年7月9日，修复工程圆满完成并通过验收，4号线完成环线贯通，2007年底顺利实现环线运营，4号线就此从缺失的“C”变成了圆满的“幸福环线”。
刘建航一直督促自己的学生们，要时刻带着“放大镜”，随时看、随时测，善于捕捉施丁中哪怕是最细微处的安全隐患，以便立刻跟进、立时改进，确保工程安全。他的弟子们也越来越感受到，在老师指挥的工程中，险道难关已经越来越少，那是高超的技艺，创新的思想不断破解难题，化险为夷的结果！而刘建航每破解一个难题、克服一道险关，都必定会写下详尽的档案，装入牛皮纸袋中。
我们在他家里看到，那一摞摞牛皮纸袋已经叠得很高，袋中都是他为我国地铁工程建设积累的宝贵财富！
5 后生心中的“定海神针”
身为同济大学的博士生导师，刘建航先后培养了9名博士、1名博士后和1名硕士，还与多名青年科技人员订立了师徒合同。他常对自己的弟子们说：“你们比我幸运，赶上了上海城市建设大发展的黄金时期，会有更大的发展空间，也会更有作为。你们在一线如果遇到困难，我会和你们一起努力，共同解决。”
这些年来，他的学生很多已成为地铁工程建设中独当一面的领军人物----时任上海申通地铁集团副总裁白廷辉，自1998年以来负责上海轨道交通2、4、6、7、8、9、10、11号线的工程建设和技术管理工作，解决了盾构穿越已建构筑物和运营隧道、地铁车站深基坑施工及风险控制等几十项技术难题，他曾这样评说自己的导师：“老将不仅有丰富的排险经验，更有超人的心理素质，就像定海神针，每一次都引导我们在旋涡中抓到希望。”
上海轨道交通维护保障中心副总经理兼总工程师王如路，从事上海地铁隧道工程建设和运营多年，积极开展科技创新，攻克了已运营隧道沉降控制以及检测保护技术领域中的多项难题。他提到导师在施工现场时，最注重施工质量，看到注浆的施工人员操作不够规范，立刻手把手纠正，耐心讲解应该怎样做更好。
上海申通地铁集团有限公司技术中心副总经理王秀志，是刘建航院士建立的奖励基金奖和提名奖获得者，也曾多次得到刘老的亲自指导。王秀志眼中的刘院士从不摆权威架子，很喜欢听年轻技术人员的意见，是位可敬又可爱的老先生。他做的《软土隧道工程运营期结构安全关键技术研究》课题，是国内首次通过管片整环破坏性试验和修复管片破坏实验，来研究隧道结构安全控制指标的项目，项目成果获上海市科技进步一等奖。项目研究过程中，刘建航院士一直很关心，经常跑到实验现场给大家出点子、把关。因为实验是研究盾构隧道衬砌环的极限受力状态、极限变形能力以及接缝的张开等情况，具有很大的风险，在实验进行到最关键也最危险的环节时，不管大家怎么劝说，已经八十多岁高龄的刘院士坚决不肯撤离现场。他说：“你们都是能独当一面的顶梁柱了，我不是不放心你们。但是我要和你们一起面对。”在危险面前，刘建航从来都是坚定地和自己的弟子们和年轻的技术人员们站在一起，是大家心中的“定海神针”。
6 设立基金寄望青年一代
“建华伟业日月新，航宇尤私天地宽”，这是前些年中国口书书画研究会创始人和志刚先生于丽江畔赠予刘建航院士的口书书画。原本，书画的落款是“敬爱赠地铁之父”。然后刘建航悄悄动笔改为“地铁之兵”，这一字之差，充分体现了他对自己“低调”、平和、不争名逐利，但要为上海地铁冲锋陷阵”的一贯要求。实可谓“君子比德高于玉焉，温润而泽，仁也”。
在荣誉面前，刘院士一贯谦和豁达、淡然以对，他对身边的人说：“外面一些写我的文章，把我拔得太高。我没那么神，地下工程依靠的是群体的智慧和力量，我就是一名老兵，还能为我热爱的地下工程事业做一点力所能及的事情，已经感到很知足了。”
然而，上海地铁1号线工程正式全面启动时，刘建航院士已过了退休年龄，这是他生平的一大憾事。如何能让自己多年来在工作实践中潜心研究积累的心得体会、多次在危急关头排除险情中得到的宝贵经验，分享给更多的年轻技术人员，为地下工程建设继续发挥能量？这份心意需要更多的时间、更有效的方式来实现。有一段时间，他常常在心中默默地想“自己述能做点什么？”
2008年，刘建航院士做出决定：捐赠自己多年来的25万元积蓄，设立由他牵头，和上海申通地铁集团有限公司、上海市隧道工程轨道交通设计研究院等单位共同发起并设立的“刘建航院士奖励基金”，专门用以开展每两年一次的对优秀中青年技术人员的奖励和学术交流活动。这一年，也是他的八十岁生日，他提笔写下这样一段话：“求真务实、坚毅攻坚、锐意创新，勇做开拓轨道交通和隧道事业的先锋”。这既是他捐资设立奖励基金时对从事地下工程事业的青年技术人员的寄语，更是他为地下工程事业奉献毕生的真实写照。
2013年，刘建航院士奖励基金加盟到了上海科技发展基金会这一广阔的公益平台。8月28日，在上海科技发展基金会刘建航院士奖励专项基金揭牌仪式上，满头银发的刘院士显得特别精神焕发、步履健硕，大家在他的脸上看到了由衷的喜悦和欣慰。
基金设立以来，已成功举办四届活动，奖励青年技术人员59人次，其中，基金获得者28人次，提名奖获得者31人次。获奖者们个个都已成为地铁维保、建设、运营的中坚力量，迅速成长为地铁建设事业中充满活力的生力军。他们有的成了行业领军人才，有的成了劳动模范，有的成了勘察设计大师…… 都以自己的实际行动，践行着科技工作者的使命和责任，成为刘建航创新、攻坚、求实、奉献精神的传承者。沿着导师、前辈的足迹，他们将续写上海城市建设辉煌的新篇章。
2016年7月31日，88岁的刘院士因病医治无效逝世。在住院医治期间，他的学生和同事们纷纷前去探望，刘院士躺在病床上，抓着前来探病的技术人员谈工作。大家劝他：“刘老，您保重身体，注意休息！”他摆摆手，下次还是一样把病房当成临时办公室。2020年前，上海计划建成全长达到800km、超过20条线的轨道交通网络，上海地铁的建设任务很重，安全责任更重！刘院士身边的人都知道，他最挂念的，是又迎来新一轮建设高峰的上海地铁……
刘院士为隧道和地下工程事业奉献了一生，刘院士求真务实，坚毅攻坚、锐意创新的精神，激励和指引着所有上海地铁人不断前进！
（上海申通地铁集团整理撰写）
人物简介
刘建航，男，1929年4月26日出生，河北省深泽县人。1949年3月在上海交通大学求学期间参加党的外围组织新民主主义青年联合会，同年同月参加革命工作；1952年5月任上海市工务局技术处设计科技术员、工程师，并加入中国共产党。1956年12月至1958年9月期间，任上海市市政工程设计院排水室工程师、院党总支委员、地铁组组长、工程师；1960年2月任上海市隧道局、上海市城建局设计处三科科长、工程师；1965年3月任上海市隧道工程公司实验研究站站长、工程师：1968年10月至1982年9月，分别担任隧道建设公司三大队生产组副组长、质量员、革委会常委、副经理、副总工程师、总工程师，其间曾任宝钢工程城建分指挥部副指挥；1985年5月任上海市市政工程管理局副总工程师；1994年2月离职休养；1995年5月当选中国工程院院士。
刘院士科研成果曾先后荣获全国科学大会奖、上海市科技进步一等奖。他曾当选为中共十二大代表，被授予上海市科技功臣、上海市劳动模范等荣誉。