七十年前,西藏宣布和平解放,从封闭黑暗走向光明开放。雪域欢歌七十载,迎来曦露晨光,见证时代变迁,迈出一小步,跨越上千年。俗话说“要想富,先修路”,建设铁路是几代中国人的夙愿。
从青藏铁路全线开工到拉林高铁的投入运营,各族人民群众以及工程技术人员组成了11万人的筑路大军,在生命禁区艰苦奋战十余年。研究、建设人员初心不改,推翻设想、更新理念、孕育技术,助攻高原铁路全线通车,跨江渡河、翻山越岭。
六十余年上下求索 攻克多项技术难点
(一)勘测先手 储备丰富数据
施工前勘测是第一项准备工作。早在20世纪60年代初,我国在海拔4800多米的青藏高原建立了风火山观测站,它对高原冻土情况进行长期、系统、多方位的科学观测,科研人员在这里相继开展冻土力学、冻土融化、高原大气、热辐射等几十项科学研究工作。风火山冻土科研基地,为青藏铁路建设积累了1200 多万个宝贵数据。
监测站是先锋,无人机就是探路石。勘测高原山区复杂地形时,科研人员采用“无人机搭载倾斜摄影”勘察技术,搭配低空摄影地质解译软件,实现卫星影像和高精度真实模型联合三维建模,精准判辨、解译滑坡、泥石流、危岩落石等不良地质。此外,基于高精度三维倾斜实景模型,研究人员可捕捉岩体结构面特征点,建立了不规则平面的空间拟合方程,获取岩层、岩体结构面形状的空间几何信息,为工程沿计提供丰富数据。
(二)供氧秘诀 生命支柱
高原缺氧,是筑路大军首先解决的问题。据资料显示,青藏铁路格尔木至拉萨段中有960公里地处海拔4500米左右,铁路翻越唐古拉山最高点海拔5072米,铁路沿线常年平均气温在零摄氏度以下,空气含氧量仅为平原地区的一半。严寒天气加上严重缺氧,给筑路大队带来不少考验。
对此,施工局和北京科技大学联合建成了世界上海拔最高的大型制氧站,在施工沿线近20个施工单位建立制氧站,配置25个高压氧舱,氧气含量达到了80%左右,工地海拔相当于下降了1000米。该项大型科学装置顺利保证施工队伍在“世界第三极生命禁区”展开建设工作。
施工缺氧问题解决了,剩下就是入藏列车。列车车窗中空玻璃采用胶囊式的压力均衡系统,保护车窗中空玻璃不受压力波动影响,保证车内外压力平衡。车内配备弥散式、分布式两套供氧系统,混合空调系统中的空气供氧、独立的接口来吸氧,5000米海拔氧气浓度达到23%,相当于750米的高度补偿。
(三)冻土垒奇迹 隧道测时机
冻土是指在零摄氏度以下并含有冰的各种岩土和土壤。冻土层厚度达百米,存在1到3米的流动层,到了温度临界点会融沉变形,威胁铁路的稳定性。经过科研团队对多种解决方案性能跟踪测试,数据证明,热棒对防治冻土病害行之有效。
热棒法借助内部传热介质进行热传输。气温低于冻土温度,热棒可将铁轨下冻土层的“冷气”带到地表土层,使土层保持冷冻状态不松软。气温高于冻土温度,热棒可把蕴含在冻土层中的热量散发到空气中,它相当于一个“空调”,让路基永远保持冷冻状态。该技术避免了地表开挖,保护高原生态,同时降低成本。以热棒法为主,配合片石通风路基、通风管路基、保温板等工程措施完成青藏铁路全线建设。
时隔多年,拉林铁路修建,困难接踵而至。拉林铁路超过90%的线路位于海拔3000米以上,16次跨越雅鲁藏布江,面临大变形、冰层、高地温、强岩爆等复杂地质灾害。尤其在巴玉隧道,岩爆段达94%。一款微震监测就此诞生,它配合超前钻孔技术、高压水释放岩石应力、约束限爆等综合措施,降低岩爆风险,提前预警,节省人员撤离时间。此外,研发团队针对隧道高地温难题,研发了适用于大温差的爆破器材,创新运用综合降温技术和隔热技术,确保桑朱岭隧道顺利建成。
(四)新材料加持 横跨桑加峡谷
拉林铁路在桑加峡谷段特设藏木特大桥。该桥采用了抗风抗地震新结合和管内五收缩混凝土,主跨达430米,是铁路钢管混凝土拱海拔最高、跨度最大的桥梁。
(五)供电网状铺设 多监测装置齐上阵
拉林铁路是西藏一条电气化铁路,这对电路的稳定性提出极高要求。研究人员研发并建立无人化值守监测的牵引变电所和稳定性较强的接触网,为列车提供动力之源。
此外,列车在电气化和非电气化线路间实现隧道环境内、点可不停车切换启动内燃装置,可进行紧急救援。不仅如此,铁路沿线具有列供检测、走行监测、绝缘监测、车门监测、防滑检测等多个监测装置,为列车保驾护航。
(六)大科学装置搭配修复技术 保护高原生态
高原是多个巨川大河发源地,生态环境脆弱,建设和通车后的污染排放容易对给本就脆弱的环境雪上加霜。研发团队针对通车燃用废料污染研发了水封系统,利用水压封住废气,利于气柜专门接收气体,回收的气体可作为锅炉燃料,实现排放处理双循环。此外,弃渣科学装置、生态综合修复技术配合使用,为生态环境保护冲锋陷阵,把高原铁路建成一条“绿色”铁路。
天堑变通途 打开世界的门
高原铁路结束了西藏不通铁路的历史,为西藏打开了一扇通向外界的大门,链接省市乃至全国。同时,铁路的运行推动沿线旅游业发展,促进了传统农牧业向现代农牧业的转变,激发高新技术企业活力,高效利用清洁能源供给,实现了科技力量滋养高原,助力经济不断向前。
历史的车轮滚滚向前,时代的脚步不停歇。川藏、青藏公路打开西藏现代交通的新局面,拉林高铁改善藏东交通落后现状,为地区注入新活力。“世界屋脊上的钢铁大道”绵延千里,勾勒泱泱疆土,瞭望生命线,见证大国匠心。美好的种子已然播放,幸福之路不会遥远。未来,遍布雪域高原的铁路、公路将告别“道阻且长”,连结更多“动脉”,再迎经济社会发展新布局。
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