專題:兩岸四地“千里走青藏”
專題:青藏鐵路建成通車
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穿越千年凍土 |
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凍土旁的散熱器 |
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觀測員在進行觀測 |
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觀測員的收藏 |
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火車通過隧道 |
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遠看風火山隧道 |
東方時空消息:下面就請您跟隨我們繼續《千里走青藏》,今天進入我們行程的第八天。那麼青藏鐵路被稱為是世界上偉大而神奇的工程,其中非常重要的一個特點就是因為青藏鐵路是世界海拔最高的鐵路,也是穿越多年高原凍土里程最長的鐵路。那麼凍土是修建青藏鐵路的一個巨大的攔路虎,什麼是凍土呢?凍土就指持續凍結狀態兩年或兩年以上的含冰的土壤,土裏含的都是冰渣。你想這樣的土壤在青藏高原達到幾百公里,那麼在冬天它會産生凍脹,就是土面隆起,而夏天就會出現熱融,就是土面下陷,這樣會給鐵路造成嚴重的危害。那麼修建青藏鐵路如何解決這個問題呢?今天我們就要探索鐵路與凍土的故事。
那我們來看,從崑崙山口北部的西大灘到西藏的安多,就是青藏鐵路穿越的550多公里的多年凍土地帶。今年我們將為您展示世界上最長的以橋代路的清水河大橋,去探究世界上最高的凍土隧道——風火山隧道。同時我們還要帶您去拜訪一位長期幾十年如一日,堅守在風火站觀測站的工程師。
好,準備好了嗎?《千里走青藏》讓我們今天一起穿越凍土。
從崑崙山北邊的西大灘開始,我們就進入了青藏鐵路穿越的550公里的多年凍土地帶。我們無法想象此時腳下這片土地的深處是一個冰的世界,它會隨著溫度變化,或者融化下沉,或者凍結膨脹,週而复始,使地面變得凹凸不平。
火車這個陸地上的巨無霸,在40多年前就曾經試圖踏足這裡,最後卻在凍土這個殺手面前望而卻步。
陳展鵬 香港亞洲電視臺主持人:要建青藏鐵路最大一個要解決的問題就是多年的凍土。
夏嘉璐:沒錯。
陳展鵬:因為天氣的溫度會影響,還有施工的過程要影響凍土的融化,還有就是影響鐵路的穩定性。
夏嘉璐:所以過去有地質學家為了了解地底下凍土的狀況,他們會探一個,就是鑽一個孔,然後取裏頭的岩心出來,來了解底凍土是怎麼樣一個分佈的狀況,不過後來發現一件大事。
陳展鵬:就是2001年的11月14號,在這裡有一個8.1級的大地震。
夏嘉璐:所以就裂了一個大裂縫,沒錯。
陳展鵬:寬度有4.5米。
夏嘉璐:所以後來地質學家就透過這個裂縫直接看到地底下的狀況,也有利於他們對於凍土的研究。
陳展鵬:所以我們今天來大家來理解理解,還有了解了解。
夏嘉璐:對呀,我們今天就是要帶大家一起去看看當初凍土一個研究的過程,所以我們走吧。
這場8.1級大地震發生在多年凍土地帶的崑崙山口,這一震就震出了一段十幾米深,四米多寬的大裂縫。多年凍土的地下分佈狀況也第一次如此直觀而真實的曝露在人們眼前。
這些白色的部分就是夾在土壤中的冰,這些冰一旦受到工程施工等外界影響就會融化成水。而建在凍土之上的鐵路路基在這個時候就好比建在一堆稀泥上面,它會跟著地面下沉塌陷,到了冬季稀泥中的水又會凍結成冰向上隆起,週而复始,鐵路的路基就成了變形金剛,火車要行駛在上頭的話後果將不堪設想。而來自地質探勘的結果表明,在藏北高原的地表之下存在著一條巨大的凍土帶,面積廣達100萬平方公里,它已經與青藏高原共存了數十萬年,青藏鐵路竟然無法回避,就只能夠選擇穿越。
廣闊的可可西裏國家級自然保護區美麗而神秘,這裡的高原多年凍土厚度達20多米,而且級不穩定。
陳展鵬:這裡就是可可西裏的保護區,但是大家有沒有發現在這裡沒有水,沒有河,但是為什麼有一座那麼長,那麼大的鐵路大橋呢?
夏嘉璐:對,這個鐵路大橋就是所謂的以橋代路,主要是要來解決凍土問題。那麼在青藏鐵路沿線一共有凍土路段長達547公里,用以橋代路來解決凍土問題的路段大概是100多公里左右。我們現在在這個清水河大橋也很長,11.7公里這麼長。
陳展鵬:但是我真的不明白了,為什麼以橋代路可以解決這個多年的凍土的問題呢?
夏嘉璐:對呀,展鵬不明白,我也不明白,因為我們兩個不是專家嘛,所以我們請個專家來告訴大家。據我所知我們現在的位置好像我們站的這個地方。
林蘭生:對。
夏嘉璐:這邊是橋墩。
林蘭生:對。
夏嘉璐:這是橋面。
林蘭生:我們站的地方是在這兒,這層土是屬於季節性凍土,它夏天可以融化,再往下就成了永久多年凍土,那麼在這個多年凍土中一個是它含冰量比較大,這座橋的下邊有一到三米的厚層地下冰;第二個這個凍土的溫度比較高,大概在0.5,負的0.5度左右,由於這樣兩項具體的情況,所以我們設計的這個橋就必須穿過這種不穩定的凍土,最終讓橋的基礎樁基達到穩定的多年凍土地層。
夏嘉璐:所以這個樁基要打多深啊?
林蘭生:這個樁基,這座橋大概是20到25米。
清水河大橋全長11.4公里,橋墩之間一共有1300多個橋孔,是修建在高原凍土之上的世界上最長的鐵路橋。因為橋墩直接深入到了地下穩定的岩石層,最大限度的減少了橋梁基礎跟凍土的接觸,如此一來不僅保證了路基的穩定,而且這些橋洞也成為野生動物自由遷徙的通道。鐵路就像飛駕在凍土之上,穩穩噹噹地托載著火車飛馳向前。
陳展鵬:以橋代路是一個最好解決這個凍土的方法,但是為什麼不全部用這個建橋的方法去解決呢?
夏嘉璐:就是要告訴大家以橋代路真的很貴的造價,每一公里的以橋代路的工程費用要耗資五千萬元。
陳展鵬:五千萬元?
夏嘉璐:對,很貴。
陳展鵬:我現在就明白了,如果要那麼多錢不值啊,還有就是要很多人力去研究。
夏嘉璐:沒錯。
陳展鵬:才可以有一個方法去解決嗎。
那麼除了以橋代路之外是不是還有其它更簡單而有效地辦法可以解決凍土問題呢。我們很好奇的是其它400多公里,建在多年凍土之上的青藏鐵路又是如何跟凍土和睦相處的呢?
林蘭生:
路基修築在多年的凍土層上了,就是要防止它的融層和凍脹。我們青藏鐵路採用的是保護凍土的這個原則進行勘測設計的。那麼就是我不讓它融化,我就再讓它……
陳展鵬:保護它。
林蘭生 中國鐵路建築總公司總經理助理 高級工程師:再修建各種各樣的建築。
多年凍土本來堅如磐石,一旦溫度升高又會變得爛如稀泥,因此保持凍土的溫度使其穩定在凍結狀態就應該萬事大吉了。但是凍土是如此的敏感而脆弱,鐵路在修建跟運營過程當中怎樣才能夠做到不驚擾它們呢?
夏嘉璐:又下雪了,下雪很凍啊,所以我們大家來看看凍土的問題要怎麼樣來解決。
陳展鵬:對呀,因為我們在青藏鐵路裏面一直走的時候,看見這個很多鐵路下面都是一個很大很大的石頭。
夏嘉璐:像這樣子,我們看到的大石頭。
陳展鵬:對呀,究竟是有什麼作用呢?
夏嘉璐:我們都搞不清楚了,真的,所以我只知道這個叫做片石。
陳展鵬:片石。
夏嘉璐:對,可是我不曉得這個片石跟上面的小碎石到底是能夠怎麼樣來幫忙,説在這個凍土上面建個鐵路能夠有什麼樣的作用,就不知道了。
陳展鵬:對呀。
林蘭生:這就是我們青藏鐵路在設計路基過程中採用的一種基本的一種通風路基的設計方法,現在我們也叫氣冷,也就是説片石氣冷路基。那麼這種路基是什麼呢?在路基的底層我們可以看到這一層片石是……
陳展鵬:就是看到的。
林蘭生:實際這層片石,實際上這層片石整個在路基中是貫通的,一直到那邊,空氣是可以通過去的。
夏嘉璐:因為它縫隙比較大。
林蘭生:對,那麼在這層片石路基之上有一層墊層,這層墊層起到了防滲水的作用,防止水,上層的水流到下邊,那麼再上邊就是我的基本路基了。我為什麼要拿這種片石放在下面兩米厚,形成一個什麼作用呢?這個實際上大氣的溫度低於地表溫度,就是凍土的溫度的時候,那麼凍土中間存在著熱量就會上升,最後上升就通過這樣一種通風,就把它(熱氣)帶出來。那麼冷氣往上不斷地傳遞,最終起到冷卻地基的作用,這樣就會使我們的凍土的上線進一步的上升,達到了保護凍土的作用。
據了解,為了保障有足夠的空隙讓熱空氣流出來,冷空氣流進去,因此這些石頭的大小也是經過精心挑選過的。一般情況畢竟都要在20到40公分之間,林先生告訴我們為了保險起見,在一些更加敏感的多年凍土地帶,還要再增加一樣特別裝置。
夏嘉璐:展鵬你看這個棒子有沒有一點像孫悟空的金箍棒?
陳展鵬:有啊,有啊,我可以拿出來玩。
夏嘉璐:你試試看,你試試看。
陳展鵬:哇,不行。
夏嘉璐:應該搬不起來。
陳展鵬:根本不行啊。
夏嘉璐:對,這到底是什麼呢?告訴大家吧。
陳展鵬:我知道一點點,就是用來散熱的。
夏嘉璐:我們搞不清楚這個插下去到底什麼作用?這裡頭有沒有什麼其它的?其它的這個寶物啊,有沒有在裏頭?
林蘭生:它中間充滿著液氮,當散熱器表面的溫度低於凍土的溫度的時候,它開始工作,那麼它的液氮就會開始揮發成氣體,氣體上來以後到這兒,把熱量一散出來以後,它又變成液體,所以有一個循環的過程,就是蒸發冷凝,蒸發冷凝。
夏嘉璐:這聽起來有一點像電冰箱。
林蘭生:就像電冰箱。
夏嘉璐:它就可以達到什麼樣的功能呢?
林蘭生:它的功能就是説把周圍的土體的熱量帶出來,帶出來,散佈出來,這樣凍土就冷卻了,這就是我們主動降溫的一種方式。
夏嘉璐:所以凍土就不會融化了?
林蘭生:凍土就不會融化了。
陳展鵬:這個熱棒有多長?
林蘭生:熱棒一般在16米、20米的都有,一般情況下都是10米,就是在地表下(面)可能還埋有十三四米。
夏嘉璐:為什麼要插這麼密密麻麻,是什麼樣的道理?
陳展鵬:這是個距離的問題。
夏嘉璐:對呀。
林蘭生:因為熱棒本身吸收熱的範圍,它是有一定的(範圍),一般在一米五左右,所以我們每個熱棒安排的間距就是滿足它吸熱的間距,這樣整個路堤它都是穩定的吸收(熱量)。
陳展鵬:我們現在看見的就是完整的熱棒,原來是很長啊,你看。
夏嘉璐:金屬材質的。
陳展鵬:對,金屬材質的。你們看見黑色這個地方就是藏在底下的。
夏嘉璐:沒錯。
陳展鵬:銀色這個地方就是露出來的。
夏嘉璐:我們剛剛看到露出來就是這個銀色的了,那麼它的原理其實説簡單一點,就有點像我們電冰箱散熱的原理,那麼散出熱氣之後就能夠確保在地底下的凍土層和溫度能夠維持一定。
目前熱棒和片石、路基是青藏鐵路應用最廣泛的主動保護凍土的方法。這種方法雖然最初並不是中國的原創發明,但如此大規模的實踐應用在世界上也是前所未有,因此有人説青藏鐵路的建設不僅為中國,也為全世界凍土問題的研究提供了一個大舞臺。
——感受“天下第一高隧”
火車正在通過的地方叫風火山,它位於可可西裏的邊緣,與它的名字截然相反的是,這裡沒有火,有的只是高寒缺氧、永久性凍土等惡劣的自然條件。在青藏鐵路開工之前,曾經有西方媒體預言,青藏鐵路根本就過不了風火山。
夏嘉璐:怎麼你打噴嚏了,我現在覺得好冷啊,而且開始真的有高原反應,就是嘴唇發紫,頭昏腦脹的,你看我手上拿這個高原打火機也打不起火來了。
陳展鵬:對,我現在也有一點反應了,因為我們站的這個位置,不但是青藏鐵路最高的一個隧道,還是全世界最高的鐵路隧道,它叫風火山隧道,因為它的海拔已經超過4900米了。
夏嘉璐:你記不記得我們前幾天去過的那個關角隧道海拔也還蠻高的,差不多3700米左右。
陳展鵬:我記得當年他們修這個隧道,已經犧牲了很多人了。
夏嘉璐:對,在3700米的關角隧道已經死了不少人了,所以我們到了風火山隧道,含氧量更低了。
陳展鵬:對,沒有高原的50%。
夏嘉璐:對,所以要怎麼樣來解決當初工作人員,他們工作時候還能夠呼吸到足夠的氧氣,這個問題我還是挺好奇的呢,我們兩個自己的缺氧問題也需要解決一下。
30多年前,曾經參加過青藏鐵路關角隧道建設的那支隊伍,如今他們又挑起了建設風火山隧道的重任。
中國鐵建十四局青藏鐵路指揮部 丁守全副指揮長:剛上來的時候很多同志,百分之百都有反應,剛開始我們也採取了很多辦法,就是背負式氧氣瓶,大概一公斤,一邊施工,背上背個氧氣瓶,戴一個面罩,大家知道在四千米以上的海拔,人徒步行走就像背25公斤重的東西,假設我在隧道的施工過程中,再背個氧氣瓶,再去幹,可想而知,肯定是不行的,也是不科學的。
在海拔近5000米的地方,背著氧氣瓶挖隧道,不但體力上吃不消,而且也不能從根本上解決缺氧問題。
丁守全:我們與北京科技大學聯合在這個風火山建造了世界第一座高海拔制氧站,制氧站就是隧道兩邊往裏邊1338米,一頭一個大型制氧機,24小時源源不斷向隧道裏輸送氧氣,就是在這個開挖的面子上啊,像個淋浴噴頭一樣,始終保持局部這個氧氣含量很高。
夏嘉璐:可以高到什麼樣的程度?
丁守全:可以比洞外還高,也就是相當於海拔高度降低1200米。
夏嘉璐:就是3700米了。
丁守全:對。
夏嘉璐:就是我現在雖然是站在4900米的地方工作,但是我呼吸到的氧氣跟3700米的地方是一樣的。
丁守全:對,跟拉薩一樣。
除了不斷向洞內進行彌散式供氧之外,施工人員的身邊還寸步不離的跟著一台氧吧車,這臺氧吧車能夠提供八人同時吸氧,有了這層保證之後,風火山隧道的工程進度也因此提高了三倍。
夏嘉璐:進到風火山隧道裏頭還有雪。
陳展鵬:對,你看,現在全部是雪呀,很冷這裡。
夏嘉璐:對呀,這邊真的很冷。
陳展鵬:還有在裏邊比外面氧氣更小。
夏嘉璐:對,所以風火山隧道真是一個很困難的工程,除了海拔高之外,還有一點,它是在凍土裏面打通的一條隧道。
陳展鵬:我想知道他們怎麼去建這個隧道,因為那麼多凍土。
夏嘉璐:對,因為凍土在蓋隧道的時候,如果一個不小心,溫度沒有控制好,這個土要是融化的話,可能會造成很嚴重的塌方問題。
風火山隧道修建在海拔5000米的地方,在這片土地下面,冰的厚度達到了150多米。隧道要從這樣的高原多年凍土中穿越是談何容易呀,而過去世界上還沒有過這樣的施工經驗,那麼風火山隧道又是怎麼做到的呢?
丁守全:那麼在隧道的施工過程中,很關鍵的一點就是不能讓隧道周圍的凍土融化。
夏嘉璐:因為施工會有溫度。
丁守全:施工會有溫度,溫度會引起凍土的融化。
夏嘉璐:融化會造成什麼影響呢?
丁守全:融化以後就會破壞凍土的結構,對隧道的力學性能、穩定性都會造成一些不利。
夏嘉璐:有沒有可能塌陷?
丁守全:如果融化的很厲害是有可能塌的。
為了保護好凍土,中國的工程師們,為風火山隧道量身定造了兩台大型的空調機組,分別從隧道的兩邊往裏降溫,使溫度可以控制在正負五度之間,如此一來,就能控制凍土大量融化,同時也保障了混凝土能夠及時凝固。
風火山隧道不僅創造了人類隧道史上新的吉尼斯世界紀錄,同時它所創造的20多項凍土施工科研成果,也把我國凍土研究的水平推向了新的高度。
在風火山隧道的不遠處,路邊的幾棟白色平房顯得格外醒目。40多年來,它是風火山上唯一的建築物,甚至因為它的存在,風火山才得以享譽世界。它就是世界上唯一一個全年職守的高原凍土觀測站——風火山觀測站。在這個人煙罕至的地方,首先來迎接我們的是一條小狗,可能是有很長時間沒有見到生人了,小狗顯得既興奮又有點恐懼,它把我們一路帶到了主人的門前。
陳展鵬:你好,您是孫先生嗎?你好,你好。
孫建民是風火山凍土觀測站的一名觀測員,1976年來到這裡,已經待了整整30年了。
陳展鵬:你幹嗎玩我的腳呢,你想找個伴啊,是吧。很無聊啊。
孫建民:過來,過來。
陳展鵬:過去。
夏嘉璐:平常就跟狗一起玩啊,沒人的時候?
孫建民:嗯。
夏嘉璐:養它養了多久?
孫建民:反正心煩的時候就逗逗它。
夏嘉璐:煩的時候逗逗。感情很好?它聽你話嗎?
孫建民:聽話。
夏嘉璐:聽話。
風火山觀測站自1961年建立以來,圍繞凍土科學,為青藏鐵路的修建提供了12000萬組珍貴的科學數據,而孫建民就是親手採集這些數據的觀測員之一。他需要記錄的是這裡的氣溫、氣壓、地溫、太陽輻射等幾十個項目,每天重復觀測四次,40年來從不間斷,這裡的觀測員因此被稱為風火山上孤獨的守望者。
孫建民:有的時候心裏煩了,在這個環境狀態下,心裏煩了以後我就喊幾聲,對著周圍的群山。
夏嘉璐:喊一些什麼?
夏嘉璐:喊出來以後,那心情就好一些了。
通常在烽火山觀測站值守的人員有三名,有時候也會只剩下孫建民一個人。1994年之前,這裡看不到報紙、電視,沒有收音機,到現在連電話都不通,生活用品更必須仰賴過往車輛帶,遇到大雪封山,也就只能苦苦忍受了。
在這個廣闊的無人區,空氣只有平原的一半,水燒到70度就開了,饅頭蒸不熟,青菜不常有,病了只能硬撐著,一封信寄出去得等幾十天,風火山上的守望者就這樣堅守了40多年。
孫建民:有的時候沒菜吃,沒菜吃或者沒糧吃是常有的事,有的時候一頓飯就是一根蔥,一般就是土豆,土豆長這麼長的芽了,都不捨得吃。在漫長的工作當中,你説你生病了,有的時候吃藥不起作用怎麼辦,我就靠自己克服,我有一次咳嗽挺厲害的,就是嗓子也發炎了,肺部也不舒服,這藥也吃完了,咋辦,就是把那個牙膏,就把田七牙膏,刷牙的時候咽下去一部分,每天早上刷一次牙,晚上刷一次牙,把它咽下去。
夏嘉璐:吃牙膏啊?
孫建民:起一個消炎的作用。
陳展鵬:牙膏有消炎,有消毒作用嗎?
孫建民:之後連續就是咽了大概,這個牙膏咽了大概一個禮拜,就好了。
陳展鵬:這個事情你有沒有告訴你的親人?
孫建民:那沒有。
夏嘉璐:他們很擔心啊。
陳展鵬:但是你心裏面一定會想,如果他們在就好了,不用那麼辛苦了。
孫建民:我覺得這也算不了什麼了,就是一個大男人吧,説不好聽的話,男人,許多困難都得克服,這也算不了啥。
1976年,孫建民剛來到風火山的時候,還只是個20歲出頭的單身漢,如今他成了家,有了孩子,卻依然沒有改變他作為風火山守望者的身份。這30年來,他回家的日子屈指可數。
孫建民:這是我愛人的照片。
夏嘉璐:好漂亮啊,什麼時候拍的?
孫建民:這是2004年,2004年的時候拍的,就是天天都盼著家裏頭來信,家裏頭來信給我高興的幾個晚上睡不著覺,再一個就把那封信看完以後,想家的時候,再拿出來再看。
夏嘉璐:您家在哪兒?
孫建民:我家在蘭州。
夏嘉璐:在蘭州,想家裏人怎麼辦?
孫建民:父母、愛人、孩子都在蘭州。
夏嘉璐:幾個孩子?
孫建民:一個男孩。
夏嘉璐:男孩,平常想家,男孩多大了?
孫建民:八歲了吧。
夏嘉璐:八歲了。他想爸爸吧?
孫建民:見得少點。
夏嘉璐:他每次看到你會不會很開心?
孫建民:回去以後反正老讓我抱他。
夏嘉璐:老讓你抱他,那你回去跟他玩,會不會不想上來吧?
孫建民:反正走的時候孩子鬧,就是不讓我走,他就説爸爸你走了我咋辦,孩子哭,每次孩子都哭。
夏嘉璐:那你哭不哭啊?你看了孩子都哭,你哭不哭啊?
孫建民:那時候心裏肯定是心情不好吧。現在青藏鐵路從我們門口過去了。
夏嘉璐:會不會想這個工作完成了,可以回家陪兒子了?
孫建民:是,有這個想法。
夏嘉璐:30年了,您也該休息了。
孫建民:如果工作需要,要我繼續幹下去,我就幹下去。
夏嘉璐:今天有點感覺到高原反應了,今天去的地方海拔都很高,然後在唐古拉,不對,你看我高原反應都亂説話了,在風火山口的4900米那邊,後來就頭暈,然後走路步伐都不大穩,所以這回我們來到沱沱河,看到晚上住的地方有氧氣,就稍微先吸兩口氧休息一下。然後今天特別想家,因為今天是端午節嘛,中午吃飯的時候非常非常開心吃到了粽子了,雖然很開心吃到粽子,但是心裏頭特別想家,所以剛才打電話回家,跟家裏人説一聲端午節快樂,也報一個平安。
陳展鵬:今日的旅程可以説是先苦後甜,苦的是我們要在大約海拔4900米的青藏公路那邊駕著車一路飛奔,途中我鼻子流了一點血,但是幸好一場大雪來到,令空氣不是那麼乾燥了。但是這樣一來,外面的空氣就突然降了十度,所以就好冷。甜的是今天可以聽到一個真人真事的感動故事,而且可以去全世界最高的隧道,就是風火山隧道了,那邊的海拔有4900米,而且那邊的含氧量只有平原的45%。那麼現在看到,這麼多車排在這裡,我們今日終於可以提早完成所有的旅程。那麼想著在這裡睡一晚,睡一晚之後吸一些新鮮的氧氣,因為我們都想著吸一些氧,明天再挑戰全世界最高的火車站。明天見。
就在嘉璐和展鵬帶您去探究凍土與鐵路故事的同時,我和秀芳已經翻過風火山直奔沱沱河,沱沱河是中國的母親河,長江的源頭,在那裏又會展現出一片什麼樣奇異的景象呢?明天請您繼續跟隨我們“千里走青藏”。
責編:扈航