龚剑,1960年出生,工学博士,教授级高级工程师,博士生导师,现任上海建工集团总工程师、工程研究总院院长,兼任中国土木工程学会常务理事、中国模板脚手架协会副理事长、中国建筑学会建筑施工分会副主任、中国土木工程学会总工程师工作委员会副理事长、英国土木工程师学会(ICE)资深会员、英国皇家特许建造学会(CIOB)资深会员。他曾荣获何梁何利基金科学与技术创新奖、享受国务院政府特殊津贴、上海市科技精英、上海十大杰出青年等荣誉。他是我国高层建筑工程建造领域的领军人物,在重大装备、重大技术、重大工程方面取得突出成就,建立了超高层施工控制的理论基础和技术体系,为我国城市建设和建筑产业发展做出了突出贡献。

1983年参加工作以来,他始终奋战在工程建设和科技创新第一线,为我国从100米级高层建筑发展到600米级超高层建筑的施工技术发展做出了突出成就,改变了上海的城市天际线,被誉为是与上海“一起长高”的人。完成21世纪90年代以来我国最近的不同时期最高3幢建筑金茂大厦(420.5m)、上海环球金融中心(492m)、上海中心大厦(632m,中国第一、世界第二高)以及最高2座构筑物上海东方明珠电视塔(468m)、广州塔(610m,中国第一、世界第二高)的建造。其中上海中心大厦和广州塔是我国仅有2个超过600m高度的工程。他主持国家级和省级重大科研项目25项,取得许多具有自主知识产权并居国际领先水平的原创性成果,实现关键技术从无到有、从跟跑到领跑的突破。

 

扬帆起航,百米突破

1983年,龚剑进入上海建工集团,开启了他的工程建造之旅。1986年,他被选派参加建造集办公、酒店、剧院、商场为一体的综合性商业贸易大楼——上海展览中心北馆(现为上海商城)。该楼由美国建筑大师约翰·波特曼设计,主楼高168米,包括东西公寓和中央裙房,整个建筑面积为18.5万平方米,呈现“山”字形,是当时上海高度最高、规模最大的超高层建筑。在80年代,可以说上海商城是一项浩大的工程,其建造难度大、工程质量要求高。面对挑战,龚剑在手动爬升模板施工技术、大体积混凝土裂缝控制施工技术、混凝土一次输送到顶施工技术、外立面清水混凝土施工技术方面取得了许多创新成果,为工程建造打下了坚实基础,1989年顺利完成了工程建造任务。上海商城的成功建造,不仅改变了传统的工艺方法,形成了全新现代理念的施工技术方法,对后续超高层建筑的发展产生了深远的影响。对于龚剑来说,上海商城可以说是他的超高层工程建造的启蒙工程,从前期投标到最后建造方案的制定,他都参与其中,这次经历为他今后的工程建造生涯,打下了坚实的基础。

 

筑牢基础,厚积薄发

随着超高层建筑的发展,地下工程越来越复杂,地下空间的利用呈现两大趋势,一是面积大,二是层数多。这个趋势对于深大基坑有着莫大的影响。用龚剑的话说,过去上海地区的基坑面积大多是几千平方米,后来发展到几万平方米,目前上海最大基坑面积达到了十几万平方米。特意提到这一点,是由于上海地区的特殊性,使得基坑与环境问题息息相关。

如果是在硬土地区,基坑与环境保护的联系也许并不明显,但在上海,下挖50厘米就会有地下水,地下施工在这种软土地基环境中难度极高,怎么才能既做好基坑变形控制又减少对周边环境的影响成为关键。经过20余年持续研究与工程实践,龚剑团队创造性的建立了软土深大基坑分区支护及变形控制技术体系。阐明了软土深大基坑与狭窄小基坑卸荷变形形态差异的产生机理,开发出了深大基坑微变形控制成套技术,基坑变形较传统工艺减小70%以上。新的技术体系开发出了深大基坑集约化高效分区支护成套技术,其顺逆结合支护技术临时支撑替代率达85%以上,施工工效提高40%以上。该技术体系成功应用于我国近百项深大基坑工程,实现了工期、经济、环保综合最优指标要求,保障了中心城区密集建构筑物和地下生命线的安全运营。

 

持续突破,屡创纪录

施工过程混凝土开裂一直是制约大体积混凝土施工的重大技术难题。为此,龚剑大胆创新,主持研发的聚羧酸系外加剂复配及掺合料多重叠加效应技术,实现高保坍、高包裹性、低粘度、易输送、高工作性的要求;通过持续攻关,揭示了大体积混凝土温差演化规律,提出温度梯度理念的温差控制技术,施工过程关键温差指标得到精细表征,形成基础、柱、墙、梁新的温差控制标准,裂缝控制技术取得突破。该技术实现了金茂大厦、上海环球金融中心、上海中心大厦等建筑工程大体积混凝土一次连续浇筑成功,不断创造建筑工程大体积混凝土一次连续浇筑裂缝控制的国内外新纪录。上海环球金融中心基础底板强度等级C40、厚度4.5m、体量2.89万m3,上海中心大厦基础底板强度等级C50、超长121m、超厚6m、体量6万m3,均一次连续浇筑成功,裂缝控制技术不断取得突破。上海中心大厦超大基础底板最大体量混凝土一次连续浇筑裂缝控制仍然保持着房屋建筑工程国内外的最新记录。

施工过程除了混凝土开裂控制,混凝土超高输送也是一道重大技术难题。龚剑通过长期工程实践,研究开发出综合性能指标协同控制的超高泵送混凝土成套施工新技术,新技术的应用可使混凝土泵送阻力减少50%以上,实现了金茂大厦、上海环球金融中心、上海中心大厦等工程超高混凝土一次连续输送高度以及混凝土性能控制目标。超高混凝土一次连续输送高度不断突破国内外新纪录,金茂大厦C40实体混凝土结构输送高度达到382.5m;上海环球金融中心C40实体混凝土结构输送高度492m;上海中心大厦C60混凝土实体泵送高度582m、C35实体结构混凝土输送高度606m和610m;验证性的将C100混凝土输送至547m、120MPa超高强混凝土输送至620m高度,超高输送混凝土技术不断取得突破。上海中心大厦超高混凝土输送高度以及混凝土性能控制仍然保持着建筑工程国内外的最新记录。

总结20余年混凝土施工技术成果,基于该技术体系执笔编写了新编国标《混凝土结构工程施工规范》GB50666-2011“现浇混凝土”章节,制定基础、柱、墙、梁不同结构类型大体积混凝土施工温度检测方法以及温差控制技术标准相关条文;制定不同结构类型混凝土浇筑施工技术方法相关条文,填补了我国现浇结构施工规范条文的空白。他执笔修编了国标《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2015“现浇结构”章节,补充制定了新的质量控制技术标准相关条文,研究制定了新的高层建筑施工垂直度控制标准相关条文,满足了我国混凝土施工持续发展的需求,实现了绿色化的高性能混凝土产业化应用。

 

空中平台,步步攀峰

在高层建筑、高耸构筑物的建造中,混凝土成型模架起到了举足轻重的作用。而随着高层建筑的体型趋向复杂,高度不断攀升,建造难度逐渐增大,国内外传统的大模板、滑模、爬模已不能适应超高层建造需要。通过30年的系统研究构建了整体钢平台模架装备理论基础,建立了集钢平台系统、支撑系统、爬升系统、脚手架系统、模板系统、施工机械于一体的整体钢平台模架技术体系,超过2000吨载荷的模架与机械一体化非螺栓非焊接接触支撑连接设计,极大地提升了施工效率。技术成果成功应用于全国近20余个城市数百项超高层建筑、高耸构筑物等工程,创造了二天建造一层的中国建造速度,绿色工业化建造成效显著。

龚剑发明了基于提升式工艺的爬升机构系统,通过工具钢柱作导向支撑,运用液压缸驱动爬升靴组件装置在钢柱上运动实现爬升;发明了基于顶升式工艺的爬升机构系统,通过钢梁与筒架作支撑,运用液压缸驱动钢梁与筒架交替支撑实现爬升;发明了标准件组合整体封闭式脚手架系统,实现高空移动式空间的高效作业。开发了模架装备模块化标准件集成及工作姿态智能控制的成套施工技术;形成模架装备数字化建造技术,实现全过程协同施工的虚拟仿真建造以及液压动力驱动的自动控制。发明的钢柱支撑式蜗轮蜗杆驱动整体钢平台模架装备成功应用于金茂大厦、上海环球金融中心、广州塔等工程;发明的钢梁与筒架交替支撑式液压驱动整体钢平台模架装备成功应用于上海中心大厦等工程;发明的钢柱与筒架交替支撑式液压驱动整体钢平台模架装备成功应用于上海白玉兰广场等工程。

他出版著作《超高结构建造整体钢平台模架装备技术》,全面系统论述了整体模架装备技术的理论基础及其设计施工技术体系,成为系统论述整体模架专项技术发展的首部著作;主编完成整体模架国家行业标准《整体爬升钢平台模架技术标准》,经过研究统一了整体模架装备术语体系,建立了结构分析、设计计算标准,规范了构造要求,制定了安装、爬升、作业、拆除、安全相关规定,实现了绿色化新型模架装备产业化应用,取得了显著的社会经济效益。2015年《新型内置液压动力模块化整体钢平台模架装备技术及应用》获国家技术发明二等奖。

 

数字建造,千米攀峰

近年来,龚剑带领团队迈出了新的创新步伐。针对我国超高层建造施工控制理论基础的不足,开展了大量基于数字化的施工控制技术研究。突破高大复杂结构建造及施工控制技术难题,系统探索了数字化施工技术方法,阐明了数字化施工技术概念,研究建立了数字化施工理论基础及技术体系,开启了超高层建造的新模式。在建筑全寿命周期采用数字建造技术,运用三维建筑信息模型和数值分析模型的数字建造分析方法,实现对工程建造、空间环境、质量与安全等控制对象的数字化管控。研发基于技术与管理问题为导向的数字化协同管控平台系统,开发了多维数字化平台系统,涵盖了人员安全状态智能识别和行为控制、机械及装备安全状态监测预警和控制、环境安全状态监测预警和控制;构建了虚拟仿真平台系统,涵盖了基坑工程环境影响虚拟仿真、混凝土实体结构强度演化、混凝土超高输送虚拟仿真、模架装备虚拟仿真等技术;实现了工程建设精益化建造。理论指导开启数字化施工新模式。出版《工程建设企业BIM应用指南》,全面系统论述了三维建筑信息模型BIM技术在企业、项目、专业级层面的应用,指导深化设计、施工策划、过程控制以及运维管理等;出版《上海中心大厦数字建造技术应用》,以典型案例论述了超高层数字化施工技术;出版著作《数字化施工》,阐明了数字化施工概念,从分析工具、控制对象、虚拟仿真、实时控制、人机环智能管控、一体化集成管理、协同管理平台等方面全面系统论述了数字化施工技术,研究成果成功应用于50余个城市千余项工程,极大地提高工程建造工效,取得了显著的社会经济效益。

龚剑带领团队依托承担的“十二五”国家科技支撑计划项目“千米级超高层建造整体钢平台模架及输送泵装备研发与示范”,创新发明了具有核心竞争力和自主知识产权的模块化标准件集成的千米级超高层建造整体钢平台模架装备技术体系。新型整体模架装备部件标准化设计方法使系统部件产品化,综合周转使用率可达90%以上;模架装备大承载力提高了工效,降低了劳动强度;全封闭作业环境提高了立体防护性能,降低了作业场声、光、尘对环境的影响;体现了绿色施工的工业化建造理念。项目研究发明的千米级超高层建造整体钢平台模架装备技术体系,塑造了中国模架装备新品牌,成为能够满足千米级超高层混凝土结构建造的模架装备;项目团队研制的新型混凝土输送泵装备及其配套装置系统实现了超高层建造混凝土输送装备的重大技术突破:研制生产了HBT90CH-2150D和HBT9060CH-5M混凝土输送泵及其超高压耐磨抗爆输送管配套装置,成为世界最大泵口压力的输送泵装备,为千米级超高层建筑的工程建造完成了混凝土输送装备的技术储备。

数字化建造技术体系、千米级模架装备技术体系、新型混凝土输送泵装备等一批新的研究成果,实现了我国工程建设领域的重大技术突破,推动了我国工程建造领域的科技进步,为我国城镇化发展中的绿色建造产业创新做出了突出的贡献。

 

展望未来,超越自我

作为勇攀中国超高层施工技术高峰的领军人,在中国超高层建筑的建造史上,龚剑及其团队书写了浓墨重彩的一笔,取得大量居国际领先水平的科技成果,获国家科学技术奖5项、上海市科学技术奖17项;获授权发明专利80余项、国家级工法6项,中国专利优秀奖3项;出版专著8部,发表论文70余篇;主编、参编国标及行标9部。

我们期待着龚剑在将来的科技创新工作中取得更大的成绩,为我国超高层建筑施工领域的事业发展继续奉献智慧和才华,为我国成为超高层建造技术强国做出更大的贡献。