臨滄境內(nèi),無量山脈,一條世界罕見的含8種毒氣的萬米地下在建隧道——紅豆山隧道正在神速而艱難的向前推進(jìn)。紅豆山隧道的順利貫通,對“一帶一路”經(jīng)貿(mào)合作與友好往來起到關(guān)鍵性的促進(jìn)作用。在這場攻堅(jiān)戰(zhàn)中,來自西南石油大學(xué)的蘇培東教授的科研團(tuán)隊(duì)克服重重困難,誓將天塹變通途,為隧道安全施工做出了巨大貢獻(xiàn)。
在云南臨滄境內(nèi),無量山脈深處,富饒美麗。大多數(shù)人知道無量山,是緣于金庸的武俠小說《天龍八部》主人公段譽(yù)隨普洱茶商馬五德來到無量山,并在此練成了神奇極致的“凌波微步”。
可就是在這絕美之地,讓人沒有想到的是有一條世界罕見的含8種毒氣的萬米地下在建隧道——紅豆山隧道正在神速而艱難地向前推進(jìn)。
紅豆山隧道是大臨鐵路的核心,而大臨鐵路又是通往緬甸的唯一一條中緬國際大通道,因此紅豆山隧道屬中緬國際大通道的控制性工程。紅豆山隧道的順利貫通,對“一帶一路”經(jīng)貿(mào)合作與友好往來起到關(guān)鍵性的促進(jìn)作用。
隧道于2016年開工,預(yù)計(jì)2020年貫通。待大臨鐵路通車營運(yùn)后,坐火車通過紅豆山隧道只需要4分鐘。殊不知,這4分鐘的行程,卻需要數(shù)千名建設(shè)者夜以繼日地工作4年多才能實(shí)現(xiàn),因其建設(shè)難度巨大被譽(yù)為全線“最難打的隧道”。
在這場攻堅(jiān)戰(zhàn)中,來自西南石油大學(xué)的蘇培東教授的科研團(tuán)隊(duì)克服重重困難,誓將天塹變通途,為隧道安全施工做出了巨大貢獻(xiàn)。
致命毒氣成阻礙
這些有毒氣體像是困在一個個氣球中,隱藏在無量山脈的巖層里,一旦施工中戳破了這些有毒氣球,毒氣就會爆發(fā)出來,對施工人員造成生命威脅。
作為西南石油大學(xué)地質(zhì)工程與地質(zhì)災(zāi)害防治研究所所長,蘇培東教授最早接觸到隧道工程有毒有害氣體預(yù)測預(yù)報(bào),是在1997年?!笆秃吞烊粴庠谟蜌饪碧介_發(fā)的過程中是資源,是好東西;但如果出現(xiàn)在隧道工程中,很容易引發(fā)隧道工程次生災(zāi)害。我就以此作為方向,開始了長達(dá)10年的潛心研究,并形成一系列的科研成果。”
2007年,蘭渝鐵路的建設(shè)遇到了穿越紅層地區(qū)的難題。為了避免建設(shè)悲劇重現(xiàn),建設(shè)方主動找到了蘇培東。碰巧,蘇培東10年的研究成果——非煤系地層高瓦斯隧道的成因,評價方法和計(jì)算模型恰好可以運(yùn)用到這項(xiàng)工程中。事實(shí)也證明,蘇培東的研究成果在多條隧道的施工生產(chǎn)中取得了不錯的成效。
蘇培東帶領(lǐng)著團(tuán)隊(duì)在該領(lǐng)域一鳴驚人。工程建設(shè)方面臨類似棘手的問題,第一個想到的就是蘇培東。
千百年來,莽莽無量山的傳說從來就沒有少過,唯獨(dú)這山?jīng)]有路。就在數(shù)千名建設(shè)者為打通無量山的交通命脈奮戰(zhàn)的時候,讓大家沒有想到的是由于無量山脈內(nèi)部地質(zhì)條件極其特殊,富集了硫化氫、一氧化碳、二氧化碳等8種有毒有害氣體,堪稱世界罕見。
這些有毒氣體像是困在一個個氣球中,隱藏在無量山脈的巖層里,一旦施工中戳破了這些有毒氣球,毒氣就會爆發(fā)出來,對施工人員造成生命威脅?!爸旅練馇颉钡臐摲?,高溫、涌水、突泥等多種險情伴隨著整個施工過程,一直讓人神經(jīng)緊繃不敢懈怠。
2017年,剛進(jìn)場一年的施工團(tuán)隊(duì),因?yàn)閷λ淼纼?nèi)有毒氣體研判不足,處理經(jīng)驗(yàn)不足,導(dǎo)致紅豆山隧道發(fā)生了一次氣體爆突事故。隨后,三分之二的員工申請撤離工地,項(xiàng)目隨即陷入了停滯。
面對如此困難的處境,地質(zhì)專家給出的鑒定報(bào)告是:沒有任何現(xiàn)成經(jīng)驗(yàn)可以借鑒。
此時,施工團(tuán)隊(duì)想到了蘇培東。“蘇教授的團(tuán)隊(duì)既有健全的理論依據(jù),又有豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),在業(yè)內(nèi)也有很大的知名度和認(rèn)可度。我們相信他?!苯ㄔO(shè)方中鐵十局大臨鐵路項(xiàng)目部經(jīng)理趙宇說。
面對這一世界難題,蘇培東教授并沒有因此而退縮,第一時間受邀擔(dān)任專家組的負(fù)責(zé)人。
艱難挺進(jìn)“紅豆山”
設(shè)備不僅可以同時測出8種氣體,還可以根據(jù)隧道的具體情況來不斷調(diào)試設(shè)備的靈敏度、量程、氣體類型等各方面的數(shù)據(jù),經(jīng)過數(shù)據(jù)傳輸和評測后,就能實(shí)時接收到信息。
經(jīng)過勘測,紅豆山隧道有毒有害氣體極高度危險區(qū)域達(dá)到5764米,占隧道總長的70%以上。
“隧道施工遇非煤系有害氣體的事例在國外也比較罕見,目前未能查閱到相關(guān)論證資料,因此與同標(biāo)段的其他隧道相比,其難度更上了一個層級?!笔┕ぜ夹g(shù)人員李冬冬說。
如何有效避免或減少非煤系有害氣體對隧道工程施工的影響,這成為蘇培東和團(tuán)隊(duì)需要解決的第一個難題。
“紅豆山隧道罕見的地質(zhì)環(huán)境條件加上氣體成分的復(fù)雜多變,已超出目前地質(zhì)勘查技術(shù)的認(rèn)知水平,無直接的文獻(xiàn)作為參考依據(jù),其防治措施仍處于研究摸索階段。這就意味著,我們無法從過去的經(jīng)驗(yàn)技術(shù)中獲得更多幫助。”趙宇說。
沒有路子可尋,沒有經(jīng)驗(yàn)可找,在未知中探索,在黑暗中前行。蘇培東團(tuán)隊(duì)的每一步都極為艱難,勇敢大步向前的同時更小心翼翼地摸著石頭過河。
團(tuán)隊(duì)經(jīng)過勘探發(fā)現(xiàn),隧道內(nèi)8種有毒有害氣體復(fù)雜多樣,形成機(jī)制難以把握?!霸趯?shí)際監(jiān)測中,我們發(fā)現(xiàn)即使同樣一種氣體,在隧道的不同階段、不同地層中隨機(jī)分布,毫無規(guī)律可循。更何況隧道里有8種有害氣體,它們更易于組合成新的毒害氣體?!碧K培東表示,這給毒氣的監(jiān)測帶來了極大的挑戰(zhàn)。
以往的老設(shè)備只能檢測一種氣體,而且檢測結(jié)果的濃度不準(zhǔn),精度不高,容易造成誤判。
“除去檢測效率低下的問題,設(shè)備笨重也給施工帶來一定的麻煩,每次檢測都需要帶上不同的儀器穿過狹長而逼仄的隧道,光是攜帶設(shè)備已經(jīng)很費(fèi)事,更別說還要在復(fù)雜地形中進(jìn)行長時間的實(shí)地檢測?!痹诩t豆山隧道工程中堅(jiān)守了一年的西南石油大學(xué)研三學(xué)生陳浩棟回憶說。
為了解決這個難題,蘇培東帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)半年之久,自主研發(fā)和制作一套新的設(shè)備,解決了監(jiān)測難題。
“過去只能8個設(shè)備一起上陣,現(xiàn)在一套設(shè)備就夠了。”陳浩棟介紹,新設(shè)備不僅可以同時測出8種氣體,還可以根據(jù)隧道的具體情況來不斷調(diào)試設(shè)備的靈敏度、量程、氣體類型等各方面的數(shù)據(jù),經(jīng)過數(shù)據(jù)傳輸和評測后,就能實(shí)時接收到信息,極大縮減了評測時間,對整個工程的高效率完成起到了關(guān)鍵性的作用。
在此基礎(chǔ)上,團(tuán)隊(duì)在隧道非煤系有害氣體區(qū)段施工關(guān)鍵技術(shù)開展科技研究,取得了創(chuàng)新性突破,可對有害氣體進(jìn)行超前探測、防突檢測和監(jiān)測。
向川藏線進(jìn)軍
蘇培東介紹,川藏鐵路和紅豆山隧道都處于活動斷裂帶附近,構(gòu)造復(fù)雜區(qū)域、巖漿作用、地?zé)崃黧w、變質(zhì)作用等都很強(qiáng)烈,建設(shè)難度可想而知。
目前,紅豆山隧道施工已經(jīng)突破3000米。蘇培東教授團(tuán)隊(duì)的技術(shù)創(chuàng)新、解決方法將全面應(yīng)用于后面2000米的隧道建設(shè)當(dāng)中。
“蘇教授所帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)功不可沒。通過兩年的經(jīng)驗(yàn)積累,紅豆山隧道的施工在前期地質(zhì)預(yù)報(bào)、電鉆孔等多方面新技術(shù)的應(yīng)用更加?jì)故?。”趙宇說。
今年6月,團(tuán)隊(duì)基于紅豆山隧道施工的第一批專利和學(xué)術(shù)論文即將發(fā)表,今年底,涉及6項(xiàng)專利的科研成果也將全面推出。
“作為一名科研工作者,最重要的是創(chuàng)新,敢于打破常規(guī)。只有這樣,我們才能更好地認(rèn)識這個世界。紅豆山隧道工程就是最好的例子?!碧K培東教授介紹說,“以前在淺地表出現(xiàn)的有害氣體,我們傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為完全是有機(jī)成因,但這次紅豆山隧道出現(xiàn)的8種有害氣體,說明了有害氣體的出現(xiàn)也有無機(jī)成因?!?/P>
科學(xué)研究無止境。
蘇培東并不滿足現(xiàn)在所取得的成績,在紅豆山隧道新一輪技術(shù)創(chuàng)新中,他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)正加緊研制監(jiān)測數(shù)據(jù)更準(zhǔn)、性能更安全的毒氣監(jiān)測設(shè)備——無人自動檢測設(shè)備。
“無人自動檢測設(shè)備的成功研發(fā),將不再需要人工進(jìn)入到危險隧道進(jìn)行搜集信息,機(jī)器設(shè)備將自動對周圍環(huán)境檢測,把監(jiān)測數(shù)據(jù)反饋回來,并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析,從而完成整個的探查工作?!?/P>
無人自動檢測設(shè)備的使用,不僅對紅豆山隧道工程的安全施工和順利貫通帶來積極影響,還將對整個氣體安全評估領(lǐng)域產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。
目前,蘇培東帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)正積極投身于川藏鐵路的建設(shè)當(dāng)中。川藏線在國際史上是最大最難的重點(diǎn)工程,建設(shè)中所面臨的挑戰(zhàn)也是世界絕無僅有的。
據(jù)蘇培東介紹,川藏鐵路和紅豆山隧道都處于活動斷裂帶附近,構(gòu)造復(fù)雜區(qū)域、巖漿作用、地?zé)崃黧w、變質(zhì)作用等都很強(qiáng)烈,建設(shè)難度可想而知。川藏線海拔高達(dá)3000米以上,在此環(huán)境下,有害氣體對人的危害也就越大,對工程建設(shè)影響也就越大。
蘇培東團(tuán)隊(duì)在紅豆山隧道所積累的經(jīng)驗(yàn),這次就能在川藏鐵路中發(fā)揮作用了?,F(xiàn)在,蘇培東和團(tuán)隊(duì)成員在平均海拔四五千米的川藏高原地域,背著設(shè)備,每天徒步七八公里,找數(shù)據(jù),做監(jiān)測,綜合分析。
“雖然遠(yuǎn)離了都市的繁華,終日與山水為伴,在危機(jī)中揮灑著汗水與青春。但這份責(zé)任和榮譽(yù),讓我們把不可能變成可能,把天塹變通途。”
《中國教育報(bào)》2019年06月10日第7版
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