圆一个高原冻土上的高速梦

不久前,国家科技部批准建设“国家高寒高海拔地区道路工程安全与健康国家重点实验室”。这个国家实验室依托中交第一公路勘察设计研究院有限公司,是中国交通建设集团首个获批的国家级重点实验室,也是唯一一家以企业为依托研究高原冻土的国家级重点实验室,重点面向青藏高原公路的建设、运营保障及丝路经济带沿线道路冻土工程进行研究。目前,实验室已经正式进入筹建阶段,各项进程正有序进行。

已有工程经验不能简单复制

青藏高原地处高寒高海拔地区,多年冻土的平均温度为-0.5至-3摄氏度,夏季遇热融化,冬天凝固。青藏高原冻土问题如不解决,道路安全将受到很大影响。

在高原冻土上修高速公路,相当于攀登公路工程的珠穆朗玛峰。在高原冻土地区建设高速公路,比建设铁路要难得多。与建设青藏铁路相比,青藏高速公路具有“宽、厚、黑”的特点。

宽,指路基。铁路的路基只有6至7米,而高速公路的路基是24至26米;厚,指结构,高速公路路面厚度是普通公路的3倍左右,路面越厚,越不容易散热,而铁路是道砟结构,较易散热;黑,指沥青面层,高速公路长距离铺筑沥青路面,高原强辐射条件下,路面强吸热、高储热、长时间热量导入路基下冻土层,加剧冻土升温退化甚至融化。这些特质说明,建设青藏高速公路不能将青藏铁路冻土经验直接复制。

同样,建设新的青藏高速公路也无法直接利用已有的青藏公路。“原有的青藏公路自年通车以后的几十年时间里,由于国家技术能力所限,冻土病害未能根本解决,如今犹如垂垂老者,已经不堪重负。”

拉萨至今仍是“高速孤岛”

老青藏公路通车一个甲子的年轮,始终是西藏自治区最重要的交通命脉。西藏社会发展日益增加的客货运输量,使老青藏公路不堪重负,建设青藏高速公路再一次被提上国家议程。

拉萨是我国目前唯一不通高速公路的省会城市,犹如一座“高速孤岛”。青藏高速是国家“”高速公路网(7条首都放射线、11条南北纵线、18条东西横线)中京藏高速尚未建设的最后一段,也是西藏自治区唯一纳入国家高速公路网的公路项目。年底,青藏高速前期已经启动,中交一公院正着手进行可行性研究。新建青藏高速里程约公里,是目前所有进藏高速公路方案中最佳的进藏大通道,而其中公里的冻土区就是制约青藏高速建设的技术瓶颈。青藏高速遇到的冻土问题,在国内外专家看来是难上加难。高寒冻土在西伯利亚等地区已有较多研究,青藏高原高海拔冻土唯我国独有,虽然青藏公路、青藏铁路已经建设,但在高寒高海拔冻土区建设高速公路,是世界级难题,必须依靠自己。

年,“高海拔高寒地区高速公路建设技术”研究入选国家科技支撑计划,这是近10年来交通运输领域道路工程方向唯一一个道路支撑项目。

中国土木工程领域不灭的火种

中交一公院冻土实验室的前身是年交通部成立的青藏公路科研组。依托青藏公路60余年建、管、养、治工程实践。据统计,在我国专业从事冻土工程研究的科研人员不足人,而在中交一公院就有将近人从事公路冻土工程研究。

历时三代人的努力,中交一公院突破国际工程界多年冻土地区不能修筑沥青路面公路的禁区,建成世界第一条跨越公里多年冻土地区的全天候通车二级公路,成为国际冻土工程领域理论与实践的典范。

年1月,实验室正式被交通运输部认定为“多年冻土地区公路建设和养护技术交通行业重点实验室”,年被科技部批准成为国家级重点实验室。从行业级到国家级,6年的时间很短,依靠的是积淀和实力。

为国家重大项目提供技术支撑

为支持青藏铁路建设,遵照交通运输部与铁道部关于支持青藏铁路建设的要求,中交一公院于年将30多年的研究成果、原始数据资料、工程地质勘察资料以及设计规定、科研报告、工程经验总结等全面提供青藏铁路设计、施工单位。

“没有青藏公路50多年的建设成就,就没有今天的青藏铁路”。原铁道部领导及专家感言。如今,实验室继续为国家重大工程项目提供技术支撑。

在服务国内重大工程项目上,实验室已取得一定成果。今年夏天,青藏高速公路到底如何选址、取线、采用什么标准、藏羚羊如何保护等问题将最终确定,针对这一系列的问题,实验室开展了专项科研工作。作为青藏高速的一部分,拉萨到那曲高速公路届时也将交付施工图,正式开工。

筹建陆上丝绸之路经济带相关国家冻土工程联合实验室

“除服务于青藏高速公路等重点工程,实验室在国家‘一带一路’战略中也有广泛的应用。”下一步,实验室将参与中巴喀喇昆仑公路、中俄原油输油管道、中吉乌铁路、中国—中亚天然气管道等国际重大交通及能源工程建设。筹备建立中巴、中哈、中塔吉乌和中蒙俄四大国家冻土区道路工程研究联合实验室,辐射丝路经济带相关国家,服务“一带一路”国家战略。

实验室将从创新成果、科研条件、人才队伍、创新能力和运行管理等方面加强建设并全面提升。用高原的高度来建设一个国家级的重点实验室,为打造中国交建冻土科研品牌,服务国家重大战略服务。冻土技术不仅要应用,更要将冻土的技术标准输出国外,实现标准走出去,建立寒区道路工程国际标准体系!

原文刊载于《科技日报》年4月5日版,节选有改动。

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