時間将近過去了半年,但和田至若羌鐵路(以下簡稱“和若鐵路”)首次通車的場景,在趙加海的腦海裡,依然恍如昨日。
6月16日上午10時53分,新疆和田至若羌的首趟5818次旅客列車緩緩駛出站台,迎着風沙,駛向遠方荒無人煙、一望無垠的沙漠。至此,和若鐵路與南疆鐵路、格庫鐵路,共同構成環塔克拉瑪幹沙漠鐵路圈,完成世界首條環沙漠鐵路最後一塊“拼圖”
和若鐵路位于“死亡之海”南緣,全長825.476公裡,共有洛浦、于田等22座車站,終結了南疆民豐、且末等“天邊小城”不通火車的曆史。
來自四川廣元的趙加海,小時候就對離家不遠處鐵道上來來回回的火車充滿好奇。後來他考入北京交通大學的王牌專業——鐵道工程,2011年入職中鐵一院集團新疆鐵道勘察設計院有限公司,承擔工程建設項目的勘察設計工作。2017年,和若鐵路定測工作開始,趙加海作為路基專業的負責人,在“死亡之海”一幹就是5年。
在趙加海看來,每一條鐵路都有自己的性格,工程師要做的就是發現特點,“對症下藥”。
關于未來,這個南方人準備繼續紮根邊疆,與風沙鬥、與風雪鬥,在工程建設中總結經驗,提升技術能力,從設計源頭把好工程質量關,為祖國的邊疆建設貢獻自己的力量。
中鐵一院集團新疆鐵道勘察設計院有限公司和若鐵路路基專業負責人趙加海。受訪者供圖
體驗“死亡之海”
11月初,距離和若鐵路通車已将近半年,趙加海參與編制的《鐵路工程風沙防治技術指南》已進入征求意見稿階段,
看着一項項防治風沙的技術,趙加海說,他總能想起第一次進入塔克拉瑪幹沙漠的震撼。
那是2017年的11月份。彼時,和若鐵路項目完成了可行性研究,并通過了中國鐵路總公司的審查,進入定測階段。
作為路基專業的負責人,趙加海要帶領團隊完成和若鐵路全線的勘察和設計工作,繪制施工藍圖,為世界首條環沙漠鐵路補上最後一段“弧線”。
六七米的電線杆幾乎被黃沙埋至頂端,踩着松軟的沙子,擡腳就跨過去了,遠處沙丘上一塊塊積雪還未融化,周遭沙漠裡一片安靜。而沙子掩埋之下,原是一條公路。趙加海惋惜,“這條路幾乎就算廢掉了。”
2017年,塔克拉瑪幹沙漠中被沙子掩埋的電線杆。受訪者供圖
對于塔克拉瑪幹沙漠,當地人有一句話,“進去出不來”。每一位走進這片世界第二大流動性沙漠的人,都會感歎風平浪靜時連綿沙丘的美麗,以及在沙塵暴來臨時大自然的殘酷。
“當你挑戰沙漠時,一定要做好最充足的準備,同時做好最壞的打算。”趙加海在一次勘測後這樣寫道。
趙加海和他的同事們,就經曆過這樣的驚險時刻。
塔克拉瑪幹沙漠的依木拉克區域中,有一段連綿的流動沙丘地段,是風沙危害極大的區域。這片區域方圓50公裡範圍内都是高達20米-30米的連綿流動沙丘,并且沙丘每年的移動距離在10米以上。
2018年3月,趙加海所在的項目部需要對這段線路進行調研,希望找出一條風沙相對輕微的穿越沙漠線路,并确定最終的建設方案。
當天清晨,天朗氣清,是外業勘察的好天氣。由于汽車隻能開到沙漠邊緣,趙加海和同事們一行五人步行輕裝出發,計劃徒步6-8個小時穿越沙漠,因此每個人都隻帶了兩瓶水,以及和勘探相關的必須用品。
行至一半,天突然暗了,遠處一道黑壓壓的沙牆迅速向他們移動,“沙塵暴來了,大家不要分散”,趙加海呼喊着,但聲音被肆虐的風沙撕碎。趙加海又示意同伴躲進沙丘背後,以免被大風刮走。
沙牆迎面撲來,一時間天昏地暗,趙加海分不清兩米外到底是誰,他感覺頭發、耳朵、鼻腔、嘴巴裡全是沙子。
他不知道這場突如其來的沙塵暴會持續多久,隻能在心裡默默祈禱。迷路、失溫、缺水,每一種後果都不堪設想。
大約40分鐘後,狂風逐漸停息,飛沙變少。顧不上嘴裡咯吱咯吱的沙子,趙加海和同事們決定繼續前行,盡快走出沙漠區。
當遠遠看到勘察隊的汽車時,趙加海如釋重負,“慶幸從死神手中把自己拽回來。”再次回憶起這段驚險的經曆,他笑稱,這也讓他對沙丘的移動速度和風沙危害有了更為直觀的認識。
除此以外,在荒漠無人區修路,房間裡随處是沙子,飯菜裡面加點沙子作為“佐料”,這都是沙漠中建設者們的日常。
塔克拉瑪幹沙漠中的“過沙橋”。受訪者供圖
南方小夥紮根沙漠
從一個在嘉陵江邊長大的南方少年,到和若鐵路的路基專業負責人,趙加海已經在新疆紮根了11年。
1988年,趙加海出生在四川省廣元市的一個村莊,在他之前,村子裡還沒有出過大學生。“去大城市讀大學”,是他小時候讀書時最樸素的願望。“想給父母争光嘛”,提起過去的理想,他笑得很腼腆。
嘉陵江從家門前流過,下河遊泳抓魚是趙加海童年時代最為開心的回憶。雖然有些貪玩,但趙加海的學習成績一點都沒落下。中考成績位列全縣前幾名,後被綿陽實驗高中錄取,從此獨自一人去到離家五六個小時車程的地方讀書。
趙加海家對面兩公裡處就是寶成鐵路,站在家門口,每天都能看到來來回回的列車“轟隆隆”經過。小時候的他,覺得“那是另一個世界,跟自己的生活不搭邊”,雖然也會好奇火車最後會去哪裡,但從未想到未來自己會成為一名鐵路設計者。
2007年,高考後,趙加海在老師的建議下報了北京交通大學的王牌專業——鐵道工程。從此,趙加海的職業方向就像一條鐵軌,筆直向前。
2011年夏天,火車帶着大學畢業的趙加海來到烏魯木齊,入職中鐵一院集團新疆鐵道勘察設計院有限公司,成為“西部大開發”的一員。這個在江邊長大的南方人,對烏魯木齊的印象好極了:下了火車頓時渾身清爽,一點都不燥熱,天空很藍很透。
和若鐵路不是趙加海第一次參與惡劣環境地區的鐵路修建,他入職後參與的第一個項目就是克拉瑪依至塔城鐵路,其特點是風吹雪防治。
鐵路需要穿越“魔鬼風區”瑪依塔斯,那裡是我國乃至世界罕見的暴風雪災害區,每年8級以上的大風天氣多達180天,狂風裹着暴雪,能見度極低。
工期趕,任務量大,通宵加班畫圖是常有的事兒。在同事舒建闊眼裡,趙加海作為領頭人,加班“最狠”。但他會根據項目整體安排以及任務的工序,充分發揮每個人的特長,合理安排,達到事半功倍的效果。
從2017年11月進入和若鐵路項目,趙加海基本上沒有過過周末,“好幾個月周末休上一天,就感覺很幸福了。”在施工高峰時期,和若鐵路上有将近一萬人在作業,每個人都不敢耽誤工期,趙加海自然也不例外。
和若鐵路通車了,趙加海才發覺時間過得如此之快。他已經從十一年前剛到烏魯木齊火車站的青澀大學生,成長為可以獨當一面的工程師。
一路走來,趙加海在工作中十分謹慎。他總想起念書時聽到的一個故事:加拿大魁北克大橋在建造過程中垮塌,造成75名工人遇難,而事故原因與設計有關。事後,加拿大幾所工程學院聯合買下倒塌殘骸的廢鋼材,打造成一枚枚戒指發給畢業生,戒指被設計成扭曲的鋼條形狀,以提醒工程師的職責之重大。
2022年8月1日,在沙漠中運行的列車。受訪者供圖
“對症下藥”
在趙加海看來,每一條鐵路都有它的特點,也有它的性格。而他需要做的就是找到特點,然後創新性“對症下藥”。
要修好一條鐵路,從前期的勘測、設計,到後期的施工配合,整個過程需要多達20個專業的配合,趙加海負責的路基專業是第一步。“路基工程是鐵路運行的根基,它承受列車行駛的動荷載,同時将荷載通過路基本體分散到原地面以下,保障鐵路運行的平順性和穩定性,重要性可想而知。”
為了打好路基,保障設計質量,從2017年11月開始,趙加海和同事們分為兩組,一步一步用雙腳實地踏勘了沙漠南緣800多公裡的線路。
一路上,他們需要根據車站站位、自然保護區、水源地、地形地貌、沿線重大不良地質以及特殊岩土等控制因素,确定線路大緻走向,再根據沿線每段具體情況細化線路方案。
如果是戈壁灘、碎石路還好,趙加海等人每天能走15公裡。但要是遇到沙漠、鹽堿地等“不得勁”的區域,踩一腳就會陷下去,每天隻能走上不足10公裡。“一定要實地去看,否則會忽略很多重要信息。”趙加海強調說。
大半年時間過去了,2018年7月,和田至若羌線路的初步設計工作完成。趙加海說,根據定測階段收集的信息,考慮到方案實施的可行性、施工的難易程度、工程投資的經濟性等各個方面,最後的方案是經過多方比較、權衡定下的。
“粉細砂包芯路基”就是其中一個解決方案。
在勘測的路上,趙加海反複思考“怎樣才能省點錢”。據他介紹,根據規範要求,路基基床範圍需要填築粗粒土填料,但和若鐵路大部分地段走行在沙漠地段,地廣人稀,粗粒土填料距離太遠,成本太大。
趙加海就想着,“能不能就地取材,盡量多利用沿線的沙子作路基填料?”很快有人提出質疑:沙子是松散的,怎麼能承受列車那麼重的荷載呢?
趙加海和團隊,提取了沿線沙子樣本進行化學化驗,顯示沙子中二氧化矽的占比達81%,比普通沙子具有更優良的物理和化學性質。
沙子不能作為基床底層的填料,主要是周圍的約束力不夠,那假如提供一個側向約束力呢?就像用鐵桶裝沙子,趙加海提出了自己的設想。
結合這個思路,趙加海團隊提出了基床底層采用“包芯路基”填築的方案。
趙加海主持推進了和若鐵路粉、細砂動力性能試驗研究,并不斷地和相關研究單位對粉細砂基床填築進行數值模拟以及現場試驗。
最終,“包芯路基”方案被證明是可行的。那就是基床底層範圍路堤兩側填築粗粒土,中間填築粉、細砂,通過粗粒土給粉、細砂提供足夠的圍壓,讓路基上部的荷載可以更均勻地分布在沙子上。
收益立竿見影。據趙加海說,和若鐵路施工圖設計包芯路基段落為203.9公裡,占全線路基長度的27.6%,為整個項目節省投資2.54億元。
關于“包芯路基”,趙加海希望,下次規範修編的時候,可以将該結構寫入其中,為沙漠鐵路的建設提供現成的經驗和數據。
當設計藍圖落地後,解決問題更需要“對症下藥”。
2018年12月20日,和若鐵路正式開工建設。建設過程中,塔特勒克若民高速大橋,成為趙加海和同事們面臨的最大難題。
和若鐵路經過的區域冬季寒冷、夏季酷熱且少雨,晝夜溫差懸殊,風大塵多,風季長達7個月。在風沙特别嚴重的地段,設計人員們想出了“以橋代路”的方案,修建“過沙橋”,讓風沙從橋下穿過。全線共設置5座特大橋,其中最高的有27米,最長的有18公裡。
塔特勒克若民高速大橋在5座風沙橋中雖然屬于最短的,但由于這個區域為典型的戈壁風沙流區段,鐵路周邊并看不到沙子,沙子是被大風從遠處刮來的。但在建設完成後,橋頭地段、路基邊坡的底部等地方出現了積沙,而且較為嚴重。
經過再次分析風向、橋位的布置,趙加海覺得,之前的設計措施足以滿足風沙從橋下通行。“為何還會出現積沙?”趙加海百思不得其解。
為此,趙加海帶着團隊,特意在沙塵暴來臨之前,提前到該區域等着,仔細觀察沙子到底是如何堆積的和運行的。
經過幾次觀測,趙加海發現,這個地方風向變化多端。風沙揚起時,有時候會出現平行于線路方向的風,有時候會出現和主導風向反方向的風,導緻了線路沙害的形成。
最終,趙加海他們決定封閉橋頭,将沙害全部截留在橋頭以外,避免順着鐵路産生積沙。問題得以迎刃而解。
塔克拉瑪幹沙漠中的高低沙障。受訪者供圖
“銀色巨龍”和“綠色衛士”
全長超過825多公裡的和若鐵路,其中534.8公裡分布在風沙區域,占線路總長的65%,沿線風沙來源、移動速度、輸沙量、分布範圍等情況十分複雜,是一條典型的沙漠鐵路。
趙加海深知沙害對鐵路運營的威脅,這包括了幾個方面。首先是風蝕路基會造成路基面寬度不夠,導緻枕木外露;其次,一旦沙子落到車軌縫隙中,雨後會形成闆結,嚴重時沙子埋住鐵軌;另外,鐵軌和扣件還會被沙子中攜帶的鹽分腐蝕。這些後果輕則影響行車安全,重則會造成列車脫軌。另外積沙還會影響排洪。
“治沙先行”。随着勘測的推進,趙加海對沙漠的認識也越來越深,他創造性地提出風沙防護工程與路基的主體工程應該同步實施。
他深知,單純路基工程的修建,不會消除或減輕風沙的危害。路基會成為一道擋沙牆,隻能阻擋風沙的移動和通過。而風沙的防治工程是一個複雜的系統工程,要起到标本兼治的效果需要時間周期。如果鐵路完工時,植物防護體系還未完成,則不能發揮到防沙固沙的作用。
如果植物防護體系先期建設,按照紅柳、梭梭等防沙植物的生長速度,3-4年即可成林,路基周邊種樹的地方,會形成一個小沙堆,依靠植株,讓表層松散的沙形成硬殼,從而不再起沙,進而在鐵路開通時即可保證線路的正常運營。
趙加海和他的團隊設計了植物防護與工程防護相結合的“外阻内固、外高内低”的防沙體系。沿着鐵路兩側向外,由低到高喬木和灌木組成的條帶、蘆葦方格和蘆葦沙障,防護最寬處達400餘米,最窄處也有110米。
植株未長大之前,防護帶最外側采取1.5米高立式蘆葦沙障阻沙,靠近鐵路側采用0.3米高蘆葦方格固沙。
在趙加海的設想中,随着風沙的侵蝕,幾年之後,高立式沙障、蘆葦方格相繼失效。植株長大之後,外側利用高大的喬木降低風速,攔截來沙。靠近鐵路側采用低矮的灌木固沙,灌木利用自身的枝繁葉茂及發達的根系,固定流沙,層層攔截,形成了梯次型的防沙體系。
種樹也講究時機,“人誤地一時,地誤人一年”。工程施工期間,趙加海也會時不時地種上幾棵樹,有空還去查看一番,看看苗子現場的管理情況,施肥是否達标,澆水是否充足,長勢是否良好。
3年多的時間内,和若鐵路的建設者共修建蘆葦方格5000萬平方米,種植梭梭、紅柳、沙拐棗、胡楊等灌木和喬木1300萬株,林帶覆蓋面積超過11萬畝,形成了防沙護路的綠色屏障。
趙加海曾看過無人機拍攝的和若鐵路照片,從高空俯瞰,在無人區漫漫黃沙中,鐵路路基劃出一條銀色的線,而在“千裡一根軌”的灰色巨龍周圍,則是一排排綠色的植物衛士。
看着當初的設計理念在現場落地生根,他覺得,這是作為一個工程師最大的驕傲。
從2012年到2022年的十年間,新疆鐵路新增裡程4176公裡。鐵軌被建設者們鋪進沙漠腹地,将一個個天邊小城,編織進縱橫勾連的鐵路交通網,茫茫沙漠不再是天塹。
如今趙加海在和若鐵路的工作已經結束,但他并不會停下來。在他看來,我國鐵路網上西部鐵路留白太多,未來新疆還有很多鐵路需要修建。
趙加海與沙拐棗。受訪者供圖
今年以來,趙加海和同事們把這幾年的防沙治沙心得全部梳理記錄下來,編寫成《鐵路工程風沙防治技術指南》,希望為未來沙漠線路的設計提供參考,讓沙漠變成綠洲成為現實。
他期冀着,千裡固沙的綠色長城,多年後能成為南疆防風治沙的生态線,确保和若鐵路百年通暢。
新京報記者 李聰 編輯 袁國禮 校對 吳興發
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