著名歌手韩红的那首脍炙人心的《天路》,曲调高亢,一咏三叹,直击每个人心灵的最深处,令人振奋,充满了对那片最接近天堂的神秘地域的向往。歌中将飞翔的雄鹰与青藏铁路做了一次比兴:“清晨我站在青青的牧场,看到神鹰披着那霞光……清晨我站在高高的山冈,看那铁路修到我家乡……”藏族同胞对青藏铁路的热切期盼在这首歌中表现得淋漓尽致。
位于我国西南边陲的青藏高原,按照地质年代计算,属于非常年轻的高原。因为年轻,所以造山运动一直在进行,地壳活动剧烈,这里海拔高、纬度低,气候变幻无常,高山深谷、急流险滩、冰川巨峰、戈壁草场比比皆是,地形极为险要。高原上分布着大面积的冻土层,植被稀少,环境脆弱,一旦被干扰破坏,几乎不可能恢复。由于环境恶劣,这里成了著名的地球第三极。
回顾青藏高原的筑路史,充满了艰辛和磨难;回顾几千年来青藏高原缺乏通道的往事,更加令人感叹唏嘘。早在一千三百多年前,文成公主随大唐送亲队伍进藏,只能通过青海到西藏荒无人烟的“唐蕃古道”,千余公里的路程,走了整整三年时间,随从的很多官员和士兵,就殒命在旅途之中。在以后的岁月里,那些冒险进入藏区的远行商队,大都无法适应高原气候而倒毙在了路上,后人取道经过,只能凭借前人的白骨作为路标。
新中国刚刚成立之后,修建进藏的道路就提上了日程,并且非常迫切,只有修建进藏通道,这座地球上的孤岛才能结束封闭的历史;只有修建进藏通道,才能将现代文明传播进还处于奴隶社会的广大藏区。文明之火需要道路作为载体,道路经过之处,经济才能发展、社会才会进步。
在铁路还未修建之前,第一个到青藏高原吃螃蟹的人就是慕生忠将军,他在国防部长彭德怀元帅的支持下,带领一支筑路铁军勇闯禁区,在短短七个月时间内,就打通了青藏公路。公路修通了,解决了很大问题,但还是存在种种不如人意之处,主要是汽车运输量所限,不能满足大规模的物资运输需要,更不能满足国防和经济建设需要。而航空的运输能力也极为有限,要想改变这种状况,只能修建铁路。然而,在青藏高原修建铁路,谈何容易啊!
早在一百年前,革命先行者孙中山先生在他的二十万字的《建国方略》里面,就规划了拉萨到兰州的高原铁路,与此同时还规划了其余十五条通往青藏高原的铁路通道,将内蒙古高原与青藏高原甚至新疆联系在了一起。
伟人的宏远规划虽然气势磅礴,但是还需要数代人的努力才能变成现实,其中的酸甜苦辣岂是常人所能想象的?在1943年,国民政府就曾经派遣铁路专家、陇海铁路局副总工程师李俨等人组团进入青藏高原进行勘测,但是因为高原缺氧与多年冻土这两大技术难题在当时的技术条件下根本无法攻克,青藏铁路只能在想象中继续蹉跎了50多年。
到了二十世纪五十年代,位于甘肃省兰州市的铁道第一勘测设计院项目总工程师庄心丹便带领一个十三人的勘测队伍上了青藏高原,这是建国以来第一次对青藏铁路选线。他们风餐露宿,花了整整四年时间完成全线的勘测工作,同时做完了部分路段的施工图设计。
但是随后而来的政治运动让铁路陷入了停顿。十七年后的1974年,毛泽东主席为了方便尼泊尔与中国内地的沟通,青藏铁路再次提上日程。从1974年到1979年,铁路建设者们完成了青藏铁路一期工程西宁至格尔木段,线路全长814公里。而铁路建设再次陷入停顿,原因是现有的技术水平无法克服即将面临的难题。
那么到底是什么原因拦住了修建铁路的步伐呢?总结起来主要有三大原因:第一是高原冻土、第二是高原缺氧,第三是脆弱的高原环境。
修建青藏铁路,首先要解决的就是多年冻土难题。那么冻土到底是什么神奇的物体,竟然耗费了科学家几十年的光阴来研究它?所谓冻土,是一种特殊的土类,它的物理化学特性和工程特性都与温度密切相关。普通的土主要受其颗粒的矿物成分、密度和含水量的控制,这些控制因素一旦稳定,那么普通土的性质也随之稳定。但是冻土的性质却不是这样,它除了具备最基本的成份之外,还有冰块。
冻土一般分为两种,一种是季节融化冻土,位于地面表层;另一种是多年冻土,位于地表以下几十米深处。季节性融化冻土随着季节气温变化而冻结或者融化。铁路若是修建在这种冻土之上,最直接的危害就是冻土在随着季节融化冻结的过程中造成路基的冻胀和融沉,使得钢轨扭曲、路基塌陷,危害行车安全,是一种很难根治的顽固病害。
在冻土区筑路是一个世界性的难题。俄罗斯、美国、加拿大、中国等国家一直致力于研究冻土筑路技术,时间长达数十年。
为了彻底攻关,为青藏铁路的建设铺平道路,在二十世纪六十年代,铁道部成立了青藏铁路高原科学技术研究所,后改名中铁西北研究院,开始了攻坚历程,研究所在地形和气候最恶劣的风火山建立了观察站,长年累月观测资料,开展了气象、太阳辐射、地中热流、冻土力学、深孔地温等科研项目,几十年来,积累了1200万个观测数据,参与研究的科技人员都成了冻土专家,他们研究的29项科技成果都处于世界领先地位,寻找到了很多种解决冻土筑路的科学方法,这些研究成果是建设青藏铁路的强大技术支持。
在高原冻土筑路,最关键的是解决路基的密实度和稳定性问题。因为高原冻土性质特殊,对外部环境干扰非常敏感,且有一个临界的温度阀值。超过了这个阀值,冻土就会融化成烂泥,在这个阀值允许范围内,冻土不会融化。因此解决问题的核心就是给维持冻土的恒定温度,使之不超过这个阀值。相应采取的降温措施包括:选择合适的路基高度、铺设隔热层的路基结构、设置遮阳棚、做成片石通风路基和通风管路基,以及采用对降温最有效的杀手锏——热棒。
选择合适的路基高度是一种被动降温措施,即保持路基基底多年冻土处于冻结状态的最小填筑高度;铺设隔热层的路基结构是指在路基的底部或路基表面以下一定深度铺设隔热层,增大热阻,以减小大气和人为热源的热量进入到冻土层内,防止多年冻土地下冰融化;片石通风路基由一定粒径的片石筑成,在暖季可减少热量的传入,在寒季则能显著提高冷量的传入,对多年冻土起到保护作用;通风管路基是在路基底部以上一定高度横向铺设一定孔径的通风管,在管的一端安装自动温控风门,当温度较高时,风门会自动关闭,温度较低时,风门自动打开,能够主动对路基进行保温。热棒是利用管内介质的气液两相转换,依靠冷凝器与蒸发器之间的温差,通过对流循环来实现热量传导的系统。热棒安装在路基两侧,能主动降温,不能反向给冻土升温。
克服高原缺氧,主要是解决建设期间筑路人员的必要的氧气供给和铁路运营期的旅客的吸氧问题。前者采取在工地设置吸氧室的办法,后者采取的措施是开行有氧高原列车。这种列车的车厢都是特制的封闭式车厢,且都配备了制氧系统,采用弥散式供氧与分布吸氧相结合的方式。弥散式供氧对整个车厢供氧,根据车内空气中氧气的含量自动控制制氧机的运作,使空气中氧气的浓度始终保持在人体舒适的水平上,克服旅客的高原反应。而分布式吸氧可随时保证旅客补充吸氧的需要。
为了克服恶劣的高原环境,保证火车有充足的动力,青藏铁路选用美国进口的NJ2型内燃机车和国内自主研发的“雪域神舟”号大功率内燃机车进行牵引。
为了在建设和运营期间保证高原环境不被破坏,青藏铁路斥巨资制定了各种保障措施,条件极为苛刻。比如在整个施工期间,绝不允许随便损坏施工场地之外的每一片绿地和每一个湖泊,更不允许射杀一只野生动物。为了保护沿线的植被,仅草皮移植就花了2亿元人民币,整条铁路在环保方面的投资高达15.4亿元,属于真正的环保铁路,在全世界获得了广泛的赞誉。
青藏铁路东起青海省省会西宁,西至西藏自治区首府拉萨,全长1956公里。青藏铁路格尔木至拉萨工程于2001年6月29日正式开工,2006年7月1日全线开通运行,建设时间长达6年,创造了世界奇迹。
美丽的青藏高原依旧神秘,雪域车龙依旧日夜川流不息,如今,蜿蜒天路已经连通了人间天堂,百年梦想已经变成了现实。
(本文选自山西教育出版社《铁路传奇》一书,作者王麟,配图源自网络,作者授权发布)
【作者简介】王麟:本名王俊永,天津市作家协会会员,中国科普作家协会会员。已出版《纳米杀手》、《铁路传奇》、《铁路擎起的朝阳》、《海门开》等著作。新浪微博:@天津王麟
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