踏冰卧雪 筑梦高原 攻克冻土工程建设难题

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一公院多年冻土公路工程创新团队

踏冰卧雪 筑梦高原 攻克冻土工程建设难题

70年前,中交的先辈们和10多万军民,在极其艰苦的条件下团结奋斗,创造了世界公路史上的奇迹,结束了西藏没有公路的历史。一代代中交工程师接过前辈手中的“两路”精神旗帜,在人迹罕至的雪域高原上踏冰卧雪,为克服多年冻土公路工程建设难题、筑就天路通途而奋斗。

作为“两路”精神的直接传承者和践行者,一公院多年冻土公路工程创新团队由中交集团总工程师、全国工程勘察设计大师汪双杰担任带头人,团队汇聚了陈建兵等国家“万人计划”创新骨干,以及一批充满活力和创新精神的青年员工,接过前辈的接力棒,向着攻克高海拔强冻融等极端环境下道路工程难题接续冲锋。

所谓冻土,是指零摄氏度及以下的含冰岩土。在这种土地上修路,最怕的就是冻土随温度变化反复冻融,导致路基变形、损毁。但是如何解决这一难题,却困扰了全世界最优秀的工程技术专家百年之久。从俄罗斯的西伯利亚到美国的阿拉斯加,再到中国的青藏高原,一条条颠簸不平的道路,展示着人类与自然环境抗争的艰难坎坷。

青藏高原,平均海拔4000米以上,这片被称为“世界屋脊”的土地,高海拔多年冻土区域面积达150万平方公里。要想在青藏高原建设高速公路和铁路,就必须攻克多年冻土难题。

冻土科研团队第一代工作者,在被称为“鬼门关”的青海省玉树州五道梁,开启了冰上筑路的风雪征程,迈出了一公院多年冻土公路工程创新团队数十年前行的步伐。

一组组数字,记载着悲壮与残酷,诠释着何为高原“生命禁区”:1953年修建青藏公路时,平均每修1公里就有1人牺牲;1985年公路改建时,一个工程部门在三个月里,仅止痛片就用掉13万片;在海拔高于4000米的地区,极端气温可达零下40摄氏度……

“在青藏高原新建高速公路,将面临宽幅路基、厚黑沥青路面强热边界对冻土的‘宽厚黑热毯’作用,大断面桥隧对冻土的强热扰动,工程灾变风险是普通公路的3倍以上。”汪双杰表示。传统保温和冷却技术的作用范围与强度,难以控制大尺度高速公路强热边界下的均匀导冷和冻土地基整体升温。

冻土科研团队不断探索,最终创新研发采用“导冷-阻热-调温”“三步走”的方式,利用热棒路基、黑色防护网遮盖工艺、隔热板路基、通风管路基、片块石路基等技术手段,成功攻克公路工程作用下冻土消融这一世界性技术难题。

“团队建立的大尺度路基融沉防控能量平衡设计理论与方法,国际冻土工程专家认为是重大创新成果,只要措施得当、质量控制到位,完全能够实现冻土融沉由国际100厘米以上降至20厘米以下。”汪双杰说。为有效平衡高速公路的“热毯作用”,团队还发明了冷量智能调控的弥散式通风路基等4类12种热能量导、阻、调路基结构。

为观测埋在青藏路的热棒是否工作,团队成员不分昼夜,每隔两小时观测一次。那时青藏路沿线还没有通电,只能靠一台发电机提供电力,一到晚上就陷入黑暗,几个人只能蜷缩在帐篷里看月亮、数星星。但他们却笑着说:“没有足够的奉献牺牲精神,哪里敢来高原上修高速公路。”

团队创建了我国独有的高海拔多年冻土公路建设养护技术体系,实现关键技术与施工方法自主创新,占领冻土高速公路建设技术国际前沿,使冻土高速公路沥青路面吸热减少12%、裂缝减少30%,并在海拔4300米青藏高原成功铺就830公里沥青路面。

经过几十年的不懈努力,团队在冻土工程领域取得了举世瞩目的成就,建立了我国独有的大融沉防控理论、方法和技术体系,提出了公路冻土工程尺度效应理论和方法,实现了从病害机理到不同尺度等级公路之间灾害普遍规律的理论跨越;攻克了高速公路冻土路基冻融变形控制技术、桥梁桩基稳定技术、大断面公路隧道冻融灾变防控技术等关键核心技术;构建了“一站两廊三场五基地”科学研究试验体系,实现了冻土区域道路工程全覆盖联网观测,取得近300万组第一手冻土监测数据。

此外,团队的项目成果还支撑建设了世界上首条多年冻土区高速公路——青海共玉高速公路,保障玉树震后生命线工程恢复重建,有力促进了民族团结和政治稳定。团队凭借“多年冻土”这一核心技术品牌,在青海、西藏、新疆、东北等高寒区的勘察设计与技术服务市场中占据很大市场优势。成果目前已在国道219线、318线和花石峡至大武公路、黑河至北安公路等工程中得到广泛应用。这些成果不仅为我国公路冻土工程研究赢得了国际声誉,更为世界冻土工程领域树立了新的里程碑。

70年来,青藏高原雪山依旧巍峨,风沙依旧寒冷,土地依旧坚硬,但中交人心中代代相传、继往开来、永不熄灭的“两路”精神却如同格桑花一般在团队众人的心中倔强地生长开花。

未来,一公院多年冻土公路工程创新团队将继续扛起新时代交通强国建设赋予的历史使命,依托全国重点实验室、国家野外科学观测研究站等高端平台,发挥科技创新及全产业链一体化服务优势,坚定不移当好道路工程交通基础设施创新发展的国家队和推动中国标准“走出去”的排头兵,为全面推进强国建设、民族复兴伟业持续贡献智慧和力量。(中交集团)