青藏铁路,从西宁始发,经格尔木,一路向西奔赴拉萨。
1956公里的漫长征途,穿越多年冻土区,翻越巍巍昆仑,跨过雪域高原。这条蜿蜒于世界屋脊上的钢铁“天路”,通车至今,安全平稳地运送着一批又一批进出西藏的旅客与物资。
“天路”有基石,它铺在冻土中,更铸进一代又一代科研工作者的坚守中。
今年是青藏铁路全线通车20周年,我们走进石家庄铁道大学,走近一群与青藏铁路建设有着密切关联的石家庄科研工作者们。
20年前,正是他们中的老一辈,扎根“生命禁区”,破解多年冻土、高寒缺氧两大世界性工程技术难题,让“天路”直达拉萨。20年间,又是他们中的新一代,用青春与智慧的守护,承续薪火,在雪域高原写下传承的史诗。
时间倒回2001年。青藏铁路格尔木至拉萨段启动建设消息传来,全世界在观望。这条被誉为“世纪天路”的高原铁路,横亘着世界工程界公认的三大困境:多年冻土、高寒缺氧、生态脆弱。
当时校名还为石家庄铁道学院的石家庄铁道大学主动请缨,勇挑重担。30多位一线科研骨干组成多个专项攻坚团队,承担起清水河段多年冻土区路基沉降变形预测试验研究、冻土区路基稳定性监测等一系列攻关课题。
什么是冻土?
石家庄铁道大学教授岳祖润给学生上课时,常打这样一个比喻:冻土就像一个脾气古怪的老头。你不惊动它,它便安安静静,几千年不变。可你一旦扰动它,它立刻翻脸。
冬天,它冻胀,把路基拱起来;夏天,它融化,让路基沉下去。一拱一沉之间,钢轨变形,火车便可能出轨。
在冻土层上修建铁路路基,如何维护冻土的原始生态,避免冻胀融沉,保持路基稳定与线路平顺?是青藏铁路建设中棘手的技术难题。能否解决冻土问题,直接关系着这条铁路的成败。
岳祖润带领的课题组要做的,正是摸清冻土“翻脸”的规律,再用工程手段,把它的“怪脾气”控制住。
考验从第一天便开始了。
高原反应让人头疼欲裂,嘴唇发紫,大家连拧开一瓶矿泉水的力气都没有,但没有一个人退缩。他们克服高寒缺氧等恶劣条件,白天巡线顶烈日,夜里挑灯伴嚎狼,在海拔4500米以上的施工现场一待就是数月。
“夏天还好过些,最困难的是冬天。”岳祖润回忆,冬季的青藏高原,气温跌破零下30℃,所有施工单位都已撤离,白茫茫的雪原上,只剩下他和他的团队。
笔记本电脑冻得无法启动,他们就揣在怀里焐热再用;传感器在极寒中失灵,就换成耐低温型号,时时标定和校准。更令人哭笑不得的是,野驴对这些测量设备充满好奇,常常啃断导线。他们只好用铁盒把元件一一保护起来,像守护珍宝一样守护着每一组数据。
岳祖润团队在数据分析中发现一个奇怪的现象:同样是冻土路基,南侧的沉降比北侧严重得多。有的路段,南侧沉降了十几厘米,北侧却纹丝不动。这种不均匀沉降,直接导致路基纵向开裂,严重时裂缝能塞进一个拳头。
为什么?
他带领团队测温度、测湿度、测应力,把路基的每一寸都勘测了一遍。经过大量测试与仿真分析,答案终于浮出水面:太阳的光照。
路基南侧面向阳面,接受的太阳辐射热量是北侧的好几倍。向阳面冻土融化得快,背阴面融化得慢。一快一慢之间,路基被“扯”开了。
岳祖润由此提出“非对称路基防护”的设计理念,既节省了造价,又有效预防了纵向裂缝的产生,高质量保障了冻土路基的稳定性。
时间是最好的验证。20年过去了,实践证明,采用“非对称路基防护”的路段,完全安全稳定可控,铁路运行畅通无阻。
20年前,岳祖润接下冻土路基稳定性监测课题后,陆续又有多位石家庄铁道大学科研人员来到青藏铁路建设工地。在平均海拔4000米以上的高原,他们各有专攻,却怀着同一个信念——一定要让铁路成功修到拉萨。
杜彦良院士当年带领的课题组就是其中一支。
高寒缺氧,环境恶劣,传统人工巡线难度大、风险高、效率低,人每走一步都会喘,更别说拿着仪器一寸寸去检测。杜彦良带领团队,接下了青藏铁路多年冻土区路基稳定性长期监测系统的建设任务和相关监测技术的研究工作。
他们给自己定了目标:不搞传统模式,搞就搞“无人化、全天候、自动化”。
经过一系列技术攻关,近万个无线传感器组成监测系统,覆盖了青藏铁路550公里的冻土区。这些传感器像“神经末梢”一样扎进冻土里,实时采集路基温度、沉降、变形数据,通过无线传输汇聚至格尔木控制中心,在大屏幕上实时呈现铁路的安全与健康状况。
管理人员足不出户,便对千里之外的铁路安全了然于胸。这套系统,后来被称作青藏铁路的“千里眼”与“心电图”,可只有真正参加过青藏铁路建设的人知道,那一个个传感器背后,是杜彦良团队在低温缺氧环境中熬过的无数个不眠之夜。
困难一个接着一个。摆在石家庄铁道大学科研人员面前的工程难题“硬骨头”一块更比一块硬:风火山隧道,海拔4897米,是世界海拔最高的铁路隧道;昆仑山隧道,全长1686米,是世界最长的冻土隧道。
高寒缺氧、永久冻土、常年积雪、地质复杂,西方媒体曾预言:青藏铁路根本过不了风火山。美国旅行家保罗·泰鲁断言说:“有昆仑山脉在,铁路就永远到不了拉萨。”
施工要想顺利进行,隧道内必须有足够的氧气和必要的通风,还要维持适宜的温度。石家庄铁道大学朱永全教授带着团队,承担起隧道施工通风技术及温度场研究。
隧道内氧气稀薄,温度最低零下41℃,人在里面待久了头疼欲裂,机械也频频罢工。200多次模拟试验,反复优化通风方案,阴冷潮湿的隧道里,他和团队一待就是十几个小时。最终,他们成功研制出高原专用隧道施工风机组,创新了高海拔、高寒区冻土隧道施工通风模式。
了不起的是,团队在风火山隧道建成了世界首座大型高原制氧站,实现了隧道内弥散式供氧。工人进去再不用背着氧气瓶干活,施工效率大幅提升。
制氧站连续运行2800小时无故障,保证了风火山隧道施工各种作业正常进行,被铁道部在全线推广。
与朱永全团队并肩作战的,还有石家庄铁道大学赖涤泉教授及其团队、孙宝臣教授及其团队等,他们各展所长。其中,赖涤泉团队和朱永全团队共同优化了隧道通风系统,孙宝臣团队则深入冻土区指导监测系统铺设。
没有谁单打独斗,大家把所有力量拧成一股绳,以多学科协同创新,破解了高原铁路建设的一道道难题。
2006年7月1日,青藏铁路全线通车,列车鸣笛声响彻雪域昆仑。
有数据显示,青藏铁路建设过程中,30%的工程技术人员和管理人员来自石家庄铁道大学;参建的22个工程局中,有8位局指挥长是石家庄铁道大学毕业生。在风火山隧道、三岔河特大桥等具有里程碑意义的工程工地,管理技术人员中,石家庄铁道大学毕业生占比高达70%。
2008年,“青藏铁路工程”斩获国家科技进步特等奖。作为核心参研单位,石家庄铁道大学与这项国家科技最高奖结缘,被载入大国工程荣誉史册。
20载春秋,“天路”飞驰不息。
青藏铁路全线通车至今,累计运送旅客超4100万人次,货物突破1亿吨,成为连接西藏与内地的经济线、团结线、幸福线。
对于石家庄铁道大学的师生来说,通车不是终点,而是另一段征程的起点。
那些曾经在“生命禁区”奋战过的教授们,把接力棒交到了新一代的师生手中。这条铁路的“健康状况”,始终有人监测、有人问诊、有人守护。
邰博文就是其中之一。
从石家庄铁道大学硕士毕业后,邰博文从未离开过冻土研究领域。如今,他已经是中国科学院冰冻圈科学与冻土工程全国重点实验室副研究员,专门从事冻土与寒区工程研究。
2020年到2024年,邰博文做了件“大事”:他给青藏铁路的冷却路基做了次“体检”。
气候在变暖,多年冻土在退化,十几年前的冻土冷却路基措施能否适应气候变暖的趋势?这是邰博文需要回答的问题。
第一次上高原前,他拨通了导师岳祖润的电话。
“岳老师,我准备前往青藏铁路,去给它做个‘体检’。”
“‘体检’?”岳祖润问了一句,随即明白了,叮嘱道:“数据要拿稳。”
这句“数据要拿稳”,不仅是监测要稳、预测要稳,更是信念要稳。
带着这句嘱托,邰博文和团队成员花了四年时间,跑遍青藏铁路冻土路基段,利用长期监测与预测数据,一项一项评估冻土冷却路基措施的适应性。
这项工作并不轻松。
有一次,他们需要在海拔5300米的地方安装监测仪器。积雪埋了路,同事劝他:“别去了,安全第一。”邰博文摇头:“工程数据等不起。”
他带着团队成员,扛着仪器箱,背着氧气瓶,踏着积雪,完成了设备安装。
“咬着牙也要把事情做到底——这股劲儿,就是石家庄铁道大学给我的‘行囊’。”邰博文说。
他口中的“行囊”,不只是技术,更是一种精神。
这种精神,在石家庄铁道大学的血脉里流淌了70多年。
石家庄铁道大学的前身是1950年成立的铁道兵团干部学校,抗美援朝期间,一批批学员驰援朝鲜战场,全力保障“打不断、炸不烂”的钢铁运输线。“严谨治学、勇于创新、精心育人、志在四方”的校风融进了一代代师生无言的行动与坚定的足迹中。
“到基层去,到边疆去,到最艰苦的地方去。”成为石家庄铁道大学师生的共同志向。
2018年开始,石家庄铁道大学青年教师胡田飞一直在琢磨件事:怎么给高原冻土路基装上能长效控温的“专属空调”。
数年攻关下,胡田飞带领团队最终研发出能全年输出零下20℃以下负温,并可以远程调控的路基专用控温设备。
2022年,胡田飞将这项技术带到了青藏铁路。
“青藏铁路是运营铁路,施工只能抢夜间时间,冬季气温常跌破零下30℃。在铺设设备中,冻伤是常有的事。”虽然艰苦,胡田飞却从没想过放弃,“20年前那些前辈们都坚持下来了,我们没理由扛不住。”
技术在更新,人在更替,但那份“咬着牙也要把事情做到底”的劲头,从未改变。
从青藏铁路到川藏铁路,从雅万高铁到更遥远的工程现场,无数石家庄铁道大学的师生,秉承着同样的理想信念——用脚步丈量山河,将信念扎根祖国各地。
他们不是不知道高原缺氧、风沙肆虐、冻土难测,而是明知艰难,仍然选择上路。
因为这条铁路,有人修,就有人守。
20载赓续,守护从未断档。下一个20年,依然如此。