在云南臨滄境內(nèi)，無(wú)量山脈深處，富饒美麗。大多數(shù)人知道無(wú)量山，是緣于金庸的武俠小說(shuō)《天龍八部》主人公段譽(yù)隨普洱茶商馬五德來(lái)到無(wú)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(méi)有想到的是有一條世界罕見(jiàn)的含8種毒氣的萬(wàn)米地下在建隧道——紅豆山隧道正在神速而艱難的向前推進(jìn)。
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條中緬國(guó)際大通道，因此紅豆山隧道屬中緬國(guó)際大通道的控制性工程。紅豆山隧道的順利貫通，對(duì)“一帶一路”經(jīng)貿(mào)合作與友好往來(lái)起到關(guān)鍵性的促進(jìn)作用。
隧道于2016年開(kāi)工，預(yù)計(jì)2020年貫通。待大臨鐵路通車營(yíng)運(yùn)后，坐火車通過(guò)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(shù)千名建設(shè)者夜以繼日的工作4年多才能實(shí)現(xiàn)，因其建設(shè)難度巨大被譽(yù)為全線“最難打的隧道”。
在這場(chǎng)攻堅(jiān)戰(zhàn)中，來(lái)自西南石油大學(xué)的蘇培東教授的科研團(tuán)隊(duì)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(xiàn)。
蘇培東教授（曹正 攝）
致命毒氣成阻礙
作為西南石油大學(xué)地質(zhì)工程與地質(zhì)災(zāi)害防治研究所所長(zhǎng)，蘇培東教授最早接觸到隧道工程有毒有害氣體預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，是在1997年。“石油和天然氣在油氣勘探開(kāi)發(fā)的過(guò)程中是資源，是好東西；但如果出現(xiàn)在隧道工程中，很容易引發(fā)隧道工程次生災(zāi)害。我就以此作為方向，開(kāi)始了長(zhǎng)達(dá)十年的潛心研究，并形成一系列的科研成果。”
2007年，蘭渝鐵路的建設(shè)遇到了穿越紅層地區(qū)的難題。為了避免建設(shè)悲劇重現(xiàn)，建設(shè)方主動(dòng)找到了蘇培東。無(wú)巧不成書，蘇培東團(tuán)隊(duì)十年的研究成果——非煤系地層高瓦斯隧道的成因，評(píng)價(jià)方法和計(jì)算模型恰好可以運(yùn)用到這項(xiàng)工程中。事實(shí)也證明，蘇培東的研究成果在多條隧道的施工生產(chǎn)中取得了不錯(cuò)的成效。
從此，蘇培東帶領(lǐng)著團(tuán)隊(duì)在該領(lǐng)域一鳴驚人。工程建設(shè)方面臨類似棘手的問(wèn)題，第一個(gè)想到的就是蘇培東。
千百年來(lái)，莽莽無(wú)量山的傳說(shuō)從來(lái)就沒(méi)有少過(guò)，唯獨(dú)這山?jīng)]有路。這一次，由于無(wú)量山脈內(nèi)部地質(zhì)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(jiàn)。
蘇培東在紅豆山隧道施工現(xiàn)場(chǎng)
這些有毒氣體像是困在一個(gè)個(gè)氣球中，隱藏在無(wú)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(huì)爆發(fā)出來(lái)，對(duì)施工人員造成生命威脅。“致命毒氣球”的潛伏，高溫、涌水、突泥等多種險(xiǎn)情伴隨著整個(gè)施工過(guò)程，一直讓人神經(jīng)緊繃不敢懈怠。
2017年，剛進(jìn)場(chǎng)一年的施工團(tuán)隊(duì)，因?yàn)閷?duì)隧道內(nèi)有毒氣體研判不足，處理經(jīng)驗(yàn)不足，導(dǎo)致紅豆山隧道爆發(fā)了一次氣體爆突事故。隨后，三分之二的員工申請(qǐng)撤離工地，項(xiàng)目隨即陷入了停滯。
面對(duì)如此困難的處境，地質(zhì)專家給出的鑒定報(bào)告是：沒(méi)有任何現(xiàn)成經(jīng)驗(yàn)可以借鑒。
蘇培東指導(dǎo)科研團(tuán)隊(duì)分析樣本數(shù)據(jù)（曹正 攝）
此時(shí)，施工團(tuán)隊(duì)想到了蘇培東。“蘇教授的團(tuán)隊(duì)既有健全的理論依據(jù)，又有豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在業(yè)內(nèi)也有很大的知名度和認(rèn)可度。我們相信他。”建設(shè)方中鐵十局大臨鐵路項(xiàng)目部經(jīng)理趙宇說(shuō)。
面對(duì)這一世界難題，蘇培東教授并沒(méi)有因此而退縮，第一時(shí)間受邀擔(dān)任專家組的負(fù)責(zé)人。
艱難挺進(jìn)“紅豆山”
經(jīng)過(guò)勘測(cè)，紅豆山隧道有毒有害氣體極高度危險(xiǎn)區(qū)域達(dá)到5764米，占隧道總長(zhǎng)的70%以上。
“隧道施工遇非煤系有害氣體的事例在國(guó)外也比較罕見(jiàn)，目前未能查閱到相關(guān)論證資料，因此與同標(biāo)段的其它隧道相比，其難度更上了一個(gè)層級(jí)。”施工技術(shù)人員李冬冬說(shuō)。
如何有效避免或減少非煤系有害氣體對(duì)隧道工程施工的影響，這成為蘇培東和團(tuán)隊(duì)需要解決的第一個(gè)難題。
“紅豆山隧道罕見(jiàn)的地質(zhì)環(huán)境條件加上氣體成分的復(fù)雜多變，已超出目前地質(zhì)勘察技術(shù)的認(rèn)知水平，無(wú)直接的文獻(xiàn)作為參考依據(jù)，其防治措施仍處于研究摸索階段。這就意味著，我們無(wú)法從過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)技術(shù)中獲得更多幫助。”趙宇說(shuō)。
沒(méi)有路子可尋，沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)可找，在未知中探索，在黑暗中前行。蘇培東團(tuán)隊(duì)的每一步都極為艱難，勇敢大步向前的同時(shí)更小心翼翼地摸著石頭過(guò)河。
隧道施工現(xiàn)場(chǎng)
團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)勘探發(fā)現(xiàn)，隧道內(nèi)8種有毒有害氣體復(fù)雜多樣，形成機(jī)制難以把握。“在實(shí)際監(jiān)測(cè)中，我們發(fā)現(xiàn)即使同樣一種氣體，在隧道的不同階段、不同地層中隨機(jī)分布，毫無(wú)規(guī)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。”蘇培東表示，這給毒氣的監(jiān)測(cè)帶來(lái)了極大的挑戰(zhàn)。
以往的老設(shè)備只能檢測(cè)一種氣體，而且檢測(cè)結(jié)果的濃度不準(zhǔn)，精度不高，容易造成誤判。
“除去檢測(cè)效率低下的問(wèn)題，設(shè)備笨重也給施工帶來(lái)一定的麻煩，每次檢測(cè)都需要帶上不同的儀器穿過(guò)狹長(zhǎng)而逼仄的隧道，光是攜帶設(shè)備已經(jīng)很費(fèi)事，更別說(shuō)還要在復(fù)雜地形進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)地檢測(cè)。”在紅豆山隧道工程中堅(jiān)守了一年的西南石油大學(xué)研三學(xué)生陳浩棟回憶說(shuō)。
為了解決這個(gè)難題，蘇培東帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)半年之久，自主研發(fā)和制作一套新的設(shè)備，解決了監(jiān)測(cè)難題。
隧道施工現(xiàn)場(chǎng)
“過(guò)去只能八個(gè)設(shè)備一起上陣，現(xiàn)在一套設(shè)備就夠了。”陳浩棟介紹，新設(shè)備不僅可以同時(shí)測(cè)出8種氣體，還可以根據(jù)隧道的具體情況來(lái)不斷調(diào)試設(shè)備的靈敏度、量程、氣體類型等各方面的數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)傳輸和評(píng)測(cè)后，就能實(shí)時(shí)接收到信息，極大縮減了評(píng)測(cè)時(shí)間，對(duì)整個(gè)工程的高效率完成起到了關(guān)鍵性的作用。
在此基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)在隧道非煤系有害氣體區(qū)段施工關(guān)鍵技術(shù)開(kāi)展科技研究，取得了創(chuàng)新性突破，可對(duì)有害氣體進(jìn)行超前探測(cè)、防突檢測(cè)和監(jiān)測(cè)。
向川藏鐵路進(jìn)軍
目前，紅豆山隧道施工已經(jīng)突破3000米。蘇培東教授團(tuán)隊(duì)的技術(shù)創(chuàng)新、解決方法將全面應(yīng)用于后面2000米的隧道建設(shè)當(dāng)中。
“蘇教授所帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)功不可沒(méi)。通過(guò)2年的經(jīng)驗(yàn)積累，紅豆山隧道的施工在前期地質(zhì)預(yù)報(bào)、電鉆孔等多方面新技術(shù)的應(yīng)用更加?jì)故臁！?趙宇說(shuō)。
今年6月，團(tuán)隊(duì)基于紅豆山隧道施工的第一批專利和學(xué)術(shù)論文即將發(fā)表，今年底，涉及6項(xiàng)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(chuàng)新，敢于打破常規(guī)。只要這樣，我們才能更好的認(rèn)識(shí)這個(gè)世界。紅豆山隧道工程就是最好的例子。”蘇培東教授介紹說(shuō)，“以前在淺地表出現(xiàn)的有害氣體，我們傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為完全是有機(jī)成因，但這次紅豆山隧道出現(xiàn)的8種有害氣體，說(shuō)明了有害氣體的出現(xiàn)也有無(wú)機(jī)成因。”
蘇培東教授帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在遼西北供水二期工程朝陽(yáng)支線隧洞施工現(xiàn)場(chǎng)
科學(xué)研究無(wú)止境。
蘇培東并不滿足現(xiàn)在所取得成績(jī)，在紅豆山隧道新一輪技術(shù)創(chuàng)新中，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)正加緊研制監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)更準(zhǔn)、性能更安全的毒氣監(jiān)測(cè)設(shè)備——無(wú)人自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備。
“無(wú)人自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備的成功研發(fā)，將不再需要人工進(jìn)入到危險(xiǎn)隧道進(jìn)行搜集信息，機(jī)器設(shè)備將自動(dòng)對(duì)周圍環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)，把監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)反饋回來(lái)，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，從而完成整個(gè)的探查工作。”
無(wú)人自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備的使用，這不僅對(duì)紅豆山隧道工程的安全施工和順利貫通帶來(lái)積極影響，還對(duì)于整個(gè)氣體安全評(píng)估領(lǐng)域產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。
目前，蘇培東帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)正積極投身于川藏鐵路的建設(shè)當(dāng)中。川藏線在國(guó)際史上最大最難的重點(diǎn)工程，建設(shè)中所面臨的挑戰(zhàn)也是世界絕無(wú)僅有的。
據(jù)蘇培東介紹，川藏鐵路和紅豆山隧道都處于活動(dòng)斷裂帶附近，構(gòu)造復(fù)雜區(qū)域、巖漿作用、地?zé)崃黧w、變質(zhì)作用等都很強(qiáng)烈，建設(shè)難度可想而知。川藏線海拔高達(dá)3000米以上，在此環(huán)境下，有害氣體對(duì)人的危害也就越大，對(duì)工程建設(shè)影響也就越大。
蘇培東團(tuán)隊(duì)在紅豆山隧道所積累的經(jīng)驗(yàn)，這次就能在川藏鐵路中發(fā)揮作用了。現(xiàn)在，蘇培東和團(tuán)隊(duì)成員在平均海拔四五千米的川藏高原地域，背著設(shè)備，每天徒步七八公里，找數(shù)據(jù)，做監(jiān)測(cè)，綜合分析。
“雖然遠(yuǎn)離了都市的繁華，終日與山水為伴，在危機(jī)中揮灑著汗水與青春。但這份責(zé)任和榮譽(yù)，讓我們把不可能變成可能，把天塹變通途。”（曹正 大學(xué)生全媒體中心 王金健 殷舒琪 王淇 本文圖片除署名外，均由受訪者提供）
蘇培東的研究成果兩次得到央視新聞?lì)l道的采訪報(bào)道，以及中國(guó)教育報(bào)的人物通訊報(bào)道
