8月11日,位于西安的中交第一公路勘察設計研究院有限公司主持召開“多年凍土高速公路建設技術國際高層論壇”,會議邀請到了國內外23位知名專家,共同探討交流“在高原多年凍土區(qū)修筑上千公里大尺度寬幅高速公路”這一世界難題。“今年8月1日剛剛建成通車的共和至玉樹高速公路穿越250公里退化性多年凍土區(qū),是世界首條高海拔高溫退化性多年凍土高速公路,試驗并突破了系列關鍵技術,整體達到國際領先水平,是我國對國際凍土工程研究領域的又一重大貢獻。”該院黨委書記汪雙杰自信地宣告。
他口中的共玉高速,正是由中交一公院負責項目全線的總體設計并承擔科研攻關任務。7年的建設中,他們是如何攻堅克難,才創(chuàng)造出這樣的奇跡?
堅守生命禁區(qū),勇攀科研高峰
8月13日,考察組的車隊奔馳在青藏高原廣袤的腹地,沿線城鎮(zhèn)、人口稀少,隨著海拔的不斷攀升,空氣逐漸變得稀薄。花石峽觀測基地位于海拔4280米的高原腹地,是凍土工程國家重點實驗室的室外觀測基地。據(jù)介紹,這是全球最大、功能最全的凍土工程野外暴露試驗場,是世界凍土工程研究的主要基地。基地可長時間觀測凍土路基、樁基的變形,并通過傳感器把數(shù)據(jù)實時傳給后方,為長期研究凍土變化規(guī)律提供了寶貴數(shù)據(jù)。無論冬夏,科研人員都需要常年堅守在這里。
共玉高速的修建過程,是一場人類和大自然較量的過程:
——在高海拔高寒地區(qū)修建高速公路,要穿越連續(xù)多年凍土區(qū),屬于世界級難題,建設難度大;
——高海拔高寒地區(qū)地質病害多,地形地質條件復雜,隧道設計技術難度大,橋梁也需要進行特殊設計;
——穿越連續(xù)多年凍土區(qū),穿越可可西里和三江源國家級自然保護區(qū),沿線生態(tài)環(huán)境脆弱,環(huán)境保護壓力大;
——沿線高寒缺氧,氣候條件惡劣,對工作人員的健康保障提出了更高的要求。
但是,這條路是國家高速公路網的重要組成部分,也是通往玉樹地區(qū)的“生命線”。迎難而上,是他們唯一的選擇。
創(chuàng)新工藝,終圓凍土上的高速夢
在業(yè)內赫赫有名的中交一公院坐落在古城西安,這是一家有著近半個世紀凍土研究史的設計院。
面對國家需求,一公院科研人員迎難而上,積極投入技術攻關,充分消化吸收青藏公路整治工程中有關凍土施工的研究成果,為共玉高速“量身定制”新技術、新工藝。
作為“共和至玉樹高速公路建設關鍵技術”的項目負責人,汪雙杰介紹道,一公院創(chuàng)造性地采用“通風換氣”——通風管路基、片(塊)石路基,“隔離遮蓋”——黑色防護網遮蓋工藝、XPS隔熱板路基,“熱量傳導”——熱棒路基等技術手段,一點點啃下了這塊“硬骨頭”。
作為我國首條穿越青藏高原多年凍土區(qū)的高速公路,共玉高速公路的生態(tài)防護技術是其“綠色亮點”。這條路也因此被沿線群眾稱贊為“草原上‘長’出來的公路”。汪雙杰介紹,一公院創(chuàng)新三江源區(qū)高寒脆弱生態(tài)路基修筑無痕化施工技術,提出退化草場草皮移植復墾技術以及高寒地區(qū)植生袋最佳物種、保水劑及營養(yǎng)肥的配比用量,將青藏高原寶貴資源草皮充分利用,以草皮移植邊坡防護替代原設計窗孔式、菱形骨架防護,完成1000余萬平方米,節(jié)約工程建設投資7億元以上。這項創(chuàng)新實施的“公路路基高邊坡草皮生態(tài)防護技術”獲得青海省職工科技創(chuàng)新成果一等獎。
目前,科研項目“青海省共和至玉樹(結古)公路建設關鍵技術”成果經鑒定達到國際先進水平,獲得2015年度“中國公路學會科學技術獎”特等獎。同時,“共和至玉樹高速公路多年凍土路基工程關鍵技術研究”等5個科研項目,已通過鑒定驗收,3項達到國際領先水平,2項達到國際先進水平。
40年攻關,為國家重大項目提供支撐
“加拿大地廣人稀,凍土地區(qū)只鋪筑了砂石路,凍土上建設高速公路在世界上都是難題,中國凍土研究在短短四五十年內取得如此成就,讓人刮目相看。”加拿大曼尼托巴大學巖土工程博士詹姆士·M·歐思文感嘆地說。
在共玉高速之前,中交一公院已堅守高原40余年,圍繞著青藏公路的歷次整治改建,探索形成的凍土工程研究方法與測試技術,奠定了我國凍土工程的研究基礎,創(chuàng)建了我國凍土工程理論與技術體系。2015年,依托中交一公院建設的“國家高寒高海拔地區(qū)道路工程安全與健康國家重點實驗室”被科技部批準成為國家級重點實驗室。這不僅為已建成的青藏公路、青藏鐵路、共玉高速等國家重大工程提供支持,還將為尚未開建的青藏高速提供技術支撐。
西藏自治區(qū)首府拉薩至今仍是“高速孤島”。老青藏公路通車60余年,早已不堪重負,建設青藏高速公路再一次被提上國家議程。2014年,一公院“高海拔高寒地區(qū)高速公路建設技術”研究入選國家科技支撐計劃,這是近10年來交通運輸部唯一的道路支撐項目。2017年5月4日,該項目通過專家組驗收。專家認為,項目研究成果是我國高海拔高寒地區(qū)高速公路建設技術的系統(tǒng)集成、創(chuàng)新與超越,體現(xiàn)目前這一技術研究的前沿水平,標志著我國青藏高速公路建設有了成套技術支撐。
據(jù)介紹,這項重大技術專項也將助力“一帶一路”建設,推動由東向西跨越青藏高原、喀喇昆侖山脈、帕米爾高原、西伯利亞等高寒高海拔地區(qū)的交通基礎建設。初步估計,穿越“絲綢之路”達1.2萬公里的公路交通建設需要提供凍土技術保障。