中國網財經4月30日訊(記者李春暉)凍土,是指含有冰的各種巖石和土壤。我國青藏高原被多年凍土覆蓋,由于海拔高、晝夜溫差大,凍土狀態極不穩定,每年凍-融循環200多次,使青藏高原道路交通建設成為世界級難題。
從上世紀70年代以來,中交集團一代代工程師們持續不懈推進凍土工程研究,突破了國際工程界多年凍土地區不能修筑瀝青路面公路的禁區,使青藏公路成為全球使用年限最長的多年凍土瀝青公路;建成了世界上首條多年凍土區高速公路——共玉高速,為西藏的經濟社會快速發展提供了有力支撐。
如今,雪域高原行路不再難,但研發創新永不止步。中交集團研究者們秉持著不斷滿足人民群眾對美好出行需要的愿景,向著攻克高海拔強凍融等極端環境下道路工程難題接續沖鋒。
近日,中國網財經記者跟隨國資委新聞中心組織的“走進新國企·科技創新主力軍”調研活動走進中交集團,了解到凍土工程研究團隊將為京藏高速格爾木至那曲段開展長達30公里的前期試驗工程,為未來項目正式開工提供技術保障。
凍土上的“天路”
青藏高原被稱為“世界屋脊”,道路施工中除了要克服高海拔、強輻射以及脆弱的生態承載能力之外,最大的難題是地下的多年凍土。
“國外的多年凍土大多分布在高緯度地區,溫度低,大約處于-6℃以下,凍土凍得更結實。而我國青藏高原多年凍土是全球凍土中平均溫度最高的,它的溫度處于-0.5℃到-2℃之間,并且由于海拔高、晝夜溫差大,一年里凍-融循環有200多次,凍土狀態非常不穩定?!敝薪患瘓F技術總監、首席專家,極端環境綠色長壽道路工程全國重點實驗室主任汪雙杰介紹。
這種會“動”的凍土極大地影響了公路使用壽命。上世紀50 年代青藏公路剛通車時,凍土狀態變化導致路基融沉、凍脹交織,路面病害嚴重,“海綿路”、“搓板路”等現象隨處可見。
1973年,青藏公路科研組成立(極端環境綠色長壽道路工程全國重點實驗室的前身),我國凍土科研人員開啟了冰上筑路的征程,一代代研究者跋山涉水、前仆后繼,克服青藏高原嚴重缺氧等重重困難,開展了大量的凍土監測和病害調查工作。
2001 年,汪雙杰擔任 “多年凍土地區公路修筑成套技術研究”項目負責人,從前輩手中接過“接力棒”。在接下來的數年里,他帶領團隊深入研究凍土與工程相互作用機制和病害規律,創立了公路凍土工程融沉尺度效應理論。該理論揭示了凍土路基在不同尺度下的融沉特性,為后續工程設計提供了關鍵的理論支撐。同時,他們創建了公路凍土融沉防控能量平衡設計方法,通過對路基路面熱量傳遞和能量平衡的精確計算,實現了對凍土融沉的有效防控。
此外,團隊還研發了路基能量導—阻—調復合互饋融沉防控技術,采用熱棒路基、隔熱板路基、通風管路基等一系列創新技術手段,有效解決了凍土路基的融沉問題。
這些成果使得我國凍土公路病害率大幅降低,比國際平均水平降低 50%,達到全球多年凍土公路建養水平新高度,相關成果廣泛應用于青藏鐵路、漠河機場、格拉油管以及多條進藏國道主干線等重大工程。
“我國關于凍土工程問題的解決方案和處置能力,在國際上應該說是遙遙領先。從理論到技術,都是我們自己原創的?!蓖綦p杰稱。
瞄準京藏高速“最后一公里”
從G1到G7,中國國家高速公路網七條首都放射線中,只有京藏高速(G6)尚未全線通車,在格爾木至那曲段“斷”開了,原因就在于地下的多年凍土導致工程難度極大。
高速公路與普通的二級公路相比,荷載、設計使用年限、安全要求等一系列標準都有整體提升,背后的施工工藝也與普通公路大為不同。
格爾木至那曲段的高速公路建設,正是汪雙杰帶領極端環境綠色長壽道路工程全國重點實驗室的下一個攻關目標。
“首先,要針對高速公路的設計使用年限,對凍土退化趨勢建立新的研究;其次,研究方案要圍繞高品質建造的需求,采用更多高耐久性的新材料;第三,在建造方法上,要更多應用智能化、無人化手段。”汪雙杰談到。
他透露,今年京藏高速格爾木至那曲段將開展長度為30公里的前期試驗工程,“所有的工藝、工法、技術、標準都將在試驗工程中進行貫徹和驗證,為未來高速公路全線開工提供技術支持?!?/p>
我國從50多年前開始,在艱苦的環境中,長期堅持收集數據,為深入研究凍土變化規律奠定了堅實基礎。“前輩們的研究成果保留到現在,仍然具有現實的研究意義。凍土退化研究的很多規律,要從幾十年前的歷史材料向后推演?!蓖綦p杰稱。
如今,我國在凍土工程領域構建了“一站兩廊三場五基地”科學研究試驗體系,實現了凍土區域道路工程全覆蓋聯網觀測,取得近300萬組第一手凍土監測數據。
人工智能等新技術的應用,大大提高了研發創新效率?!叭斯ぶ悄芸梢詫⒉煌袷?、不同來源的資料深入整合分析,讓科研人員從繁重的數據搬運、數據分析和資料整理工作中解放出來,從而有更多時間和精力去思考更深層次的問題。”中交一公院專業總工程師、工程技術研究院院長、極端環境綠色長壽道路工程全國重點實驗室執行主任陳建兵表示。
值得一提的是,在中國國家高速公路網七條首都放射線(G1到G7)中,京藏高速(G6)的起點恰恰是北京德勝門——中交集團總部所在地。對于曾經是個文藝青年的汪雙杰來說,帶領團隊推動實現京藏高速全線通車,似乎正是命運的安排。
“未來(格爾木至那曲段)高速公路建成以后,一定是全球海拔最高、等級最高、壽命最長、路況最好的公路項目?!蓖綦p杰滿懷自信,“它將體現我國作為‘基建狂魔’的最高基建水平?!?/p>
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