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打通青藏线“咽喉”
青藏铁路从格尔木出发不久,就正面切入“横空出世”的昆仑山。
在高山长年冻土层中修筑长隧道,是公认的“世界难题”,也是青藏铁路二期格萨段工程面临的第一重难关。
领军拿下其中两项最吃重的“活”——世界上海拔最高的两座冻土隧道昆仑山隧道和风火山隧道的勘察设计,使铁路顺利进入“世界屋脊”腹地的,是铁道第一勘察设计院副总工程师,中国工程院院士梁文灏。
厚实的“基础”
梁文灏1941年出生于上海。1964年,他怀揣铁道建筑专业毕业证书,走出上海同济大学校门,踏上西行列车,来到铁道第一勘察设计院。四十多年来,他的足迹踏遍西北山川和祖国其他地区的崇山峻岭、沟壑谷地,先后参与、主持了侯月、宝中、西康、西南、神延等几十条铁路线
的数百座隧道。在中国现代隧道史上,梁文灏和他的同事、弟子们一起,在铁一院隧道勘测设计的号旗下,用智慧和勤劳写下了多项“第一”:国内最长的隧道——西康铁路秦岭隧道;国内最长公路隧道——终南山隧道……
巨大的挑战
2001年,举世瞩目的青藏铁路全线开工。梁文灏再担重任,负责指导青藏铁路的两个重点工程项目:昆仑山隧道和风火山隧道的勘察设计。
风火山隧道轨面标高4905米,是整条青藏铁路最高的路段,也是“世界屋脊”上海拔最高的铁路隧道;而全长1686米的昆仑山隧道不仅同样地处海拔4600米以上,且正面从多年冻土地区穿过,是迄今为止世界最长的高原冻土隧道。
这两座隧道,都是青藏铁路名副其实的“咽喉”,不先打通、筑好这两座隧道,后续的铺轨工程就根本无从谈起。
对于青藏铁路,对于高原冻土,梁文灏可谓是“冤家再聚首”。早在1970年,当时还很年轻的他就参加了青藏铁路西(西宁)格(格尔木)段的建设,并抱着“青藏铁路一定会再上马”的坚定信念和“锲而不舍、金石可镂”的精神,与其他科技人员一起,在高原上对冻土隧道展开了长期的系统研究,确立了“冻融圈”概念和要尽最大努力“保护冻土”的基本原则。
但是此番真刀真枪地面对昆仑山隧道和风火山隧道的设计与施工,仍然遇到了前所未有的尖锐矛盾和巨大挑战:
一方面必须“保护冻土”、稳定冻土,一方面却又不得不在“冻土身上动土”,而且还必须进行深度开挖。这是一对很难解决的矛盾。与此同时,这两条隧道在施工中还存在着另一对更现实的矛盾:一方面,众所周知施工中混凝土的灌注需要一定的温度,否则混凝土就达不到标准,难以保证隧道的工程质量;但是在高原、冻土施工中,最忌讳的就是温度高,它极易造成冻土层的融沉和融冻泥流,严重时甚至会毁掉整条隧道。
智慧的闪光
为找到这些尖锐对立矛盾的平衡点,妥善解决冻土、高寒隧洞在严重缺氧条件下施工产生的许多不利影响,梁文灏和他的同事们绞尽脑汁、反复苦思对策。
他们提出了加大埋深、加长隧道、穿行于永冻层、减少工作面的指导原则,以最大限度地降低对冻土环境和地下水的破坏,保护冻土的稳定性,不仅攻克了冻土隧道结构设计、施工难题,还为运营期隧道防排水和防冻害等作了预先安排。
为了保证冻土隧道施工的质量,他们提出了:冻土施工环境的最佳控制温度的思路,既可最小限度地扰动冻土环境,又可最大限度地保证混凝土的凝结耐久度,还保证了施工安全。
针对隧道施工中特别突出的高寒缺氧问题,在施工设计中提出了增压增氧以人工制氧保证工作效率的指导原则,为隧道的顺利进展奠定了基础。梁文灏还特别提出了一个“保温瓶构想”:对隧道采用双层结构中间夹保温层的设计,最大限度地保护永久冻土不被破坏,同时减少洞内气温与围岩的热交换,有效地防止隧道病害的发生,保证运营安全。
这一整套富有创造性的高原冻土隧道设计原则和方法,终于解开了高原冻土隧道设计施工这一世界性难题的许多“死结”,在不到一年的时间里,就完全“啃”下了这两座最难“啃”的“僵硬骨头”,使青藏线顺利贯通风火山口、穿越昆仑山。 |