編者按

上一期，我們的稿件 向上智庫 | 川藏鐵路世紀故事 —— 一個跨越三個世紀的戰(zhàn)略工程 （上）算是把川藏鐵路的來龍去脈給捋清楚了，網(wǎng)友給出了極高的評價：

下期，在網(wǎng)友的催促下如約而至，依然還是向上智庫成員 —— 紫青神焰，為大家硬核解析到底川藏鐵路的難度有多大？它的建設(shè)將促進哪些科學(xué)技術(shù)的發(fā)展？

▼

△ 川藏鐵路及沿線地區(qū)圖

全線平均海拔3800米，相對高差4000～6000余米，特別巨大。用形象的話來說，就是要修巨型過山車。而矛盾的是，不像公路可以大坡，鐵路，尤其是要具有貨運功能的鐵路，一般情況最大限制坡度不能超過8‰。因為情況特殊，最后川藏鐵路采用了限制坡度20‰的設(shè)計方案才能克服巨大高差的挑戰(zhàn)，后續(xù)只能通過機車方面的特殊安排，如雙機牽引、超大功率牽引機車或者前拖后推的特殊方式來勉強解決。即便如此，通過螺旋形隧道爬高到雪山埡口，又降落到深谷架橋也困難重重，還需要各個環(huán)節(jié)的科技創(chuàng)新和技術(shù)攀峰來實現(xiàn)。

△ 川藏鐵路沿線地形地勢圖

△ 川藏鐵路區(qū)域大地構(gòu)造

沿線通過的可進行鐵路建設(shè)的廊道都是高山深谷，垂直高差最大達到4000米。高邊坡容易形成滑坡和系列次生災(zāi)害，2018年10月10日川藏交界處白格地區(qū)發(fā)生高位滑坡，導(dǎo)致金沙江斷流，形成白格堰塞湖，13日堰塞湖潰壩，沖毀了下游300多座橋梁，造成巨大損失。

△ 金沙江白格滑坡-堰塞湖災(zāi)后無人機影像，圖據(jù)：成都理工大學(xué)

一旦遇上強降雨，全線類似的邊坡容易引發(fā)大型泥石流。歷史上形成的古滑坡滑舌不穩(wěn)定，路基不能建設(shè)在這樣的基礎(chǔ)上，容易產(chǎn)生塌方、路基錯動等大險情。沿線冰川、冰湖遍布，融水和冰湖潰決的風(fēng)險極大。

考慮到這樣的地表條件對后續(xù)更長時間的持續(xù)運營造成巨大威脅，導(dǎo)致川藏鐵路最終的選線采用了盡量避免走地表、高橋位的思路，85%左右的隧道比例和95%的橋隧比例，把川藏鐵路修成了一條巨型地鐵。

在川藏鐵路放棄地表行走，大部分鉆入地層之后，困難也仍然巨大，特別是建造階段的挑戰(zhàn)巨大，科學(xué)選線保證了運營期風(fēng)險降低；極深埋深的隧道導(dǎo)致建造費用超大，建造時間超長；高地?zé)帷⒏叩貞?yīng)力，會導(dǎo)致施工過程產(chǎn)生高達80-100℃的施工條件，巖爆威脅施工人員和設(shè)備；穿越大斷裂帶，軟巖大變形，會導(dǎo)致成洞困難，洞內(nèi)垮塌；隧道涌水、凍土地質(zhì)、有毒氣體等工程和鐵路建設(shè)領(lǐng)域的一切問題，川藏鐵路都要一一經(jīng)歷。

△ 重點橋梁工程概覽表，圖據(jù)：基建通

圍繞川藏鐵路高起點高標準高質(zhì)量發(fā)展中的若干關(guān)鍵管理問題開展突破性研究，在理論創(chuàng)新基礎(chǔ)上為國家有關(guān)部門制定相關(guān)政策提供咨詢建議，國家自然科學(xué)基金委員會在2019年第2期應(yīng)急管理項目《面向復(fù)雜艱險環(huán)境的川藏鐵路建設(shè)工程管理機制研究》中提出課題研究方向：

載人航天、航空母艦、大飛機、巨型水電站、南水北調(diào)、核電站等屬于各行業(yè)的巨系統(tǒng)工程，交通領(lǐng)域的巨系統(tǒng)工程就看川藏鐵路。以國家鐵路公司企業(yè)主體為牽頭單位，集合全國地質(zhì)、防災(zāi)、勘察設(shè)計、工程建設(shè)、機車建造、自然生態(tài)保護的科技創(chuàng)新力量技術(shù)攻關(guān)及施工和建造，是對中國工程和交通領(lǐng)域的一次考驗，將為國內(nèi)新藏、滇藏，成都-格爾木、甘藏鐵路，中巴、中尼鐵路公路等后續(xù)巨型交通工程項目提供示范和參考。為 “ 一帶一路 ” 戰(zhàn)略下的中國工程和交通力量走向南美洲兩洋鐵路、非洲跨洋鐵路改造提升以及俄羅斯莫斯科-葉卡捷琳堡高鐵提供巨系統(tǒng)工程管理經(jīng)驗。

鐵路公路大概有選線、設(shè)計、施工、運營四個階段，對于復(fù)雜山區(qū)條件下的鐵路，地質(zhì)和自然災(zāi)害防治研究和支持工作貫穿始終。

選線階段的第一大原則是地質(zhì)選線，通過提前摸清交通廊道上的各種不良地質(zhì)及可能的自然災(zāi)害發(fā)生位置，將幫助選出最優(yōu)的線路宏觀走向和細節(jié)線位布置，提前繞避災(zāi)害風(fēng)險地區(qū)和自然保護區(qū)等環(huán)境敏感地區(qū)。

設(shè)計和施工階段，能為細節(jié)部位的中小型地質(zhì)問題治理，施工防災(zāi)進行支持。

運營階段，對地表露出段落周圍環(huán)境的實時監(jiān)控和預(yù)警提供可行方案。

此前國內(nèi)僅有成蘭鐵路、大瑞鐵路、中老鐵路等復(fù)雜山區(qū)鐵路進行了初步的有限協(xié)作嘗試，川藏鐵路是第一次從總體上、超前地進行了系統(tǒng)的地質(zhì)和自然災(zāi)害防治全線專題研究和全流程支持，將為國內(nèi)國外后續(xù)復(fù)雜山區(qū)交通項目提供經(jīng)驗，甚至從制度層面做出探索和規(guī)范。

△ 川藏鐵路沿線地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育分布圖

公路鐵路的勘察設(shè)計是中國的強項，以往的勘察設(shè)計選線之初，多是由地勘人員通過地圖選線、步行到無人區(qū)實地作業(yè)、測量和地質(zhì)取樣等操作，耗費時間長、人力使用多。

本次川藏鐵路首次利用衛(wèi)星、無人機、機載激光掃描雷達等空天技術(shù)，以三維空間立體方式進行交通廊道宏觀比選和排除，顯著地減少了實地測量的工作量，提升了復(fù)雜山區(qū)、無人區(qū)勘察設(shè)計的效率。

△ 基于北斗/GNSS系統(tǒng)的“空天地”一體化綜合勘察及技術(shù)應(yīng)用體系，圖據(jù)：中鐵二院青年

在工程建設(shè)部分，對復(fù)雜山區(qū)、無人區(qū)的“大臨建”工程的認知進一步提高，超前系統(tǒng)性地進行施工便道、橋梁、供電和通訊設(shè)施的新建和改造，為川藏鐵路真正全面開工提供了重要保障和基礎(chǔ)條件。

對臨時永久相結(jié)合的設(shè)施進行統(tǒng)籌規(guī)劃建設(shè)，確保施工階段和運營階段的科學(xué)合理用地，棄渣妥善處置和最大程度的環(huán)境保護，為沿線合理使用鐵路建設(shè)留存的設(shè)施設(shè)備提供了長遠安排。在地質(zhì)和自然災(zāi)害防治專題研究指導(dǎo)下，施工單位吸納全國橋隧建造經(jīng)驗進行施工，也便于集成相關(guān)工程建造技術(shù)。

通過高鐵的大發(fā)展，中國的橋梁技術(shù)有了長足的發(fā)展，以同濟大學(xué)、西南交大、中鐵大橋院、中鐵二院為代表的橋梁設(shè)計中堅力量已經(jīng)有巨大的成果，然而川藏鐵路怒江特大橋、大渡河特大橋、金沙江特大橋等超難單體項目仍然為科技和工程單位提出了新挑戰(zhàn)。

以最難的怒江特大橋為例，怒江兩岸很難選擇出地質(zhì)條件良好的橋位，超高邊坡的現(xiàn)實極難找出橋基的落點位置；同時超大的跨度是中國鐵路建設(shè)從來沒有過的。根據(jù)最近的消息，怒江特大橋在眾多單位的合作下，僅找到丟攻、加臘兩個可行橋位，經(jīng)過多次比選后，選擇了丟攻高橋位懸索橋方案，跨度組合為80M+1064M+80M。大橋建成后橋面離谷底江面高度超過620米，比上海中心大廈差不多高。同時深谷大橋還面臨嚴重的風(fēng)環(huán)境挑戰(zhàn)，大風(fēng)對鐵路橋的擾動，以及引發(fā)的共振問題需要專題研究和解決。

△ 怒江特大橋建成效果圖，圖據(jù)：基建通

中國已建在建的鐵路超長隧道有大瑞鐵路高黎貢山隧道（34.5公里），青藏鐵路新關(guān)角隧道（32.69公里），廣惠城際松山湖隧道（38.81公里），廣深港高鐵深港隧道（35.65），而規(guī)劃建設(shè)的鐵路里面，川藏鐵路的隧道群是隨手一個都是20公里以上。

△ 重點隧道工程概覽表，圖據(jù)：基建通

青藏鐵路使用的是高原大功率內(nèi)燃機車，川藏既然是電氣化鐵路，自然會使用大功率電力機車。由于前述高差挑戰(zhàn)和高原海拔功率降低的原因，川藏鐵路的客貨機車必然是需要完全重新研制生產(chǎn)的新型大功率機車，這對中國機車技術(shù)又是一次巨大的考驗。同時，由于一直在上坡下坡，列車的啟動技術(shù)，特別是可靠的制動技術(shù)，坡道防溜滑技術(shù)。車內(nèi)供氧、排污和高原適應(yīng)技術(shù)等都將為中國機車技術(shù)提出種種新的攻關(guān)目標。

△ 拉林鐵路采用的復(fù)興號高原內(nèi)電雙源動車組，圖據(jù)：中國鐵路

川藏鐵路建成后的持續(xù)運營期內(nèi)，環(huán)境和自然災(zāi)害監(jiān)控預(yù)警技術(shù)、站線實時監(jiān)控系統(tǒng)、應(yīng)急救援、超長隧道通風(fēng)和救援、高原防雷、防風(fēng)、防汛、防極端寒冷、防暴雪技術(shù)等，都需要全國科技行業(yè)提出高效可靠的技術(shù)方案，以支撐川藏鐵路后續(xù)穩(wěn)定和安全運營。

相信川藏鐵路設(shè)計建造后，中國基建和工程水平將由此邁上一個新臺階，在全世界范圍內(nèi)傲視群雄，為后續(xù)對外的投資和推廣提供實力和資質(zhì)證明。

2、 同時先期建成的川藏鐵路的拉薩林芝段應(yīng)盡快啟動復(fù)線化和全面電氣化擴能改造；成都至雅安段應(yīng)啟動升級200公里時速的擴能改造；川藏鐵路引入成都天府站線路應(yīng)盡快啟動建設(shè)；成都天府站TOD項目作為川藏鐵路的門面，應(yīng)高標準納入成都-自貢-宜賓高鐵項目進行超前投資，作為中國鐵路新時代形象重點投資和打造。前述項目應(yīng)結(jié)合川藏鐵路全線通車時間保證全線統(tǒng)一標準同步開通，避免區(qū)段瓶頸的出現(xiàn)。

3、 應(yīng)統(tǒng)籌規(guī)劃波密-然烏等重要支線項目，形成川藏鐵路魚骨型網(wǎng)絡(luò)。應(yīng)結(jié)合沿邊鐵路規(guī)劃，盡快將滇藏線未建路段開工。盡快論證上馬中尼、新藏鐵路。

4、 同時，考慮到路網(wǎng)機動性和安全性的需要，成都-格爾木鐵路，西寧-玉樹-昌都鐵路等西部國土開發(fā)重點工程應(yīng)盡快提上議事日程。以共同配合川藏鐵路的建設(shè)，形成西部國土的骨干路網(wǎng)，滿足國土空白地區(qū)覆蓋，重要礦產(chǎn)資源開發(fā)，西部清潔能源建設(shè)和電力外送的需求，為青藏高原和新疆地區(qū)開發(fā)建設(shè)形成重要的基礎(chǔ)設(shè)施支撐。