科技日報(bào)記者 都芃
從青海省海南藏族自治州共和縣出發(fā)，一路向西南方向行駛，有一條全長635公里、直達(dá)玉樹藏族自治州的高速公路。它是被譽(yù)為“國際凍土工程新的里程碑”的青海共玉高速公路，也是青藏高原多年凍土區(qū)首條高速公路。
主持設(shè)計(jì)這條高速公路的是中國交通建設(shè)集團(tuán)有限公司首席專家、總工程師汪雙杰。今年他憑借在凍土工程領(lǐng)域取得的突破性成果，獲得第十五屆光華工程科技獎。
日前，汪雙杰接受科技日報(bào)記者采訪，講述了他40余年扎根高原、甘當(dāng)凍土研究“鋪路石”的艱辛歷程。
“有義務(wù)為國家發(fā)展做些事情”
記者：您最初是怎樣與凍土工程結(jié)緣的？
汪雙杰：1983年，我從西安公路學(xué)院（現(xiàn)長安大學(xué)）公路工程專業(yè)畢業(yè)，被分配到原交通部第一公路勘察設(shè)計(jì)院擔(dān)任技術(shù)員。次年春天，我被單位派去喀喇昆侖山，勘察設(shè)計(jì)一條位于海拔4700米、多年凍土區(qū)的邊防公路。這是我第一次接觸凍土。
記者：您從平原地區(qū)來到高海拔地區(qū)，有沒有感到不適應(yīng)？
汪雙杰：我之前從來沒去過高原，一上高原就開始頭疼。當(dāng)時，我以為只是普通感冒，后來才知道是高原反應(yīng)，過了一段時間才逐漸適應(yīng)。高原條件很艱苦。白天超強(qiáng)的紫外線曬得人臉、手脫皮，晚上睡在帆布帳篷里，甚至連基本的飲用水都沒有，只能用鐵皮桶打雪水回來，融化以后喝。我還落下了鼻炎的病根，因?yàn)槊刻於荚诨覊m中作業(yè)，鼻子怎么洗也洗不干凈。
當(dāng)時雖然條件艱苦，但我在施工現(xiàn)場堅(jiān)守了一年多，順利完成了單位交給的任務(wù)。
記者：這些經(jīng)歷對您后來的職業(yè)生涯產(chǎn)生了怎樣的影響？
汪雙杰：可以說，那次經(jīng)歷給我的整個職業(yè)生涯奠定了基調(diào)。當(dāng)時，我們看到高原上部分公路沒有路基，砂石路面都不多，交通狀況比較落后。為了修建公路，一批解放軍戰(zhàn)士長期駐扎在高原。這群年輕的戰(zhàn)士和我們年齡相仿，但他們肩負(fù)著非常重的任務(wù)，沒日沒夜地?fù)尮て凇乃麄兩砩?，我第一次深刻感受到頑強(qiáng)拼搏、甘當(dāng)路石的“兩路”精神，備受鼓舞，也希望成為和他們一樣的人。國家培養(yǎng)了我，我具備這個能力，就有義務(wù)為國家發(fā)展做些事情。后來我就選擇扎根高原、鉆研凍土。
記者：您真正開始深入研究凍土是從哪項(xiàng)工程開始？
汪雙杰：那就不得不提青藏公路工程了。20世紀(jì)50年代，青藏公路通車，成為當(dāng)時最便利的進(jìn)藏通道。不過隨著使用時間增加，公路下部分凍土開始融化，致使公路大面積坍塌。尤其到了20世紀(jì)70年代后，為了硬化路面，公路大面積鋪設(shè)了瀝青。瀝青路面就像太陽板一樣，吸收大量熱，進(jìn)一步加劇下層凍土融化，導(dǎo)致路面、路基坍塌更為嚴(yán)重。圍繞青藏公路凍土的這一系列問題，我所在團(tuán)隊(duì)開展了大量凍土監(jiān)測和病害調(diào)查，獲得了非常寶貴的第一手資料，為長期研究凍土變化規(guī)律提供了重要數(shù)據(jù)。后來，這些數(shù)據(jù)資料為解決青藏鐵路建設(shè)中遇到的凍土難題也提供了重要參考。
“只能從零開始、白手起家”
記者：共玉高速公路是青藏高原多年凍土區(qū)首條高速公路。它的凍土問題和青藏公路相比，有哪些不同？
汪雙杰：在解決青藏公路的凍土問題時，我們主要針對已經(jīng)出現(xiàn)的凍土危害，找出可行的解決辦法，在可接受的成本內(nèi)，最大限度延長道路的壽命。而共玉高速公路是一條全新的高原公路，我們在建設(shè)前就要充分考慮各類可能出現(xiàn)的凍土問題，并采取針對性措施進(jìn)行預(yù)防。
記者：在共玉高速公路建設(shè)過程中，您和團(tuán)隊(duì)遇到了哪些技術(shù)難點(diǎn)？
汪雙杰：首先，作為一條高速公路，共玉高速公路具有“寬、厚、黑”的特點(diǎn)。其路基寬度較大，超過24.5米，而路基越寬吸熱越多。它的路面厚度約是普通公路的3倍，而路面越厚越不易散熱。同時，共玉高速公路路面鋪筑大量瀝青，黑色路面強(qiáng)吸熱、高儲熱。
除此之外，共玉高速公路位于凍土退化嚴(yán)重的青藏高原東部邊緣地區(qū)，我們要盡可能減少施工對區(qū)域生態(tài)環(huán)境的影響。除了研究當(dāng)?shù)刈匀粭l件，我們還必須考慮在全球變暖的背景下，整條公路地基未來的能量平衡問題。
記者：當(dāng)時，國際上有先例供借鑒嗎？
汪雙杰：我們一無資料可考，二無經(jīng)驗(yàn)可循。美國、加拿大、俄羅斯等國的多年凍土層大都在高緯度，凍土相對穩(wěn)定，且大多數(shù)地區(qū)人煙稀少，因此這些國家沒有修筑高等級公路的需求和先例。我們只能從零開始、白手起家。
記者：您和團(tuán)隊(duì)成員是怎樣解決上述難題的？
汪雙杰：想解決好可能遇到的種種問題，就要徹底搞清楚凍土區(qū)公路出現(xiàn)地基大融沉的機(jī)制、原理。我們圍繞相關(guān)問題，搭建起當(dāng)時全球最大的室內(nèi)模型，再將從模型得到的數(shù)據(jù)拿到現(xiàn)場驗(yàn)證，并基于相關(guān)數(shù)據(jù)總結(jié)出了一套參數(shù)體系，然后通過反復(fù)試驗(yàn)、模擬，摸清體系中的關(guān)鍵參數(shù)，最終建立起一個凍土工程的能量平衡理論體系。
有了這個理論體系，我們就可以計(jì)算出在全球變暖的背景下，高速公路路基和路面吸熱、導(dǎo)熱情況，掌握其熱量傳遞規(guī)律，并以此為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)出一整套工程施工技術(shù)。
記者：具體有哪些創(chuàng)新性技術(shù)應(yīng)用？
汪雙杰：我們在建設(shè)過程中采用了通風(fēng)換氣、隔離遮蓋、熱量傳導(dǎo)等技術(shù)。比如，為了讓冷空氣帶走路基內(nèi)的熱量，我們在部分路段的路基結(jié)構(gòu)體內(nèi)埋設(shè)了直徑不等的通風(fēng)管。此外，我們利用新技術(shù)，用塊石堆積出部分路段的路基，以保證良好的通風(fēng)散熱效果，維持凍土層的凍結(jié)狀態(tài)。
記者：從青藏公路到共玉高速公路，您和團(tuán)隊(duì)在凍土研究方面取得了哪些進(jìn)步？
汪雙杰：具體來說，我們從了解凍土危害現(xiàn)象到掌握凍土危害機(jī)理，從被動處理凍土危害到主動防控，從掌握基本應(yīng)對凍土的技術(shù)方法到建立完整理論體系。可以說，隨著共玉高速公路的建成，我國凍土區(qū)公路施工技術(shù)也實(shí)現(xiàn)了迭代。
記者：共玉高速公路在國際凍土工程領(lǐng)域處于什么水平？
汪雙杰：在建設(shè)工期短、投資有限的情況下，這條高速公路能夠順利建成，許多國際凍土工程專家覺得難以置信。他們在實(shí)地考察后都被我們的成果折服了。共玉高速公路被國際凍土工程界譽(yù)為“國際凍土工程新的里程碑”，可以算是凍土工程中的“喜馬拉雅”了。
“用‘兩路’精神引導(dǎo)年輕人成長”
記者：您參與了哪些凍土工程領(lǐng)域人才培養(yǎng)工作？
汪雙杰：近幾年，我們培養(yǎng)了一批年輕的凍土科研人才，建設(shè)了中國公路凍土工程的人才集群和梯隊(duì)。我先后主導(dǎo)創(chuàng)立了“高寒高海拔地區(qū)道路工程安全與健康”國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、“多年凍土區(qū)公路建設(shè)與養(yǎng)護(hù)技術(shù)”交通行業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等科研機(jī)構(gòu)，為人才發(fā)展搭建平臺。目前，我們團(tuán)隊(duì)總?cè)藬?shù)約為170人，其中60%是青年人才。
記者：您被譽(yù)為我國凍土工程領(lǐng)域第二代領(lǐng)軍人才。目前第三代人才成長狀況如何？
汪雙杰：我國凍土工程領(lǐng)域第三代人才年齡普遍在40歲左右。他們大多參與過我國不同階段的凍土工程研究，有很好的理論和實(shí)踐基礎(chǔ)，是在實(shí)際工程中成長起來的。除此之外，他們和我們當(dāng)年從頭摸索、白手起家不同，如今相關(guān)研究體系已經(jīng)較為完善，因此成長速度非?？?。
記者：凍土工程一般位于高寒、高海拔地區(qū)，工作條件艱苦。您認(rèn)為如何才能留住凍土工程的高素質(zhì)人才？
汪雙杰：凍土項(xiàng)目進(jìn)行時，研究人員通常要駐扎在施工現(xiàn)場大半年，確實(shí)很艱苦。我經(jīng)常跟團(tuán)隊(duì)里年輕人說，苦能鍛煉人也能考驗(yàn)人，搞凍土研究先得過吃苦這一關(guān)。所以對于培養(yǎng)凍土領(lǐng)域人才，知識技術(shù)傳授是一方面，更重要的是精神信念方面的教育。
我在與青年科研人員的相處中，格外注重培養(yǎng)他們的奉獻(xiàn)精神，用“兩路”精神引導(dǎo)年輕人成長。我經(jīng)常對他們講，要認(rèn)準(zhǔn)一個方向，打一口深井。我希望他們把凍土工程作為一項(xiàng)事業(yè)，投身其中，為之奉獻(xiàn)。
除此以外，我認(rèn)為相關(guān)部門要為人才成長創(chuàng)造更優(yōu)質(zhì)的條件，例如暢通上升通道、提供具有競爭力的福利待遇等。
記者：您覺得應(yīng)該如何高效培養(yǎng)工程類青年人才？
汪雙杰：工程最終是奔著解決實(shí)際問題去的，工程類人才必須深入一線才能成長。一有工程開建，我就讓年輕人參與其中，使他們有上手的機(jī)會。否則理論和模型做得再好、再精細(xì)，碰到大尺度工程，還是會有許多問題無法解決。
記者：目前，凍土工程領(lǐng)域最需要哪類人才？
汪雙杰：我認(rèn)為目前最需要復(fù)合型人才。凍土工程涉及很多學(xué)科。我們大量的工作基于數(shù)學(xué)建模，需要研究人員具有較好的數(shù)學(xué)功底。而在建設(shè)過程中，我們還常會遇到流體力學(xué)、空氣動力學(xué)、傳熱學(xué)等領(lǐng)域的問題，需要從業(yè)人才有深厚的物理學(xué)基礎(chǔ)。此外，高原地區(qū)應(yīng)用的建筑材料和平原地區(qū)用的有所不同，這需要研究人員掌握與材料相關(guān)的物理和化學(xué)知識。我們實(shí)驗(yàn)室目前正在大力培養(yǎng)這類人才。
記者：接下來，您和團(tuán)隊(duì)希望在哪些方面進(jìn)行突破？
汪雙杰：我們希望能夠最終打通京藏高速。目前，京藏高速還有最后一段——從青海格爾木到西藏那曲的路段沒有打通。京藏高速是國家高速公路網(wǎng)的“收官之作”，我相信它一定能夠建成。
除此以外，我們還希望把我國先進(jìn)的凍土工程技術(shù)應(yīng)用到世界其他地區(qū)，甚至極地地區(qū)，讓中國的凍土工程造福世界人民。
