鸡蛋十几分钟就烤熟,在川藏铁路施工简直不敢想象

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  出品 | 网易新闻

  作者 | 须臾千秋,清华大学土木工程博士

  在中国人开始大规模地在西藏进行基础设施建设之前,西藏一直被世界工程界视为禁区。

  然而,为了让青藏高原的发展跟上全国的脚步,也为了对青藏高原能够进行有效掌控,中国一直在对西藏进行大规模的基础建设,包括电网、公路、铁路等等,而其中最关键的,莫过于川藏铁路。

  

  (一)在西藏修铁路是怎样的体验?

  在十多年前修青藏铁路时,我们已经见识过青藏高原恶劣的基建条件。

  一方面,西藏是世界屋脊,平均海拔超过4000米,在这里进行建设,原材料和机械不便运送,许多工程设备和施工技术也都不便采用。

  另一方面,在这里搞建设对施工人员来说也是巨大的考验,在低压缺氧的环境中,光是正常生活都很吃力,更不必说从事繁重的体力劳动了。

  然而,西藏的工程难度还不止于此。

  青藏高原是由亚欧板块与印度洋板块碰撞产生的隆起,这使得青藏高原的地质条件极为复杂恶劣,平静的外表下隐藏着巨大的地应力,直到将其挖开,你才会知道人类在大自然的力量面前有多渺小。

  

  (二)已经有了青藏铁路,为什么还要修川藏铁路?

  川藏铁路全长1629公里,连接拉萨与成都,途径西川重镇康定与藏南核心城市林芝。建成后,从成都到拉萨的列车运行时间缩短至13个小时,这条铁路将成为西藏真正的运输大动脉,届时,西藏将真正融入中国的西南经济圈。

  我们知道,西藏不通铁路的历史早在2006年就随着青藏铁路的通车永远终结了,那为什么说川藏铁路将会是真正的运输大动脉呢?

  其实,这是因为青海省的经济基础相对薄弱,实际上,绝大多数往来西藏与内地的物资仍然是以四川为主基地,只是通过青藏线绕行送往西藏的。因此,尽管青藏铁路也解决了很大的问题,但仍然不足以支撑西藏发展所需的大量资源。要想彻底解决这个问题,还得要靠川藏铁路。

  

  (从成都绕行青藏线前往拉萨,时间长达36小时)

  川藏线的建设难度与青藏线不可同日而语。

  青藏线虽然在高原上修建,但从工程地质条件看,它面临的主要是冻土问题,全线无雪崩、沙漠、沼泽等,所经大部分地区地势平缓,施工便利。

  而川藏线要穿过由于地壳撕裂而产生的横断山脉,除了冻土问题,雪崩、错落、滑坡、高地震区、地热、溶洞、暗河、岩爆等多种复杂地质状况并存。

  

  (川藏线就是要跨过横断山脉的崇山峻岭)

  川藏线中间“八起八伏”,累计爬升高度超过14000米,相当于在最艰险、最复杂的高山峡谷之间,修建世界上技术难度最大的“巨型过山车”。

  以1995年底物价水平为基础,当初规划中,青藏线投资为139.2亿元,而川藏线为767.9亿元,相差5倍之多。如果按照如今的物价水平,川藏线的造价超过2000亿。

  

  (川藏铁路线路图)

  (三)冰火两重天外加岩爆,在藏南修隧道宛如穿越地狱

  为了消除地势高差,川藏铁路采用了大量的高桥与隧道,全线桥隧比达81%。在目前正在修建中的拉萨到林芝段中,就有一条全长16.5公里的桑珠岭隧道,汇聚了青藏高原隧道的种种问题,宛如一个“地质博物馆”。

  

  (桑珠岭隧道内部)

  桑珠岭隧道中,存在着岩爆、高低温、温泉水等种种不良地质,为1级高风险隧道,其中,对施工作业环境影响最大的当属超高地温。

  桑珠岭隧道位于海拔3572米的高原上,外部环境十分寒冷,气温通常保持在零度以下。

  然而在隧道内部则是另一番景象,洞内环境温度最高达56°C,岩温最高达89.9°C,接近西藏开水的沸点,这是目前全国铁路隧道施工过程中遇到的最高岩温。工人们带着生鸡蛋进入隧道,只要十几分钟就能烤熟。

  

  (施工阶段桑珠岭隧道内某一时间的实时岩温)

  高温对施工人员的影响严重阻碍了施工。

  受高温影响,施工人员在作业区只能光着膀子干活,持续工作的时间不超过2小时甚至更短,有的工人一进入作业面就出现胸闷、呕吐甚至昏厥。

  为确保工人施工安全,项目指挥部通过设置接力风机加强通风、安装自动喷淋系统洒水、洞内放置冰块等措施降低洞内温度,并给工人们在隧道内设立空调房。

  通常,修筑隧道仅需要布设1至2根通风管就可以保障隧道内温度正常,但桑珠岭隧道一号横洞增加到了5根还远远不够。任何电力制冷措施在大自然的力量面前都显得十分渺小。

  项目部采用了一种非常“简单粗暴”的降温方法:每天往隧道内运送200吨冰块进行降温。如果按照一根冰棍100克计算,相当于每天吃掉200万根冰棍。然而即便如此,隧道内的温度仍然长期保持在30℃以上,工人们每工作2小时就要换岗休息。

  如果说高温只是让人感到难受,那岩爆则是切实地威胁到了施工人员的安全。

  岩爆是指地下开采的深部或构造应力很高的区域,在临空岩体中发生突发式破坏的现象。

  由于地壳运动,岩层中蕴藏着大量的能量,当开挖时,临空岩体积聚的应变能突然而猛烈地全部释放,致使岩体发生像爆炸一样的脆性断裂,冲击地压造成大量岩石崩落,并产生巨大声响和气浪冲击,严重的不但可将隧道破坏,而且震动波可危及地面建筑物。

  

  (西藏地区地体变质,最东侧为桑珠岭隧道所在的拉萨-林芝段)

  正是由于青藏高原特殊的形成方式使得这里地应力极强,桑珠岭隧道中有9.5公里都是岩爆区,其中2850米为强岩爆区,380米为超强岩爆区,每天都会发生3、40次岩爆,施工期间总共发生了一万六千多次。

  岩爆就像地震一样,没有任何征兆,隧道内部岩层突然就会出现岩块弹射、抛射的情况,极为危险。

  

  在强烈岩爆段施工,讲究“一锁一放”。首先通过主动引爆,将强烈岩爆的应力释放,同时利用胀壳式锚杆,将岩体锁住。采用高压洒水,利用岩体的热胀冷缩,使得岩面的温度降低,同样起到应力释放的作用。

  此外,工程师们还设计了形钢支护与钢纤维喷射混凝土支护等方式稳固隧道壁,降低岩爆风险,帮助桑珠岭隧道成功穿越岩爆区。

  (四)如果发生事故,超长隧道如何开展救援?

  火车在16.5公里长的隧道中,万一有事故发生,应该如何开展救援?

  

  (超长铁路隧道救援设计示意)

  设计者在桑珠岭隧道中设计了紧急救援站。

  这种救援站可以允许三列火车同时进行会让,当紧急情况发生时,可以让火车在此停车,同时让人员疏散到安全的地段。

  结语

  2018年1月17日,在1200多名工作人员1125天的努力后,桑珠岭隧道终于贯通,如今,拉萨到林芝的铁路已经修通了四分之三,预计到2021年,拉林铁路将会建成通车,中国对藏南地区的掌控力度将进一步得到加强。

  未来,铁路从林芝继续向东延伸,就是我们翘首以盼的川藏铁路。

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  编辑| 史文慧

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