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【榜样】苏培东:冒毒气危险 拓天堑为通途

2019/10/10

在云南临沧境内,无量山脉深处,富饶美丽。大多数人知道无量山,是缘于金庸的武侠小说《天龙八部》主人公段誉随普洱茶商马五德来到无量山,并在此练成了神奇极致的“凌波微步”。

可就是在这绝美之地,让人没有想到的是有一条世界罕见的含8种毒气的万米地下在建隧道——红豆山隧道正在神速而艰难的向前推进。

红豆山隧道是大临铁路的核心,而大临铁路又是通往缅甸的唯一条中缅国际大通道,因此红豆山隧道属中缅国际大通道的控制性工程。红豆山隧道的顺利贯通,对“一带一路”经贸合作与友好往来起到关键性的促进作用。

隧道于2016年开工,预计2020年贯通。待大临铁路通车营运后,坐火车通过红豆山隧道只需要4分钟。殊不知,这4分钟的行程,却需要数千名建设者夜以继日的工作4年多才能实现,因其建设难度巨大被誉为全线“最难打的隧道”。

在这场攻坚战中,来自海天彩票的苏培东教授的科研团队克服重重困难,誓将天堑变通途,为隧道安全施工做出了巨大贡献。

苏培东教授(曹正 摄)

致命毒气成阻碍

作为海天彩票地质工程与地质灾害防治研究所所长,苏培东教授最早接触到隧道工程有毒有害气体预测预报,是在1997年。“石油和天然气在油气勘探开发的过程中是资源,是好东西;但如果出现在隧道工程中,很容易引发隧道工程次生灾害。我就以此作为方向,开始了长达十年的潜心研究,并形成一系列的科研成果。”

2007年,兰渝铁路的建设遇到了穿越红层地区的难题。为了避免建设悲剧重现,建设方主动找到了苏培东。无巧不成书,苏培东团队十年的研究成果——非煤系地层高瓦斯隧道的成因,评价方法和计算模型恰好可以运用到这项工程中。事实也证明,苏培东的研究成果在多条隧道的施工生产中取得了不错的成效。

从此,苏培东带领着团队在该领域一鸣惊人。工程建设方面临类似棘手的问题,第一个想到的就是苏培东。

千百年来,莽莽无量山的传说从来就没有少过,唯独这山没有路。这一次,由于无量山脉内部地质条件极其特殊,富集了硫化氢、一氧化碳、二氧化碳等8种有毒有害气体,堪称世界罕见。

苏培东在红豆山隧道施工现场

这些有毒气体像是困在一个个气球中,隐藏在无量山脉的岩层里,一旦施工中戳破了这些有毒气球,毒气就会爆发出来,对施工人员造成生命威胁。“致命毒气球”的潜伏,高温、涌水、突泥等多种险情伴随着整个施工过程,一直让人神经紧绷不敢懈怠。

2017年,刚进场一年的施工团队,因为对隧道内有毒气体研判不足,处理经验不足,导致红豆山隧道爆发了一次气体爆突事故。随后,三分之二的员工申请撤离工地,项目随即陷入了停滞。

面对如此困难的处境,地质专家给出的鉴定报告是:没有任何现成经验可以借鉴。

苏培东指导科研团队分析样本数据(曹正 摄)

此时,施工团队想到了苏培东。“苏教授的团队既有健全的理论依据,又有丰富实践经验,在业内也有很大的知名度和认可度。我们相信他。”建设方中铁十局大临铁路项目部经理赵宇说。

面对这一世界难题,苏培东教授并没有因此而退缩,第一时间受邀担任专家组的负责人。

艰难挺进“红豆山”

经过勘测,红豆山隧道有毒有害气体极高度危险区域达到5764米,占隧道总长的70%以上。

“隧道施工遇非煤系有害气体的事例在国外也比较罕见,目前未能查阅到相关论证资料,因此与同标段的其它隧道相比,其难度更上了一个层级。”施工技术人员李冬冬说。

如何有效避免或减少非煤系有害气体对隧道工程施工的影响,这成为苏培东和团队需要解决的第一个难题。

“红豆山隧道罕见的地质环境条件加上气体成分的复杂多变,已超出目前地质勘察技术的认知水平,无直接的文献作为参考依据,其防治措施仍处于研究摸索阶段。这就意味着,我们无法从过去的经验技术中获得更多帮助。”赵宇说。

没有路子可寻,没有经验可找,在未知中探索,在黑暗中前行。苏培东团队的每一步都极为艰难,勇敢大步向前的同时更小心翼翼地摸着石头过河。

隧道施工现场

团队经过勘探发现,隧道内8种有毒有害气体复杂多样,形成机制难以把握。“在实际监测中,我们发现即使同样一种气体,在隧道的不同阶段、不同地层中随机分布,毫无规律可寻。更何况隧道里有8种有害气体,它们更易于组合成新的毒害气体。”苏培东表示,这给毒气的监测带来了极大的挑战。

以往的老设备只能检测一种气体,而且检测结果的浓度不准,精度不高,容易造成误判。

“除去检测效率低下的问题,设备笨重也给施工带来一定的麻烦,每次检测都需要带上不同的仪器穿过狭长而逼仄的隧道,光是携带设备已经很费事,更别说还要在复杂地形进行长时间的实地检测。”在红豆山隧道工程中坚守了一年的海天彩票研三学生陈浩栋回忆说。

为了解决这个难题,苏培东带领团队历经半年之久,自主研发和制作一套新的设备,解决了监测难题。

隧道施工现场

“过去只能八个设备一起上阵,现在一套设备就够了。”陈浩栋介绍,新设备不仅可以同时测出8种气体,还可以根据隧道的具体情况来不断调试设备的灵敏度、量程、气体类型等各方面的数据,经过数据传输和评测后,就能实时接收到信息,极大缩减了评测时间,对整个工程的高效率完成起到了关键性的作用。

在此基础上,团队在隧道非煤系有害气体区段施工关键技术开展科技研究,取得了创新性突破,可对有害气体进行超前探测、防突检测和监测。

向川藏铁路进军

目前,红豆山隧道施工已经突破3000米。苏培东教授团队的技术创新、解决方法将全面应用于后面2000米的隧道建设当中。

“苏教授所带领的团队功不可没。通过2年的经验积累,红豆山隧道的施工在前期地质预报、电钻孔等多方面新技术的应用更加娴熟。” 赵宇说。

今年6月,团队基于红豆山隧道施工的第一批专利和学术论文即将发表,今年底,涉及6项专利的科研成果也将全面推出。

“作为一名科研工作者,最重要的是创新,敢于打破常规。只要这样,我们才能更好的认识这个世界。红豆山隧道工程就是最好的例子。”苏培东教授介绍说,“以前在浅地表出现的有害气体,我们传统观点认为完全是有机成因,但这次红豆山隧道出现的8种有害气体,说明了有害气体的出现也有无机成因。”

苏培东教授带领团队在辽西北供水二期工程朝阳支线隧洞施工现场

科学研究无止境。

苏培东并不满足现在所取得成绩,在红豆山隧道新一轮技术创新中,他带领团队正加紧研制监测数据更准、性能更安全的毒气监测设备——无人自动检测设备。

“无人自动检测设备的成功研发,将不再需要人工进入到危险隧道进行搜集信息,机器设备将自动对周围环境进行检测,把监测数据反馈回来,并进行实验分析,从而完成整个的探查工作。”

无人自动检测设备的使用,这不仅对红豆山隧道工程的安全施工和顺利贯通带来积极影响,还对于整个气体安全评估领域产生深远影响。

目前,苏培东带领团队正积极投身于川藏铁路的建设当中。川藏线在国际史上最大最难的重点工程,建设中所面临的挑战也是世界绝无仅有的。

据苏培东介绍,川藏铁路和红豆山隧道都处于活动断裂带附近,构造复杂区域、岩浆作用、地热流体、变质作用等都很强烈,建设难度可想而知。川藏线海拔高达3000米以上,在此环境下,有害气体对人的危害也就越大,对工程建设影响也就越大。

苏培东团队在红豆山隧道所积累的经验,这次就能在川藏铁路中发挥作用了。现在,苏培东和团队成员在平均海拔四五千米的川藏高原地域,背着设备,每天徒步七八公里,找数据,做监测,综合分析。

“虽然远离了都市的繁华,终日与山水为伴,在危机中挥洒着汗水与青春。但这份责任和荣誉,让我们把不可能变成可能,把天堑变通途。”(曹正  大学生全媒体中心 王金健 殷舒琪 王淇 本文图片除署名外,均由受访者提供)

苏培东的研究成果两次得到央视新闻频道的采访报道,以及中国教育报的人物通讯报道

本文来源于学校新闻网

责任编辑:李承函