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冒毒氣危險,拓天塹為通途

發布時間:2019-06-10 作者:通訊員 曹正 殷舒琪 王淇 來源:中國教育報

  臨滄境內,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。紅豆山隧道的順利貫通,對“一帶一路”經貿合作與友好往來起到關鍵性的促進作用。在這場攻堅戰中,來自西南石油大學的蘇培東教授的科研團隊克服重重困難,誓將天塹變通途,為隧道安全施工做出了巨大貢獻。

   在云南臨滄境內,無量山脈深處,富饒美麗。大多數人知道無量山,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。

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”經貿合作與友好往來起到關鍵性的促進作用。

隧道于2016年開工,預計2020年貫通。待大臨鐵路通車營運后,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,卻需要數千名建設者夜以繼日地工作4年多才能實現,因其建設難度巨大被譽為全線“最難打的隧道”。

在這場攻堅戰中,來自西南石油大學的蘇培東教授的科研團隊克服重重困難,誓將天塹變通途,為隧道安全施工做出了巨大貢獻。

    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,毒氣就會爆發出來,對施工人員造成生命威脅。

作為西南石油大學地質工程與地質災害防治研究所所長,蘇培東教授最早接觸到隧道工程有毒有害氣體預測預報,是在1997年?!笆秃吞烊粴庠谟蜌饪碧介_發的過程中是資源,是好東西;但如果出現在隧道工程中,很容易引發隧道工程次生災害。我就以此作為方向,開始了長達10年的潛心研究,并形成一系列的科研成果?!?/P>

2007年,蘭渝鐵路的建設遇到了穿越紅層地區的難題。為了避免建設悲劇重現,建設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,評價方法和計算模型恰好可以運用到這項工程中。事實也證明,蘇培東的研究成果在多條隧道的施工生產中取得了不錯的成效。

蘇培東帶領著團隊在該領域一鳴驚人。工程建設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,唯獨這山沒有路。就在數千名建設者為打通無量山的交通命脈奮戰的時候,讓大家沒有想到的是由于無量山脈內部地質條件極其特殊,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,一直讓人神經緊繃不敢懈怠。

2017年,剛進場一年的施工團隊,因為對隧道內有毒氣體研判不足,處理經驗不足,導致紅豆山隧道發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,項目隨即陷入了停滯。

面對如此困難的處境,地質專家給出的鑒定報告是:沒有任何現成經驗可以借鑒。

此時,施工團隊想到了蘇培東?!疤K教授的團隊既有健全的理論依據,又有豐富實踐經驗,在業內也有很大的知名度和認可度。我們相信他?!苯ㄔO方中鐵十局大臨鐵路項目部經理趙宇說。

面對這一世界難題,蘇培東教授并沒有因此而退縮,第一時間受邀擔任專家組的負責人。

    艱難挺進“紅豆山”

    設備不僅可以同時測出8種氣體,還可以根據隧道的具體情況來不斷調試設備的靈敏度、量程、氣體類型等各方面的數據,經過數據傳輸和評測后,就能實時接收到信息。

經過勘測,紅豆山隧道有毒有害氣體極高度危險區域達到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論證資料,因此與同標段的其他隧道相比,其難度更上了一個層級?!笔┕ぜ夹g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,這成為蘇培東和團隊需要解決的第一個難題。

“紅豆山隧道罕見的地質環境條件加上氣體成分的復雜多變,已超出目前地質勘查技術的認知水平,無直接的文獻作為參考依據,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驗技術中獲得更多幫助?!壁w宇說。

沒有路子可尋,沒有經驗可找,在未知中探索,在黑暗中前行。蘇培東團隊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。

團隊經過勘探發現,隧道內8種有毒有害氣體復雜多樣,形成機制難以把握?!霸趯嶋H監測中,我們發現即使同樣一種氣體,在隧道的不同階段、不同地層中隨機分布,毫無規律可循。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,這給毒氣的監測帶來了極大的挑戰。

以往的老設備只能檢測一種氣體,而且檢測結果的濃度不準,精度不高,容易造成誤判。

“除去檢測效率低下的問題,設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,光是攜帶設備已經很費事,更別說還要在復雜地形中進行長時間的實地檢測?!痹诩t豆山隧道工程中堅守了一年的西南石油大學研三學生陳浩棟回憶說。

為了解決這個難題,蘇培東帶領團隊歷經半年之久,自主研發和制作一套新的設備,解決了監測難題。

“過去只能8個設備一起上陣,現在一套設備就夠了?!标惡茥澖榻B,新設備不僅可以同時測出8種氣體,還可以根據隧道的具體情況來不斷調試設備的靈敏度、量程、氣體類型等各方面的數據,經過數據傳輸和評測后,就能實時接收到信息,極大縮減了評測時間,對整個工程的高效率完成起到了關鍵性的作用。

在此基礎上,團隊在隧道非煤系有害氣體區段施工關鍵技術開展科技研究,取得了創新性突破,可對有害氣體進行超前探測、防突檢測和監測。

    向川藏線進軍

    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,構造復雜區域、巖漿作用、地熱流體、變質作用等都很強烈,建設難度可想而知。

目前,紅豆山隧道施工已經突破3000米。蘇培東教授團隊的技術創新、解決方法將全面應用于后面2000米的隧道建設當中。

“蘇教授所帶領的團隊功不可沒。通過兩年的經驗積累,紅豆山隧道的施工在前期地質預報、電鉆孔等多方面新技術的應用更加嫻熟?!壁w宇說。

今年6月,團隊基于紅豆山隧道施工的第一批專利和學術論文即將發表,今年底,涉及6項專利的科研成果也將全面推出。

“作為一名科研工作者,最重要的是創新,敢于打破常規。只有這樣,我們才能更好地認識這個世界。紅豆山隧道工程就是最好的例子?!碧K培東教授介紹說,“以前在淺地表出現的有害氣體,我們傳統觀點認為完全是有機成因,但這次紅豆山隧道出現的8種有害氣體,說明了有害氣體的出現也有無機成因?!?/P>

科學研究無止境。

蘇培東并不滿足現在所取得的成績,在紅豆山隧道新一輪技術創新中,他帶領團隊正加緊研制監測數據更準、性能更安全的毒氣監測設備——無人自動檢測設備。

“無人自動檢測設備的成功研發,將不再需要人工進入到危險隧道進行搜集信息,機器設備將自動對周圍環境檢測,把監測數據反饋回來,并進行實驗分析,從而完成整個的探查工作?!?/P>

無人自動檢測設備的使用,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域產生深遠影響。

目前,蘇培東帶領團隊正積極投身于川藏鐵路的建設當中。川藏線在國際史上是最大最難的重點工程,建設中所面臨的挑戰也是世界絕無僅有的。

據蘇培東介紹,川藏鐵路和紅豆山隧道都處于活動斷裂帶附近,構造復雜區域、巖漿作用、地熱流體、變質作用等都很強烈,建設難度可想而知。川藏線海拔高達3000米以上,在此環境下,有害氣體對人的危害也就越大,對工程建設影響也就越大。

蘇培東團隊在紅豆山隧道所積累的經驗,這次就能在川藏鐵路中發揮作用了?,F在,蘇培東和團隊成員在平均海拔四五千米的川藏高原地域,背著設備,每天徒步七八公里,找數據,做監測,綜合分析。

“雖然遠離了都市的繁華,終日與山水為伴,在危機中揮灑著汗水與青春。但這份責任和榮譽,讓我們把不可能變成可能,把天塹變通途?!?/P>

《中國教育報》2019年06月10日第7版 

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