“上海光源工程的主体屋面由八组螺旋上升的拱壳面共同组成，作为目前自然界中渐开线最完美的生物——‘鹦鹉螺’的造型结构打破了传统科研建筑的思维定式，以充满时代感的个性姿态出现在人们眼前。这一科学地标的崛起，使得中国以同类装置最少的投资和最快的建设速度，加入到世界第三代同步辐射光源装置的第一方阵。”

　　论证立项历时十余年

　　钱平：上海光源工程又称上海同步辐射装置，是建于上海浦东张江高科技园的第三代同步辐射光源装置，是中科院建院以来最大的单项科研投入，也是上海市承担的第一个比较大的国家重点科学工程。它的能量在目前世界已建及拟建同类装置中居第四位，属于中能光源。世界上能量居前三位的分别是日本光源Spring-8、美国光源APS和欧洲光源ESRF。

图片说明：英国光源DIAMOND（左）、法国光源SOLEIL（右）

　　目前在建光源中能量性能与上海光源接近的还有英国光源DIAMOND、法国光源SOLEIL，以及我国台湾地区的光源等。同步辐射是由以接近光速运动的电子在磁场中做曲线运动改变运动方向时放出的电磁辐射，是继电光源、X光源和激光光源之后又一种崭新的人工光源，它具有一系列其他人工光源无可比拟的优越性，上海光源的建成将成为我国众多前沿学科领域进行基础研究和应用研究的一种最先进又不可替代的综合性实验平台，尤其在生命科学、材料科学、信息科学、环境科学等学科领域将产生深远的影响，是新世纪国家综合科技国力的象征之一。

　　费跃忠：人类社会对同步辐射光源的开发始于20世纪60年代末，被誉为“神光”的同步辐射光源，在基础科学研究和高技术产业开发应用研究中具有广泛的用途。第一代光源只是高能物理实验时“寄生”引发的“兼用光源”；第二代光源虽然是“专用光源”，但光亮度较低；第三代光源则是光亮度更高的专用同步辐射光源，已成为当今材料科学、生命科学、环境科学、物理学、化学、医药学、地质学、电子工业、微细加工工业等领域的基础和应用研究的一种最先进的、不可替代的工具。上海光源是先进的第三代同步辐射光源，从装置到建筑，都是由我国自行设计和建设。上海光源的设计性能超过同能区现有的第三代同步辐射光源，其能量排名居世界第四，是目前世界上正在建造或设计中的性能最好的中能光源之一。

　　近几年，同步辐射在各门学科中应用发展日新月异，第三代同步辐射装置建设方兴未艾。美国、日本、欧洲在已建成一批第三代同步辐射装置后，继续新建或计划新建第三代光源。一些新兴工业化国家和地区，甚至少数发展中国家和地区，如亚美尼亚、中东地区，也在筹建第三代装置。美国和欧洲正在建造的有6台，最近，美国、日本和我国台湾地区又提出了新建的计划。在线站方面，不论在数量上及品种上都迅速增长。在材料科学方面，美国能源部新建立的5个纳米科技中心中就有3个以第三代同步辐射装置为主要依托设施。这些情况表明，第三代同步辐射装置在基础科学和高新技术许多前沿领域的研究上有着不可替代的重要作用，因此受到各国政府的重视。

　　1993年12月，丁大钊等三位院士建议在我国建设一台第三代同步辐射光源，1995年3月，中科院和上海市人民政府原则同意，共同向国家建议建设第三代同步辐射光源——上海同步辐射装置。两年之后，国家科教领导小组原则同意开展上海同步辐射装置工程预制研究，1997年7月，正式决定上海光源国家重大科学工程（简称SSRF）落址上海浦东张江高科技园区，2003年7月，中科院正式确定启动SSRF立项工作，2004年1月7日，国务院常务会议批准项目建议书，2004年6月28日，中科院与上海共同组织项目可行性研究报告的专家评议。6月29日，上海光源工程建设领导小组召开第一次会议，工程建设指挥部、工程经理部、科技委、顾问组等相应正式成立。2004年12月24 日，从建议、预研究、立项、评估、论证、专家测试到正式建设，经过了11年艰难历程的光源工程正式破土动工。

　　钱平：上海光源工程的立项到现在已经历了十几年时间，立项提议其实在1995年的时候就提出来了，由中科院和上海市政府共同向国家建议建设第三代同步辐射光源。当时他们分析了第三代光源在世界上的分布情况，在中国是没有第三代光源的，而在日本三代光源不止有一台。其实说到底，光源本身是科学研究的实验平台，而光源建设本身代表两个意义。一个它是国家经济实力的象征，因为光源本身是不赚钱的，任何科学家来做实验都是免费的，运行费用全部由国家来承担，哪个国家建就由哪个国家出，因为世界上的光源是哪个国家的科学家都可以申请使用的。假如说中国没有三代光源，要做科学实验的话，科学家也要写报告申请。每个光源都有自己的专业委员会，他们开会来审议所有的申请报告，然后根据申请报告的质量来决定是给你用还是不给你用，如果觉得你的研究不够前沿或者说不具有推广价值，它就会让更具价值的项目先上,这是一个纯技术、纯学术的判断，由此来决定你上不上。上了之后就是免费使用，所以每个光源都是国家政府来贴钱。像上海光源运行的话，可能每年国家要贴1.5个亿，所以为什么说是国家经济实力的象征。

　　另外，它又是国家科研水平的象征，像上海光源将近70个实验站，对外开放的站可能有一部分，还有一部分是专业线站。什么是专业线站，比如说复旦大学可能就在未来的上海光源建站，国家的科研机构在里面可以建专业的线站，这样的话科研机构研究就不受限制，就可以把自己的科研水平往前提，而不用受排队时间限制，科学家就拥有更强大的科研研发武器，来支撑他的研究和设想，这样国家的科研水平就进步得更快。为什么说上海光源的立项、开工，很多科学家都很振奋，因为这就意味着他以后科研速度可以迈进一大步。整个一个背景就是这样，了解之后再说它的立项就不会觉得奇怪了。整个一个立项过程，是在1995年立项，1997年国家科技领导小组批准了上海光源的预制研究，1998年上海市政府筹8000万进行预研，1999年决定落址上海张江高科技园区。2003年预研项目建议书批准。2003年12月，开始进行方案招投标，2004年3、4月份就决定了由我们作为唯一的设计单位，来承担土建及公用设施的设计。进入这个阶段以后，上海院就开始与中科院一起合作，在6月份完成正式可研报告（可行性研究报告）的制作，2004年12月正式开工。

　　设计理念突现光源动感

　　钱平：上海光源工程主体建筑造型很有特色，整个屋面由八组螺旋上升的拱壳面共同组成，从材质、造型上打破了传统科研建筑的思维定式，以充满时代感和个性特点的姿态出现在人们眼前。这一方案的产生还具有一定的戏剧性。最早的时候，我们做的两个投标方案也获得专家好评，之后科学家又进行了很多意见征集和讨论，对我们这个方案也提出了很多想法，仁者见仁智者见智吧，大家都发表了很多意见。当时中科院院长路甬祥到上海听取方案介绍，就想确定实施方案。路院长认为我们的方案很好，但是他觉得还要更具有动感。原来我们的想法是，电子围绕原子核在转，这样一个微观结构，同时宏观的话又是一个星体卫星绕着地球转，然后地球和行星绕着恒星在转。这样一个宏观微观的基本物质概念，联想到光源本身，有点像旋转加速器，像三代光源储存环基本结构。

　　有这样一个想法之后，我们的设计方案，就觉得光源本身是探求物质世界秘密的研究平台，所以当时大家也很肯定。但随后路院长提出，这好像很稳定的一个结构，从目前光源有突破性的进展角度来讲，还不足以表达中国科学家对其寄予的厚望，就是说过于稳定、过于沉稳，他说能不能具有动感，开放一点，显示中国新光源的气质。这样的话大家在谈的时候提出一个渐开线的概念，顺便也提到了鹦鹉螺，因为鹦鹉螺是目前自然界里面渐开线最完美的生物。当时双方（设计方、业主方）关于这一点都聊得很尽兴，开完会以后，路院长很兴奋，午觉都没睡，画了草图拿出来，说这是我的一个粗浅想法。在明确他的想法和进一步攀谈之后，我们结合原来做的方案，提了8个可能的方案,根据造价和实施性给它分成3个等级，一个是最经济但最不具视觉冲击力的，还有一种是我们认为建设难度比较大，但可实现同时又比较符合当今的时代，形体会比较完美一点。

　　最后，科学家征集讨论，以及跟领导小组开会，最后综合成两种方案提交会议决定，一个是比较有突破力的，但是土建技术难度比较大；另外一个土建难度不是很大，但也是比较现代，能反映出建设水平的一个方案。这两个方案送交工作组选用，最后经综合，选用了目前这个实施方案。方案选定之后，立刻就在国际同步辐射大会上给其他国家科学家展示，引起了科学界较大轰动。当时认为就说，你们造得出来吗，因为方案虽然吻合了光源的理念，但是它的新颖的外形给建设带了很大难度。这个就意味着给我们的建设设计提出了双重挑战，一个要看我们中国科学家的水平，如何造出高性能的光源，另外要看我们中国建设者的水平，如何用一些新的技术、特殊的技术手段来做出这样一个新颖的建筑，同时又能满足科学家对建安的一些苛刻的、高性能、高标准的要求，在两方面都提高了难度。

　　说到难度，第一个难度是建筑造型本身带来的难度，复杂的不规则曲面给建筑外形的空间定位、空间数理曲面光滑连续性的保证、双曲扭面铝板的加工等都带来了挑战。当时世界上没有一家能做出这样的板材来，到底用什么板材来做是一个问题。第二个是反映在稳定性上，光源性能要好，这对它的稳定性也提出了极高的要求。稳定性反映在几个方面，一个是对地基的稳定性要求。地基的稳定也反映在两个方面，一方面是对差异沉降的要求，俗称平整度要求，它的一个技术指标是每10米差异沉降控制在1毫米之内，用时间来说是每年每10米差异沉降在1毫米以内，这个10米是任意取的，也就是整个都要求是1毫米；另一方面稳定性要求是对振动的要求，根据工艺要求，上海光源的同步辐射装置的基础容许振动在0.2-100Hz，即从低频到高频相当的频率范围内的垂直向和水平向振幅都必须控制在微米级范围内，其中，尤其是要在低频振动范围内也要控制振幅达到微米级的要求，在国际结构工程设计领域也是极为罕见和极其困难的。第三个难点是恒温控制，上海光源的核心部分——储存环隧道对恒温控制的精度要求非常高，达到±0.2℃，因为只有这样才能确保光束流稳定沿环行轨道运行，不偏移地达到实验使用要求。然而，储存环内部的热源扰动极其复杂，常规的空调系统、设备及控制策略已不能满足要求，而国内对此尚无相关研究。除了这些之外，还有什么主体建筑消防综合技术、接地系统设计等等，都给上海光源设计带来了很大的挑战。

图片说明：上海光源内部

　　建设施工攻克各种难题

　　费跃忠：我是2004年国庆节之后，被任命为上海七建光源工程总承包部项目经理的。光源工程社会影响大、工程难度大，同时又是院市合作的一项重大项目，始终得到各方面的高度关注。市建委副主任作为市政府派出的代表，同时担任该项目承建方——上海光源工程经理部副总经理，每次工程例会，他几乎都要参加。对于我来说，压力确实非常大。

　　在工程前期，由于工程图纸迟迟不能到位，工程处于边设计、边深化、边施工的状况，此时，我们依靠仅有的几张施工平面图及桩基施工图，不等不靠,积极着手进行开工前的准备工作。当时，由于没有现成的资料可借鉴，无法预料工程将碰到哪些困难、难题及矛盾，在前期的土建施工准备阶段到工程正式开工，有近3个月的时间。在此期间，为了进一步了解工程的相关情况，我们先后数次走访了业主、设计方，了解整个工程建设的各项设计意图和各项指标参数，在此基础上，针对性地编制了相应的施工方案，及时组织方方面面专家对方案、图纸进行深化和优化。与此同时，还对工程建设的各项资源配置，包括桩基队伍的确定进行了提前落实，争取工程一旦启动，能够取得良好的开局。

　　上海光源工程是迄今为止国内最大的科学工程。它的主要特点是科技含量高、工艺要求特殊、施工难度大，对设计、土建、安装施工都提出了非常高的技术要求。由于用于科学实验的光束线对稳定性要求极高，给工程施工带来很大难度。施工过程中，我们先后碰到直线增强器隧道及实验大厅底板变形与振动控制、超长圆形大体积墙板裂缝的控制、600米连续圆环形大梁的抗裂缝控制、异形钢结构施工和主体建筑双曲面铝板复杂工艺等五大难题。这些施工难题大大超过了现有的施工规范、标准,国内尚无先例。面对前所未有的挑战，我们始终坚持精益求精的科学态度，不断优化施工方案，将科研、试验、施工三者有机结合，通过反复论证、多次实验、审慎评审，最终提出解决方案，为破解一道道施工难题提供了良好的保证。

　　要达到光束线稳定性的要求，首先要解决建筑施工基础稳定性问题，这也是我们在施工中碰到的第一道难题。当时对这一难题如何解决，我心里也没底。因为世界上对软土地基的微振动控制的研究极少,对上海软土地基微振的研究也几乎空白，可以借鉴的工程项目几乎没有。光源工程工艺设计对振动提出的控制要求，大大超过了常规土建设计的精度，其中水平轨道稳定度必须控制在10微米左右，垂直轨道的稳定度甚至为1至2微米，仅相当于头发丝直径的1/7。形象地说，在正常的防震动施工工艺下，工地周边马路上经过的汽车所产生的轻微震动，都会造成实验光线偏离，无法捕捉，这将直接影响光源工程各种装置的正常测试与运行，甚至造成整个工程的投入和建设功亏一篑，这是极为苛刻的工艺要求。为此，我们对2142根基础桩类型、深度和底板构造进行了大胆创新，在采用大头桩基础上，又把规范中桩基要求深20米左右拓深为48米，并加上一层L35米厚的底板等措施，有效地解决了结构微振动问题。试验表明，桩底注浆后，桩基桩端受力极大，较同条件桩基相比承载力提高了43%，最大变形值不到1毫米，达到了设计的目标值，为桩基承载力提供了更大的安全储备。在施工过程中，我们还配合中科院科学家一起组织了多次过程中的实验和检测，并逐步形成了具体实施方案，最终解决了结构微振动和微变形控制问题。

　　一流的科学工程必须有严谨的科学态度作支撑。光源工程锯齿型超长超厚板墙砼裂缝控制，也充分体现我们在工程建设过程中一丝不苟、精益求精的进取和创新精神。这个坐落在上海张江的国家重大工程已成为一个展示上海形象及国家综合科技实力不断提升的重要窗口。

　　费跃忠、钱平：光源工程历时两年来，充分感受到，对于这样一项从未碰到过的特殊项目，仅靠一方的力量是绝对不行的，只有合作各方发扬精诚团结合作、勇于挑战的精神，才能出色完成工程的各项建设目标。光源工程的顺利完成，离不开集团内安装公司、机施公司的大力配合，他们都选派精兵强将,与我们总包密切配合，大家拧成一股绳，为了一个目标，充分体现了一种团队精神。同时，光源工程的顺利完成，也离不开各级领导的重视关心。2004年12月25日上海光源开工建设的时候，国务院副总理曾培炎就发来贺信对上海光源开工表示祝贺。2005年12月20日，全国人大常委会副委员长、中国科学院院长路甬祥在视察光源工程时，称赞上海光源工程进度快、施工质量好，充分体现了浦东的建设精神，也充分体现了上海光源的精神。

　　亲历者简介

　　钱平，时任上海建筑设计研究院有限公司第四综合设计所副所长、院副总建筑师，上海光源工程项目设计总负责人。

    费跃忠，时任上海市第七建筑有限公司光源工程总承包项目部经理。

　　（本文节选自《口述上海重大工程》，中共上海市委党史研究室、中共上海市建设和交通工作委员会编，上海教育出版社2008年版）