跨越三个世纪!一条路,为什么要这么久?

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  原标题:跨越三个世纪!一条路,为什么要这么久?

  来源:瞭望智库

  11月8日,川藏铁路雅安至林芝段开工动员大会在北京和川藏铁路控制性工程色季拉山隧道、大渡河特大桥三地,以视频连线方式同时进行,宣布该段正式开工建设。

2020年7月6日,中国中铁电气化局施工人员对川藏铁路拉萨至林芝段接触网专业首件工程进行复检。图|中新社
2020年7月6日,中国中铁电气化局施工人员对川藏铁路拉萨至林芝段接触网专业首件工程进行复检。图|中新社

  这次开工的雅林段,是川藏铁路最后一段,也是最难的一段,工期预计为10年,将于2030年竣工。2011年,外国工程师估计该工程至少要花100年时间。

  川藏铁路连接西藏和四川,在国家安全、经济发展及民生幸福等方面被寄予厚望。事实上,继青藏铁路之后,这第二条“天路”的谋划,已前后跨越三个世纪……

  一条路,为什么要这么久?

  最后一段,为何到现在才开始建设?

  文 | 谢芳 瞭望智库观察员  黄慧(实习生)

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  外有觊觎,国人自省

  晚清,靠坚船利炮轰开中国大门的英国进一步觊觎我西藏地区:

  1876年,英国借“滇案”迫使清政府签订《烟台条约》,取得由川入藏“探访路程的权利”。

  [注:1874年,英国探路队探查缅滇陆路交通,英国驻华使馆翻译马嘉理南下迎接。1875年1月,马嘉理到缅甸八莫与探路队会合后,向云南边境进发。2月21日,在云南腾越地区的蛮允(今云南德宏州盈江县芒允)附近与当地的少数民族发生冲突,马嘉理与数名随行人员被打死。此事被称为“马嘉理事件”,也称“滇案”。]

  清政府的步步退让,助长了侵略者的气焰。

  1885年,英国组织专人潜入西藏,“研究修建铁路的地段”, 非法“考察”我国西南边疆。

  1888年,英国发动第一次侵藏战争,迫使清廷签订《中英会议藏印条约》,开亚东为商埠,正式叩开了我国西藏地区的大门。

  1897年,英国取得滇缅铁路修筑权。据《达威斯滇缅铁路报告书》记载:“吾等几难深信处于云南之临近,尚有一物产丰富,人口稠密之省份——四川”。可见,英国修筑我国西藏地区通往四川的铁路,不仅是侵略我国边疆地区的支撑点,更是图谋我国长江中下游地区的跳板。

  1904年8月,英国武力胁迫地方当局签订《拉萨条约》,企图独占西藏铁路权利。为达目的,英国还积极“向清廷诸公斡旋”,并私自规划铁路以“巴脱吾城起,经四川省打箭炉而达于成都、重庆”。

  1910年,英国在印度创设“印藏滇蜀铁道公司”、公开招股,并明言准备兴建从印度起、经西藏至云南和四川的铁路,野心昭然若揭。

  实际上,早在1877年、《烟台条约》签订的第二年,四川总督丁宝桢就意识到:“设藏路一开,则四川全境终失,川中一失,天下藩篱尽坏”。他提出了“固川保藏”的初步设想。

  如何守土强国?有志之士们意识到:第一要务在于发展交通。

  1895年,清政府发布“自强要策”,正式宣布修建铁路。第一个提出川藏铁路规划并积极推动的,是时任四川总督锡良。

  1906年,锡良与驻藏大臣有泰上奏朝廷,提议修建西藏到四川的铁路,既可抵御英国侵略、加强国防,又能促进沿途经济发展,“一举而有数善”。

  根据实际情况,锡良给出了“暂建筑单线铁道”具体方案,以“前藏之布达拉地方为起点”,经由“察穆多经四川省之巴塘、打箭炉及雅州府直达成都省城”。同年12月,锡良还在成都举办藏文学堂,将川西铁路计划列入课程之中。

  此后,清朝最后一任驻藏大臣联豫、外交名臣张荫棠等,都对在川藏地区修建铁路进行过探察和推进。这都说明,川藏铁路已经进入清政府视野,成为应对边疆危机的重要手段。

  1910年,清政府提出“逐步推进”策略,决定先在川藏之间“敷设军用轻便铁路,以期简便易行”,等到商业振兴、矿物发达之时“再行逐渐改筑”。

  军阀混战时期,列强趁火打劫。

  1913年,英国向北洋政府提议合资修建“从成都起,经邛崃(今昌都)、拉里(今嘉黎)、江达至拉萨”的铁路。北洋政府未予应允,后因一战爆发,英国黯然退场。

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  念念不忘,必有回响

  诚如孙中山所说,“大西南铁路建设不仅要考虑社会、经济及商业利益,还要重视军事防御、国防后备等因素。”他辞去临时大总统后,将主要精力投入中国铁路事业,“欲以十年时间修建二十万里之铁路”。

  1917-1919年,他编成《实业计划》,将四川至西藏的铁路列入中国铁路干路网之中,既为“中国各地均脉络贯串,四通八达,成为高度统一连贯之有机体,保证各地经济流通,内陆荒芜之地均能开发”。

  1928年,四川省政府主席、川康边防总指挥刘文辉向蒋介石提出“筹设成康、康藏两路铁道”,并将其列入戍理西康的计划之中。“成康、康藏两路铁道”,就是川藏铁路的雏形。抗日战争时期,刘文辉多次提及川藏交通问题,然而,国民政府无力担负如此庞大的工程,而且缺乏高原修筑铁路的技术和稳定的社会环境。

  1949年后,边疆地区的发展与安全备受重视,尤其是在国境线超过4000公里的西藏。50年代,党中央、国务院指示铁道部对进藏铁路进行规划、勘测及选址,经过多年的勘测论证,提出4个进藏方案——川藏、青藏、滇藏、甘藏。

以上数据来源于2000年12月11日《人民日报》的《进藏铁路:勘查论证紧锣密鼓 四个方案各有特色》。制图:瞭望智库
以上数据来源于2000年12月11日《人民日报》的《进藏铁路:勘查论证紧锣密鼓 四个方案各有特色》。制图:瞭望智库

  四种方案各有侧重,最终选定青藏线。这是因为这条线最短、地势相对平缓、沿线工程条件更好、投资最小,前期准备十分充分,铁道部第一勘测设计院在1956年开始踏勘,1957年完成报告,1958年开始初测,1960年完成全线初步设计、部分定测及站前专业部分施工设计。

  其他3个方案线路多经高山峡谷区,河谷下切剧烈,相对高差一般在2000米以上,活动性断层较多,易发雪崩和滑坡、泥石流,对施工极为不利。说起来,滇藏线比川藏线的难度还要高。

  1950-1969年,青藏铁路和川藏公路相继开通,5000多位军民为此献出了生命。自2001年6月开始,近40万人次建设者进入世界上海拔最高的地区修建铁路。为人们了解川藏铁路建设条件、保障物资供应创造了良好条件。川藏铁路经过区域的电力、通信设施得到长足发展,为铁路建设提供充足动力。

  2006年7月1日,青藏铁路全线贯通,至次年6月底,共发送旅客约202万人次、发运货物1100万吨,解决了拉萨的物资供应问题,为从成都、拉萨两个方向同时修建川藏铁路创造条件。同时,青藏铁路基本攻克了冻土地段的铁路建造技术难关,为川藏铁路建设提供了宝贵经验。

2005年10月15日,青藏铁路全线铺轨完工。图源:新华社
2005年10月15日,青藏铁路全线铺轨完工。图源:新华社

  在这一阶段,我国铁路建设飞速发展,掌握了先进的管理理念和无逢轨道、列车控制、高速铁路灾害预警和减灾防灾等技术,均给日后建设川藏铁路提供了重要参考。比如,地处云贵高原区与长江中下游平原区接合部的宜万铁路,在高墩桥梁和大埋深、穿断层隧道方面的工程研究和实践,对川藏铁路建造有重要的参考价值。

  建设川藏铁路的时机终于成熟了。

  2008年3月,在十一届全国人大一次会议上,四川代表团88名全国人大代表联名提交《关于尽快建设川藏铁路的建议》,这条线路将从成都向西南经双流、蒲江至雅安(此段与成雅城际铁路共线),过雅安后穿越二郎山至泸定、康定,出站后向西穿越折多山至塔公,折向南沿川藏公路318国道至雅江、理塘、义敦,出站后向北经沙马、木曲跨越金沙江,向西经热曲、曲美至昌都设站,出站后跨越怒江接入八宿、林芝至拉萨。

图为川藏铁路线路图。
图为川藏铁路线路图。

  2015年3月,在十二届全国人大三次会议上,四川代表团建议将川藏铁路作为重大项目列入《中华人民共和国国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》,并纳入《国家铁路“十三五”发展规划》。

  2016年3月16日,在《中华人民共和国国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》中,川藏铁路被列入“十三五”交通建设重点工程,成为重点推进的沿边铁路当中的一条重要铁路线。

  技术、理念、政策、投入都有了,但是,川藏铁路的修建仍面临重重考验。

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  难题之一:“上台阶式”的爬升

  川藏铁路起于四川省成都市,经雅安、甘孜、昌都、林芝等地,最终抵达西藏自治区拉萨市,全线运营长度为1927公里。从地形上看,它贯穿横断山脉,穿越地球板块冲撞带,并一路西行,深入青藏高原腹地,整个过程需“穿七江过八山”。

  [注:即依次经过大渡河、雅砻江、金沙江、澜沧江、怒江、易贡藏布江、雅鲁藏布江等7大江河,穿越二郎山、折多山、高尔寺山、沙鲁里山、芒康山、他念他翁山、伯舒拉岭、色季拉山等8座高山,累计爬升高度达到1.4万米。]

川藏铁路线路布置图。图源:《川藏铁路隧道工程》|郑宗溪、孙其清,《隧道建设》2017年第08期
川藏铁路线路布置图。图源:《川藏铁路隧道工程》|郑宗溪、孙其清,《隧道建设》2017年第08期

  具体到数字,我们更能感觉到川藏铁路“上台阶式”的爬升,其东端的成都海拔500米,中间的雅安海拔627米,而康定海拔骤升到2560米,昌都海拔3500米,林芝海拔3100米,西端的拉萨海拔3650米。

2018年10月11日,无人机拍摄的川藏铁路成雅段王门坎大桥。图源:薛玉斌|新华社
2018年10月11日,无人机拍摄的川藏铁路成雅段王门坎大桥。图源:薛玉斌|新华社

  中铁二院主管川藏铁路勘察设计工作的副总工程师林世金曾说,川藏铁路相当于在最艰险最复杂的高山峡谷当中,修建世界上难度最大的铁路“巨型过山车”。

  比如泸定到康定一段,铁路刚过大渡河就要翻折多山,直线距离只有50公里,海拔高差却有2000多米,相当于每公里要爬50米。这样的直线坡度,铁路是没法爬升的,只能通过“展线”来实现。

  [注:在一些穿越崇山峻岭的铁路线中,由于线路坡度过大,火车会顺着山势盘旋而上,这种迂回上升的铁路线就是展线。展线一般有“人”字形、S形、灯泡形、马蹄形等多种类型。]

  采用展线后,从泸定到康定的线路总长将达115公里,是直线距离的2倍。即便如此,其最大设计坡度也是目前国内最大坡度,通过双机牵引加强动力才能实现爬升。

  而且展线拉长铁路线长度,就需要更多工期和投入。对此,川藏铁路的设计师们找到了更好的办法。

  为克服“过山车”难题,川藏铁路转而“削山尖”“砍谷底”,让铁路从半山腰穿过,并建设多座高墩大跨度桥梁和多个超长隧道,以实现桥隧相连。其中,时速200公里的跨怒江特大桥,桥长约1200米、高达700米,将成为世界最大跨度、最大高度的铁路桥。这种“一跨过江”的设计,比原来的展线方案缩短了36公里,预计节省投资35亿元。

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  难题之二:沿线险象环生

  青藏铁路全线有7座隧道,累计9.074公里,最长的是1.686公里的昆仑山隧道。川藏铁路全线隧道共计198座,总长1223.451公里,占线路总长的70.2% ,其中特长隧道46座,长724.441公里。

  在前期勘探过程中,川藏铁路沿线区域共梳理出逾1000个有一定规模的地质灾害点。即便具体线路规划会避开绝大多数灾害点,川藏铁路沿线的修建环境仍然充满挑战。

四川横断山区地形图。
四川横断山区地形图。

  高温

  川藏铁路所经地区属地中海-喜马拉雅地热带,全线约有50个对线路有影响的高温热泉,约15个隧道可能存在高温热害。以桑珠岭隧道工程为例,隧道开挖最高岩温可达86℃,是目前我国铁路隧道修建中遇到的最高岩温。

  有关研究显示,高温区段施工人员在作业面附近短暂停留即出现胸闷、呕吐、昏厥现象的工人,占到开挖班组总人数的70%,且持续工作时间均不超过2小时。

  而且,高温会损坏设备,挖掘机、装载机、出碴车等机械进入高温洞内作业超过40分钟,就会出现“开锅现象”——引擎工作温度过高,普通导爆索、导爆管在环境温度达到60℃时,会出现软化、性能不稳定、瞎炮等异常情况。施工人员只能通过设置接力风机加强通风、安装自动喷淋系统洒水、放置冰块等措施来降低洞内温度。

  高地应力问题

  川藏铁路沿线穿越8座高山,隧道埋深最深处达2600米,高地应力问题不可避免。在高地应力影响下,完整新鲜的硬质围岩会发生爆烈,甚至能将巨大岩石抛掷十数米之远。岩爆的强度大、频率高,一般持续时间达2-6小时,最长可超一周,甚至会在几个月后发生二次岩爆。这在世界隧道施工史上都是十分罕见的。

  有害气体

  修建隧道时,施工人员还会面临有害气体的威胁。2016年7月20日,米林隧道横洞在施工过程中,忽然涌出不明气体,现场施工人员出现头晕、恶心,鼻、眼、呼吸道不适等生理反应。相关研究发现,康定-林芝段隧道可能有甲烷、二氧化氮、氨气、一氧化碳等有毒有害气体。

  地质问题

  并且,川藏铁路穿越青藏地震区的龙门山地震带、鲜水河—滇东地震带、藏中地震带及喜马拉雅地震带。沿线地质运动强烈,大地震频发,据史料记载,该沿线区域发生7级以上地震至少22次。川藏铁路沿线分布有季节性冻土,主要在新都桥和理塘盆地,最大冻结深度为1.6米。冻土区地下水随季节变化,对桥梁隧道的安全性和耐久性影响较大。

 理塘盆地冻融地貌。图源:《川藏铁路隧道工程》|郑宗溪、孙其清,《隧道建设》2017年第08期
理塘盆地冻融地貌。图源:《川藏铁路隧道工程》|郑宗溪、孙其清,《隧道建设》2017年第08期

  气候与生态

  川藏铁路起于四川盆地,温暖潮湿,线路经过雅安-鹧鸪山-二郎山则过渡到高原气候,降水量与气温随着海拔的升高递减,夏日最高气温可以达到36-40℃,冬季最低气温可以降至零下21℃,昼夜温差大,降水量范围在450-1127毫米且分布不均。恶劣、不稳定的区域环境也会加大施工难度。

  川藏铁路经过的区域是我国青藏高原生态屏障、黄土高原—川滇生态屏障的核心区域,这里有数十处国家级保护区、近百种包括大熊猫在内的珍稀动植物,生态环境敏感,环境保护任务艰巨。

  5

  两端推进,攻坚克难

  办法总比困难多,川藏铁路共分三段,主要采用兴建新线与合并旧线的方式,两端推进。


  成都-雅安段,于2014年12月6日开始建设,全长41.48公里。次年3月,从四川丘陵地区向高原过渡的第一个隧道——全长1739米的金鸡关2号隧道竣工,成雅段加快了修建速度。2018年12月28日,成雅铁路正式开通运营。

  拉萨-林芝段于2014年12月19日动工,作为西藏境内第一条电气化铁路,全线设计时速160公里,16次跨越雅鲁藏布江,建起120座桥梁和47座隧道,包含14座高风险隧道,6座万米特长隧道,桥隧总长占线路总长近75%。

2019年12月1日,中铁十一局铺架队工人在进行拉林铁路第二次跨越雅鲁藏布江的铺轨。图源:觉果|新华社
2019年12月1日,中铁十一局铺架队工人在进行拉林铁路第二次跨越雅鲁藏布江的铺轨。图源:觉果|新华社

  拉林铁路的施工人员相继克服了岩爆预测预报、穿越冰碛层和风积沙层等世界级隧道施工难题,拥有32项专利,涌现出许多先进工作者。

  中铁二局二公司隧道爆破高级技师彭祥华,负责的是地质最复杂的东嘎山隧道。那里的山体属于碳质千枚岩和石英粉砂岩构造,遇水就会软化,被称为“软豆腐”岩石层。在这种条件下进行爆破作业,难度和风险极高。

  为了完成这一世界级难题,彭祥华和同事们制定了精准爆破方案——爆破面上打好几十个炮孔,不同炮孔之间的起爆时差必须控制十分精准,才能达到预期爆破效果。经过极为严苛的起爆程序设计,以及对每个炮孔的相对位置、装药量、引爆时间等进行精准控制,最终将爆炸误差控制在15毫秒以内,一举攻克了这个爆破难题。

  在一次爆破中,山体蓄水涌出,一旦水势过大泡软岩体,很可能就会出现塌方,已经完成的工作量将完全报废,进而影响到整个线路的工期。设计院、监理、施工单位等多方紧急召开研讨会,最终一致认为彭祥华“再爆一炮”的建议是最佳解决方案。

  彭祥华在接过任务后也提出了自己的条件,那就是这一切都必须由他自己来完成,即使最细微处都要他亲手操作。当时,大面积岩层已经浸湿软化,隧道爆破面上围岩部分非常差,隧道很可能崩塌。最终,彭祥华一个人装炸药、埋雷管,身先士卒排除哑炮,才排除了险情。

  彭祥华还提出了多种创新施工工艺,极大降低人工作业量,提前8个多月完成工期,节约资金约2000万元。2017年,他获得了中华全国铁路总工会“火车头奖章”,2019年被授予“全国五一劳动奖章”。现在,他仍奋战在川藏铁路的建设一线。

  正是2万名“彭祥华式”铁路建设者们的艰辛工作,推动了川藏铁路的快速建设。

  2020年4月7日,拉林段重点控制性工程——米林隧道成功贯通,藏噶隧道同日贯通。至此,川藏铁路拉林段全线47座、共216.5公里隧道全部贯通,为该段线路按期开通运营奠定坚实基础。

  6月20日,世界上海拔最高、跨度最大的铁路钢管混凝土拱桥——藏木雅鲁藏布江双线特大桥现浇主梁成功合龙,全长525.1米,提篮式主拱跨径430米,横跨雅鲁藏布江,标志着全线120座桥梁主体工程全部完工。

  9月20日,藏木雅鲁藏布江双线特大桥完成铺轨。

图为藏木雅鲁藏布江双线特大桥。
图为藏木雅鲁藏布江双线特大桥。

  拉林铁路预计在2021年通车。

  6

  新技术加持,攻克最难关

  在川藏铁路的三段中,成都至雅安段已开通运营,拉萨到林芝段在建,仅剩下位于中间部分的雅安至林芝段,是业内公认的“最难段”。

  今年9月29日,国家发改委官网信息显示,经党中央、国务院批准,同意新建川藏铁路雅安至林芝段。国家项目估算总投资约3198亿元,其中征地拆迁费用67亿元。

  10月31日,雅林段先期开工段“两隧一桥”及施工供电工程招标结果开始公示,这标志着川藏铁路建设即将进入工程实施阶段。先期开工段“两隧一桥”及施工供电工程施工招标标段共分为7个,计划11月10日开工,2030年竣工。

  11月8日,雅林段开工动员大会在北京和川藏铁路控制性工程色季拉山隧道、大渡河特大桥三地,以视频连线的方式同时进行,宣布该段正式开工建设。

  为何选在此时?

  多个首次应用的新技术,给中国人攻下川藏铁路最难关带来了更足的底气。

  首次采用“空天地”综合勘察技术。

  鉴于险峻的自然条件、复杂的地质构造等环境,勘察设计单位借助无人机三维影像、卫星平台、高空索道等技术,精准勘察。中铁二院近半年时间利用大飞机往返飞行33架次,完成约2.27万平方公里地形图,无人机航拍30架次,完成约700平方公里地形图。在铁路工程中,这是第一次用无人机进行大比例尺地形测绘,完成了高精度1:500地形图。

  首次运用“航空物探”。

  为突破高海拔、大高差的地形限制,设计单位首次在铁路勘察中应用航空物探勘察技术,采用立体三维探测成果,平面、切面、剖面联合解译,指导地质选线,为评价“长大深埋”隧道工程地质条件提供依据。

  [注:“航空物探”是通过飞机上装备的专用物探仪器,在航行过程中探测各种地球物理场的变化,研究和寻找地下地质构造和矿产的一种物探方法。]

  川藏铁路勘察设计总指挥部副指挥长郑宗溪表示,“以往‘航空物探’多应用于寻找矿藏,探测深度多在数百米。”雅林段全线地质条件复杂,“长大深埋”隧道密布,其中海拔4000多米的折多山隧道最大埋深达1600米,一般设备无法满足需求,使用“航空物探”,是“高寒复杂艰险山区铁路地质勘察模式的一种突破和创新”。

  首次在铁路行业利用超深定向水平钻探。

  针对高原山高谷深、地形艰险的特点,设计单位打破传统,运用超深定向水平钻探勘探隧道。拉月隧道全长31.67公里,隧道最大埋深2080米,为全线之最,在它的勘察现场,就有多根钻杆接续深入山体。

  中铁一院川藏铁路指挥部副指挥长席新林表示,“这一孔口高程2606米,设计孔深1400米,以获取岩体强度、地应力等重要参数。” 

  另外,针对生态环境保护,设计单位在选线过程以“绕避为主,保护优先”为原则,绕避了环境敏感区的核心区域,同时围绕多类生态环境主题开展专项研究,并全面征求专家、政府意见,运用于项目设计。

  早在2019年12月,《新建川藏铁路雅安至林芝段植物多样性影响及保护研究》等12项专项研究论证就通过了19位行业权威专家审查。今年年初,川藏铁路公司正式成立,并将相关要求纳入项目环境影响评价报告书,最大限度降低工程对环境的影响。

  正如川藏铁路公司安全质量环保部部长何财基所说:“科技部专门为一条铁路项目的生态环保工作进行重大科技攻关研究,联合单位之多、涉及范围之广、研究成果之丰富,在我国铁路建设史上前所未有。”

  川藏铁路一旦建成,从成都到拉萨的时间将从48小时减少到13小时,从北京到拉萨的时间将从约42小时减少到约22小时;西藏将获得两条铁路支撑,巩固物资供应渠道,极大地激发地区活力和改善当地民生。

  更重要的是,它将同青藏铁路、兰新铁路一起,成为保卫我国西部安全的坚强臂膀。

  [注:兰新铁路东起甘肃省兰州市,西至新疆维吾尔自治区阿拉山口市,全长2423公里,始建于1952年,完工于1962年。]

责任编辑:武晓东 SN241

来源:新浪网