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中国克服地质断裂带 墨脱公路全年通车 印度心慌!

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作者: 须臾千秋,清华大学土木工程博士

来源:网易新闻学院


(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。

(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。

(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。

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。

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