世界屋脊,人類“生命的禁區(qū)”。生物學家們這樣斷言青藏高原。
從內(nèi)地到西藏,曾經(jīng)難于上青天。當年文成公主進藏,走了兩年多的時間。如今從西寧去拉薩,汽車兩天就可跑到了。司機在青藏公路盡可以任隨自己的“鐵馬”松韁馳騁。低速行駛的司機,往往會被同行嘲笑為“老牛慢馬”。
文成應(yīng)無恙,當驚世界殊――天地仿佛因路而縮短了時空距離!1954年,全長1948公里的青藏公路建成通車,這條路始于西寧,經(jīng)格爾木至拉薩,是祖國內(nèi)地通往西南邊疆的國防、經(jīng)濟主干道。經(jīng)過幾次大規(guī)模的改造和整治,如今的青藏公路是一條能常年進出西藏的公路,承擔著全區(qū)85%的客運和90%的貨運任務(wù),被譽為西藏的“生命線”。
可又有多少人知道青藏高原上的筑路條件是怎樣的惡劣?又有多少人知道公路工程技術(shù)人員作出了怎樣的努力和犧牲,才敲開“禁區(qū)”大門,修通這條“通天”之路的呢?
世界性難題
冰峰、雪山、風暴、強烈的紫外線和嚴重缺氧,是青藏公路的自然標記。特別是格爾木至拉薩段,海拔在4000米至5231米之間,要翻越昆侖山、風火山、唐古拉山、念青唐古拉山等大山脈,穿過630多公里生態(tài)環(huán)境惡劣、地質(zhì)條件復雜的高原多年凍土區(qū)。大片連續(xù)、島狀多年凍土及季節(jié)凍土,加之高原多年凍土區(qū)特有的地下冰、冰堆、冰丘及熱融湖塘等不良地質(zhì)條件,形成了青藏高原獨特的地質(zhì)、地貌。
20世紀50年代初,新中國發(fā)展的強音敲響了西藏封閉的大門,毛澤東主席“一面進軍,一面修路”的號令喚醒了沉寂的青藏高原。1954年11月25日,在人民解放軍和廣大工程技術(shù)人員的共同努力下,青藏公路建成通車。隨著西藏自治區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展和國防建設(shè)的需要,1972年,中央決定改建青藏公路并鋪筑瀝青路面,修建永久性橋涵。
這是極富挑戰(zhàn)的決定,很多人不無懷疑:在高原多年凍土之上鋪筑瀝青路面,全世界都沒有先例,中國人能成功嗎?
凍土是一種對溫度極為敏感的土體介質(zhì)。冬季,凍土在負溫狀態(tài)下就像冰塊,隨溫度的降低體積發(fā)生劇烈膨脹,頂推上層的路基、路面。而在夏季,凍土隨著溫度升高而融化,體積縮小后使路基發(fā)生沉降,這種周期性變化往往很容易導致路基和路面塌陷、下沉、變形、破裂。
而鋪筑瀝青路面公路,等于在凍土上既加了一個吸熱器又蓋了一層封水膜,使凍土在夏天吸熱而融化程度加劇,路基內(nèi)水分不能蒸發(fā),這是一個在公路修筑技術(shù)史上始終沒有解決的世界性技術(shù)難題,缺乏成功技術(shù)資料供借鑒。多年來,有著大面積凍土的俄羅斯、加拿大、美國等國,一直都在苦苦探索解決方法,然而奇跡總沒有出現(xiàn)。遼闊的西伯利亞等地留下了一個個筑路專家的深深遺憾。
由于青藏公路極為重要的政治、經(jīng)濟、國防地位,保證其暢通,不僅牽動著西藏同胞的心,更牽動著黨中央、國務(wù)院、交通部領(lǐng)導的心。1973年,交通部成立了青藏公路多年凍土科學研究組,撥專款專項研究青藏公路多年凍土問題。此后,交通部投入大量專項資金,中交第一公路勘察設(shè)計研究院(原交通部第一公路勘察設(shè)計研究院)等單位在交通部的直接領(lǐng)導下,系統(tǒng)組織青藏高原多年凍土地區(qū)公路修筑成套技術(shù)研究,期間集中開展了三次大規(guī)模、系統(tǒng)的科技攻關(guān),取得了一系列有科學價值并受到國際同行廣泛關(guān)注的研究論文、學術(shù)專著和成套應(yīng)用技術(shù)成果,這些不斷取得的階段性成果用于青藏公路的歷次改造整治中,為高原腹地青藏公路的整治和改建,提供了堅實的科學依據(jù),保證了青藏公路的暢通。
禁區(qū)探索
對青藏公路多年凍土的研究,凝聚著新中國幾代領(lǐng)導人的關(guān)懷與厚愛以及交通部等國家部委的大力支持和廣大交通職工的犧牲奉獻。
記者從查閱的大量資料中了解到,幾十年來,多位黨和國家許多領(lǐng)導人先后視察過青藏公路;潘琪、錢永昌、黃鎮(zhèn)東、張春賢、王展意、李居昌、胡希捷、馮正霖等十幾位部領(lǐng)導以及李勁、楊盛福等幾十位司局長都對此項研究給予了極大的關(guān)注與支持。
在交通部的直接領(lǐng)導下,1973年,一個由交通部公路科研所、交通部第一公路勘察設(shè)計院等單位專家、學者組成的“青藏公路科研組”踏上了平均海拔4000米以上的青藏高原。1999年,青藏公路科研組由于經(jīng)費缺乏等問題舉步維艱。時任交通部副部長的張春賢了解情況后,斬釘截鐵地說:“交通部機關(guān)的同志就是勒緊褲腰帶,也得支持你們把科研進行下去?!币幌捵尶蒲腥藛T看到了希望。中交第一公路勘察設(shè)計研究院凍土研究執(zhí)行辦公室主任李祝龍博士現(xiàn)在回想起來仍感動不已:“就因這句話,幾年來我放棄了幾次參與其他項目研究的機會,和同志們一起堅持凍土研究。”
那是怎樣的工作環(huán)境??!
三四月,內(nèi)地春意盎然、鳥語花香,青藏高原卻是寒風刺骨、白雪皚皚。氣候更像孫悟空的臉,說變就變。一會兒驕陽似火,一會兒狂風大作,一會兒陰雨綿綿,一會兒飛雪漫天,有時一天變幻十幾次。有兩首民謠道出了這里的險惡環(huán)境:“天上無飛鳥,風吹石頭跑,四季穿棉襖,氧氣吃不飽”;“上了五道梁,難見爹和娘”。
上青藏高原別說搞科研,能夠住下來,就是英雄好漢。剛登上高原,科研組近一半的成員都頭痛欲裂、氣喘吁吁、四肢癱軟、食欲減退。有的人勉強吃上幾口飯,也帶著黃水嘔了出來。
劇烈的高原反應(yīng)考驗著研究人員的毅力,為了公路的暢通,為了幾百萬藏族同胞的出行,他們在里雪山腳下,搭好帳篷,砌好鍋灶,安營扎寨。晚風掀得帳篷“呼啦、呼啦”作響,被窩里冰窟窿似的,加上高原反應(yīng),科研人員根本無法入睡。有時帳篷被大風刮倒了,也沒有力氣起來再支。
在冰天雪地里施工,十字鎬刨一下只有一個白點,機械也因缺氧而經(jīng)常罷工??蒲腥藛T只好撿來牛糞,烘烤凍土,用鋼釬和鐵錘開鑿炮眼,進行科研數(shù)據(jù)收集。
有時風力達到十一二級,“呼呼”地刮個不停,且夾著雪和冰雹,20米以外看不見人,汽車停止了行駛,野驢和黃羊也躲進了深山。但是,為了取得第一手科研資料,觀測人員仍要蹣跚于連綿起伏的青藏高原上,冒著被狂風卷走的危險,將儀器腳架放低,跪在地上讀數(shù)據(jù)。他們一米一米地測量瀝青路面的變化,凜冽的寒風透過皮大衣,穿過緊身棉襖,直吹到皮膚上。實在熬不住,他們就圍著汽車跑幾圈,出出汗取暖。冰涼的金屬儀器,黏住手能揭掉一層皮,他們把手伸到懷里暖暖后又工作??柿?,沒有水就化雪水、化冰水;餓了,就吃冷饃,像石頭一樣的冰饅頭經(jīng)??猩习胩爝€沒吃上一口。
由于缺氧,科研人員一動腦筋思考問題,頭就疼得厲害,但是每天又必須處理大量的數(shù)據(jù),研究大量的新問題,頭更是像被鋼鋸來回鋸著般疼痛,這給許多人留下了后遺癥。其他如心臟病、雪盲癥、關(guān)節(jié)炎等高原病也時刻威脅著科研人員的身體健康。
在漫長荒涼的公路線上,科研人員不僅要經(jīng)受環(huán)境的折磨和體力勞動的考驗,還要忍受人跡罕至的痛苦和無聊寂寞的滋味。上世紀80年代中期,在內(nèi)地,電視已較為普遍,但高原上沒有電視信號,他們到附近兵站上看到的電視節(jié)目一般都是一兩個星期前從西寧錄制后送來的。一封信從高原走到內(nèi)地親人手中,至少要一個多月時間。許多夫妻長期分居,過著牛郎織女般的生活。
說起高原工作,總也離不開一個苦字。高原上的公路科研人員苦得悲壯,苦得心酸。多少人在筑路的進程中忘情拼搏,默默付出,這樣的例子不勝枚舉:
武民,中交第一公路勘察設(shè)計研究院國家級專家,23歲投身于青藏高原多年凍土研究,74歲高齡的他現(xiàn)在仍然對凍土情有獨鐘,幾十年來到青藏高原近百次。
汪雙杰,中交第一公路勘察設(shè)計研究院副院長,2002年起涉足青藏高原多年凍土研究,幾年來奔波于西安與青藏高原之間,多年凍土研究的論文被評為優(yōu)秀博士論文。
章金釗,中交第一公路勘察設(shè)計研究院寒區(qū)道路工程研究所所長,1984年大學畢業(yè)后研究青藏高原多年凍土,20年來絕大部分精力撲在凍土研究上。
李祝龍,中交第一公路勘察設(shè)計研究院凍土研究執(zhí)行辦公室主任,博士畢業(yè)后第一項工作就是研究青藏高原多年凍土。
……
為了公路的暢通,僅中交第一公路勘察設(shè)計研究院就先后投入20個勘測設(shè)計隊,近千人次承擔青藏公路工程勘察設(shè)計任務(wù)。以武民、汪雙杰、章金釗、李祝龍等為代表的一代代科研人員“獻了青春獻終生”,武民教授患了肺病、章金釗所長患了心臟病、李祝龍博士患了支氣管炎……但他們始終憑著一種青藏高原人特有的精神,幾十年如一日堅持青藏公路多年凍土問題研究,默默地耕耘生命的土地,默默地奉獻人生精華。
由于多年凍土變化相對較慢,一組數(shù)據(jù)的收集比較往往需要幾年甚至十幾年、幾十年的時間,研究周期很長,是個“不容易出科研成果的地方”,科研人員在克服惡劣條件的同時,克服科研成就上的失落感、名譽感顯得更為重要。
是什么精神讓這些科研人員心甘情愿地在這人跡罕至的地方默默奉獻呢?
章金釗,這位憨厚的漢子想了半天回答說:“當你在高原時,你會覺得天空離你很近很近,大山毫無保留地向你展示它的一切。在這里,連空氣都‘吃’不飽,還有誰會去爭奪享樂、待遇、名利呢?再說,我們這些專業(yè)的公路勘察設(shè)計人員不來研究,誰來研究?”
質(zhì)樸無華,言情明志。
30余載耕耘成果豐碩
30多年來,幾代科研人員一直堅持在高原地區(qū)進行現(xiàn)場凍土勘測、試驗。為了取得第一手科研基礎(chǔ)資料,有時一組人員一天要定時記錄下幾百個觀測點的地溫、凍脹、融沉數(shù)據(jù)。武民感嘆:“在近兩千公里的青藏路上取得的勘察、觀測數(shù)據(jù)資料,足以裝滿幾卡車!”
1973年到1978年,第一期青藏公路科研組經(jīng)過艱苦努力,在總結(jié)工程實踐經(jīng)驗的基礎(chǔ)上,結(jié)合我國的實際情況,在路基研究中提出了“高原多年凍土地區(qū)路基,除少冰凍土、多冰凍土地段及融區(qū)外,一般均應(yīng)遵守寧填不挖”的設(shè)計原則,并取得了根據(jù)不同地基條件和路基干濕類型,推薦9種路面結(jié)構(gòu)組合類型等成果。這些成果為青藏公路第二次改建工程的設(shè)計與施工提供了初步依據(jù)。
1979年到1984年的第二期青藏公路科研組,提出地下冰的形成和融化是多年凍土區(qū)地表變形和工程建筑物破壞的主要原因,地下冰的分布受地質(zhì)、水文和熱物理因素的制約等理論;在路基穩(wěn)定性研究中,將提高路基作為保護凍土的基本措施;提出了適用于高原多年凍土地區(qū)不同地帶的9種較為經(jīng)濟合理的路面結(jié)構(gòu)組合和部分計算參數(shù);首次在我國使用無規(guī)聚丙烯礫石混合料面層;對多年凍土地區(qū)的樁基設(shè)計提出了建議等。這些成果基本解決了高原多年凍土地區(qū)瀝青路面修筑與大中小橋基礎(chǔ)設(shè)計、施工等技術(shù)難題,滿足了青藏公路瀝青路面改建工程的需要。
1985年至1999年的第三期青藏公路科研組,采用鉆探、挖探和地質(zhì)雷達探測等綜合手段,進行多年凍土工程地質(zhì)勘探,將青藏公路沿線多年凍土劃分為高溫凍土、低溫凍土,并提出以零下1.5攝氏度為劃分界限;首次提出將凍土溫度與路基設(shè)計原則結(jié)合起來,并將其融入路基高度設(shè)計中;首次提出高原多年凍土路基在不降低道路服務(wù)水平的前提下,通過加強側(cè)向保護,允許凍土上限適量下移的新理論;首次將無機結(jié)合料用于高原多年凍土地區(qū)的路面結(jié)構(gòu)中;首次將熱棒制冷、鋼纖維水泥混凝土、EPS隔熱層材料、SBR改性瀝青、金屬波紋管涵等新技術(shù)、新材料、新結(jié)構(gòu)引入公路建設(shè)。這些研究成果為青藏公路1991年至1999年整治工程提供了必要的依據(jù)和資料。
2001年至今,結(jié)合西部交通科技成套項目“多年凍土地區(qū)公路修筑成套技術(shù)研究”,中交第一公路勘察設(shè)計研究院牽頭繼續(xù)對多年凍土進行研究,不僅要解決現(xiàn)階段多年凍土地區(qū)公路建設(shè)和養(yǎng)護中存在的系列問題,其研究成果還將推動多年凍土地區(qū)公路建設(shè)、管理、養(yǎng)護技術(shù)的進一步提高。
出現(xiàn)新情況―技術(shù)攻關(guān)―解決問題,再出現(xiàn)新情況―再技術(shù)攻關(guān)―再解決問題……科研人員結(jié)合著新要求,運用新技術(shù)、新材料,一次次與大自然協(xié)商著最好的和諧相處方案。他們以鍥而不舍的精神收獲了豐碩的果實。
由中交第一公路勘察設(shè)計研究院主持并聯(lián)合其他科研單位承擔的第一期青藏公路科研成果獲得交通部重大成果獎。第二期青藏公路科研成果分別獲得1987年國家科技進步一等獎和交通部科技進步一等獎。第三期青藏公路科研成果達到了世界先進技術(shù),獲得2001―2002年度陜西省科學技術(shù)二等獎。日前,總結(jié)歸納了從1973年到1999年成果的《青藏高原多年凍土地區(qū)公路工程》一書正式出版,張春賢部長親自為該書作序。
目前,一系列重大科研成果已經(jīng)大規(guī)模應(yīng)用于青藏公路的歷次改建、整治工程,產(chǎn)生了顯著的社會經(jīng)濟效益。
青藏公路格爾木到拉薩段,上世紀50年代初沿著“順地爬”的大車路走,需要15天至20天;60年代末70年代初,沿著沙土公路走,需要走8天至10天;80年代末,沿著瀝青公路走,還需要4天左右;而90年代末青藏公路整治工程的竣工,把原來的行車平均速度由每小時二三十公里,提高到每小時五六十公里,越野車15個小時左右就可完成1150多公里的行程。青藏公路在青藏鐵路建設(shè)期間,不僅保證了進出西藏客貨運輸?shù)恼P枨?,同時滿足了青藏鐵路建設(shè)期大量設(shè)備、材料、生活物資、人員運輸需求。據(jù)青藏公路五道梁交通量觀測站統(tǒng)計,青藏公路交通量比青藏鐵路開工前增加了4.7倍。
為青藏鐵路“奠基”
青藏鐵路預計2006年7月試運行。但很少有人知道,建設(shè)青藏鐵路的宏偉計劃已提出幾十年,之所以一直停留在紙上,凍土問題是“攔路虎”之一。為青藏鐵路建設(shè)提供凍土方面科學實踐依據(jù)和理論技術(shù)借鑒的,正是青藏公路多年凍土研究的大量基礎(chǔ)資料和成功技術(shù)。
1999年至2001年,鐵道部第一勘測設(shè)計院在進行青藏鐵路預可、工可及初步設(shè)計期間多次到青藏公路科研組調(diào)研,聘請多年在青藏公路科研組工作的武民等專家為咨詢專家,并于2001年5月以技術(shù)服務(wù)合同方式購買了中交第一公路勘察設(shè)計研究院的“高原多年凍土地區(qū)公路修筑技術(shù)研究”等技術(shù)資料。
大半輩子奉獻給凍土研究事業(yè)并取得豐碩成果的武民至今還擔任著鐵路科學研究院鐵路專家咨詢組的咨詢專家和鐵道部大橋局青藏鐵路建設(shè)高級技術(shù)顧問,并多次給青藏鐵路工程技術(shù)人員授課,把自己在高原奮斗一輩子積累的高原多年凍土地區(qū)工程關(guān)鍵技術(shù)理論傳授給兄弟單位,為青藏鐵路建設(shè)工程方案的合理性、可行性作出了貢獻。
任重道遠
多年凍土有著非常頑皮的特性,受時空變化等因素的影響,它的“脾氣”異常復雜和多變,很難讓人一下子就摸透。
目前,青藏公路多年凍土區(qū)路段在長期惡劣的自然因素和重交通荷載作用下,已出現(xiàn)了裂縫、變形、松散等病害。而多年凍土在我國分布非常廣闊,占我國國土面積的21.5%,約占世界多年凍土總面積的10%,主要分布在我國中西部地區(qū)的青藏高原、西部高山和東北大、小興安嶺以及松嫩平原北部,并零星分布在季節(jié)凍土內(nèi)的一些高山上。隨著國家經(jīng)濟建設(shè)重心向中西部傾斜,寒區(qū)的大規(guī)模開發(fā)已勢在必行,多年凍土地區(qū)的公路交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)是重中之重,任重而道遠。
同時,全球性氣候逐步變暖,多年凍土退化日趨嚴重。因此,更深入系統(tǒng)地開展多年凍土地區(qū)公路建設(shè)研究,對西部大開發(fā)和利用凍土地區(qū)國土資源、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展有重要意義,尤其在政治、軍事、經(jīng)濟和科學技術(shù)上都有著極其重大而深遠的意義。
科研工作者正沿著實踐、認識、再實踐、再認識的規(guī)律,繼續(xù)探索在多年凍土之上修路的奧秘
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