出品| 网易新闻

作者| 须臾千秋,清华大学土木工程博士

如果有人问你,中国已经实现了县县通公路的目标吗?正确的回答是,是也不是。

说是,是因为在2013年10月,全长117公里的扎墨公路建成通车,中国的最后一个不通公路的县城——西藏墨脱县也通上了公路,中国的2856个县一个不少,全部紧密相连;说不是,是因为这条连接墨脱与外界的公路,每年只能通车9个月,并不能算作一条真正的畅通公路。

打开网易新闻 查看更多图片

(墨脱公路)

大家一定觉得有些疑惑:以中国的工程建设能力,六百多米高的摩天大楼、几十公里长的跨海大桥、还有遍布全国上万公里的高铁网都不在话下,修一条既不要求太平整、又不要求转弯半径的普通公路有什么难度呢?

就算有山有河,那就遇山开隧道,遇水搭大桥,为何要建这种不能四季通车的公路呢?

这就要从墨脱这个地方开始讲起。

(一)中华边疆,不惜一切代价也要修路

墨脱县隶属于林芝市,位于西藏东南部,地处雅鲁藏布江下游。它全县只有一万四千人,还不及内地一个镇的人多。但是这座小镇一定要修一条公路进去,因为它对于中国的领土完整意义重大。

墨脱所处的位置就是中国著名的藏南地区。这里气候温和,雨量充沛,是个鱼米之乡。但是,这里与青藏高原之间有喜马拉雅山脉阻隔,交通极其不便;然而与南边的印度却紧密相连,很容易受到其影响。

(墨脱地理位置。北部是喜马拉雅山脉,交通不便,南部则是一马平川)

如果我们不把公路修到这里,中国就很难实现对墨脱的实际控制。万一有事发生,没有公路就无法迅速干涉。因此,即使付出再大的代价,也一定要把公路修到墨脱。

何况,由于长期的交通不变,墨脱县的经济社会发展严重受限,直到1993年,当地群众才见到过第一辆汽车。在公路通车前,当地大部分群众仍然靠“刀耕火种”维持基本生活,医疗卫生、文化教育也处于全国最落后的状态。

(二)墨脱公路为何如此难修?

墨脱所处的喜马拉雅山脉南麓,正是印度板块和亚欧板块交界的地方。在这里,印度板块撞向亚欧板块的底部并下切,造成喜马拉雅山脉隆起的同时也造成了地层大规模的撕裂,同时还形成了一整条地中海-喜马拉雅火山地震带。

打开网易新闻 查看更多图片

(印度-亚欧板块的碰撞)

在墨脱境内,地层发育了一系列的区域性断裂,穿过墨脱公路的断裂达到6条之多。在这里,新的构造运动持续进行,地壳的强烈隆起、急剧下切、垂直抬升与水平位移共同作用,使得地震发生极其频繁。

这里每年的有感地震多达数十次,2级以下的无感地震几乎天天发生。1950年,这里就发生了里氏8.5级强烈地震,能量比汶川地震还要高一倍,震中人口死亡率达到了90%以上。

频繁的地震和密集的断裂带使得这里的地质环境破碎不堪,而墨脱特殊的气候条件则加剧了这种破碎。在墨脱,每年的5-9月是雨季,3000-4000毫米的降水在这几个月集中倾泻下来。

相比起来,中国著名的湿润地区长三角,年降水量也只有1500毫米左右。丰富的降水不仅会造成洪水灾害,而且会导致岩石裂隙、土体中水位剧烈升高,排泄不畅,进而产生较大的动水压力使土体抗剪强度降低,发生大范围的崩塌。

在雨水的冲刷下,墨脱几乎每天都在发生着大大小小的山体滑坡。几百万年不间断的滑坡使得这里的地表布满了滑坡堆积体。这些土石混杂、高度风化的堆积体十分松散,厚度与硬度也极不稳定,在上面修路,质量难以控制。

由于季节性降水,这些吸水性很强的土体会随着季节变化时而饱水,时而干燥,修好的路面就会发生难以避免的不均匀沉降,造成破碎,进而无法通车。

扎墨公路如此难修,有许多问题在过去的技术条件下甚至根本无法解决,无论如何修,也不能保障四季通车,但通车的需求却是迫切的。为此,工程师们定下了“先通后畅”的基调,先把路修好实现个别时段的通车,再逐步修理完善,争取延长通车天数。

1993年9月,从喜马拉雅山北麓的扎木镇翻越喜马拉雅山最终抵达墨脱县城的扎墨铁路第一次通车,几辆汽车第一次开进中国唯一不通公路的“高原孤岛”墨脱县,县里的人们第一次看到这种“会跑的怪物”。

然而就在第二天,突降的暴雨就把通车才一天的扎墨公路摧毁了。自此,虽然进入墨脱的公路一直存在,但真正通车却没有几天。

在夏季,墨脱境内普降暴雨,会将公路毫不留情地冲垮,道路无法通车;在冬季,墨脱公路的喜马拉雅山路段会被大雪完全封住,道路同样无法通车。只有在春秋短暂的旱季,在紧急的抢修过后,扎墨公路才能获得短短2、3个月的通车,为墨脱运进宝贵的物资。

(抢修道路,在扎墨公路上是个每年例行的工作)

(三)运用卫星技术研究不良地质环境

为了改造这条“不靠谱”的墨脱公路,从老扎墨公路竣工开始,工程师们就在对易于塌方的路段进行进一步的勘测、分析与改良。

为了更全面地掌握墨脱地区的地质灾害情况,进入新世纪以来,人们开始对墨脱公路的沿线区域内使用卫星遥感技术进行地质调查,同时还发现了一批前人尚未认识的地学现象。

打开网易新闻 查看更多图片

如果单靠实地勘探,是很难得出整个区域内完整的地形地貌的。但采用基于ETM+信息提取技术,可以提取出全区域的地形地貌,进而分析其已发生的或可能的地质灾害。

它的全色波段空间分辨率达15米,热红外通道空间分辨率60米,不仅可以分析地表数据,还可以通过影像构造岩石地层,发现岩石组合的基本规律和岩石中断裂带、构造裂隙分布密度和方向。对于不同的植被和水系,也能够清晰地表达出来供设计人员参考。

此外,针对不同来源的沉积物,包括冰川沉积、河流冲积以及滑坡堆积,由于它们的客观特性,尤其是工程力学性质不同,遥感系统也可以对它们进行区分,这样就可以更好地服务于公路方案线的优化及未来的工程施工工作。

(遥感影像图)

(四)嘎隆拉雪山隧道,一举将通车时间延长8个月

嘎隆拉雪山是扎墨公路必须穿越的山脉。旧的扎墨公路从山上通过,穿过嘎隆拉山口。除了7-10月份冰雪消融外,其余大部分时间公路均为冰雪覆盖,无法通车。而这四个月里还有一段时间是山南段普降大暴雨,同样通不了车。

为此,工程师们决定在山中修一条隧道以代替盘山公路。这样,隧道的通车就不会受大雪封山的影响,每年的通车时间可以延长到8个月。

然而,在雪山中修隧道并非易事。尤其是在地震带中,万一穿过了未知的断裂带,一旦发生地震,隧道就很容易发生破坏。

嘎隆拉隧道地形地质极其复杂,有“隧道地质病害百科全书”之称。为了修好这条隧道,武警交通部队调集近百台(套)国内最为先进的钻探和掘进设备,采用管棚注浆、混凝土抗冻融、高原断层施工、震区深层灌注等12项施工工艺,成功突破了11处大断层和冰川泥石流堆积体。

在高原修建隧道,很多原本普通的问题都会变得很严重。

比如隧道透过岩石裂隙渗水,由于高原温度低,水体容易冻结,从而对隧道衬砌结构带来冻胀破坏。夏季或白天阳光直射时,冻结融化会使围岩形成浆融圈,这会对隧道的洞口及内部结构造成严重破坏。

此外,由于项目在海拔3700米的高原上修建,气压低,人员很容易缺氧,因此高原修建工程对人员身体素质的要求也很高。

依靠丰富的工程经验,项目部成功地解决了高原隧道的种种问题。2010年12月15日,3公里长的嘎隆拉隧道贯通,原来四个多小时的山路只需4分钟即可穿越。更重要的是,嘎隆拉隧道将墨脱公路的通车时间从3个月提高到了8个月,只要山南不下暴雨,通车就没有问题。

结语:未来的墨脱公路,全年通车

墨脱公路的全天候通车仍未实现。为了能在暴雨、泥石流过后快速修复,在一些地质灾害高发路段,路面都被设置成了石板小径,方便保通清理的时候机械作业。

如今,人们仍然在继续让墨脱公路全年通车的努力。在暴雨引发的泥石流多发路段,工程师们正在试图逐渐用桥梁、隧道来代替地面公路,以减少地质灾害对道路的影响。预计最早在2018年,全年通车的墨脱公路将会建成。

作为世界上认知度最高的标签,中国制造(MadeinChina)正寻求战略升级。「了不起的中国制造」专栏,力邀行业权威、资深玩家,呈现他们眼中的中国创新之路。

投稿请联系newsresearch_ntes@163.com,稿件一经刊用,将提供千字800元的稿酬。

--------------------

编辑| 史文慧