科技大讲堂

耗时8年才修通,这条536公里的公路为何这样难修?

  对于刚果(布)人民来说,在首都布拉柴维尔与大西洋边的出海口黑角之间修公路,是他们期盼已久的事情。

  上世纪,法国的公司曾尝试修建这条公路,但最终望而却步,并留下一句话:在马永贝森林修建公路是不可能的任务。

  如今,这一公路项目被中国攻克了。

  

  (一)要想富,先修路

  刚果(布)位于中西非,是一个极为富饶但经济十分落后的国家,历史上曾经是法国殖民地。在过去,这里的经济发展严重受制于交通的落后。

  刚果(布)最重要的两座城市,一座是位于内陆的首都布拉柴维尔,另一座是西部沿海的港口城市黑角港。在过去,连接这两座城市的交通命脉,一是1924年建成的大洋铁路,由于连年的战乱和缺乏维护,现已损毁非常严重,多数路段无法使用;另一条则是两城之间旧的一号公路,同样修建于殖民地时期,由于年久失修,早已经淹没在茂密丛林与深沟崖壁中,基本不具备通行能力。于是,要在这两座城市之间通行只能通过飞机来完成,这根本满足不了国家经济运行的需要。

  

  (一号公路走线)

  在2006年的中非合作论坛北京峰会上,中刚两国确定了中刚互助合作项目,重修一号公路。公路由中国进出口银行提供优惠贷款、中国建筑集团承建,全长536公里,总投资28.2亿美元。

  一号公路是中国建筑首个海外公路TOT模式特许经营项目,TOT模式指的是,刚果(布)政府将公路有偿转让给中建集团进行运营并收取合理的回报,30年合约期满后再移交回刚果(布)政府,届时预计营业收入将达60.7亿欧元。

  (二)穿越马永贝森林有多难?

  从2008年开始,这条一号公路修了整整八年才最终完工,这听起来好像不符合“基建狂魔”的一贯水平。其实,这一漫长的工期,主要是由公路极高的施工难度决定的。

  一号公路的走线需要穿过马永贝森林。这是一片横跨60公里,纵深170多公里,生长着300余种树木的广袤热带原始森林。

  与中国常见的树木规整的温带森林不同,这种热带原始森林植被极为茂密,人员和机械进入之后不仅通行极为困难,而且很容易迷路。同时,热带雨林里虫蛇出没,有许多隐藏的病菌,对施工人员而言很是危险。

  

  (穿越热带雨林的一号公路)

  道路的选线非常重要,要修建一号公路,必须先找到公路的原址进行优化设计。但是始建于上世纪30年代的老路,绝大部分路段因为缺乏维护,早已淹没在了疯长的热带雨林中。

  尽管有现代化的测量设备,但仍然要测量人员们靠最原始的方式,雇佣当地向导,背着砍刀去实地走一遍。

  就这样,靠着原始的手段,设计队员们绘制完成了上千张测绘图纸,为道路的施工打下基础。

  

  一号公路所处的热带雨林气候区,气候瞬息万变,年降水量高达1600mm,给公路的施工和维护都造成了很大的困难。

  这里的瞬时降雨量极大,在长达6个月的雨季中,瞬时高达150mm/h的豪雨能在顷刻间将平时看起来毫无异样的大地变成沼泽甚至河溪。

  在这样的环境中施工,不仅物资运输跟不上,而且刚修好的道路也会被迅速冲毁。因此,一年中实际上只有不到6个月的旱季可以进行施工,工期是极其紧张的。

  公路所处的地质环境为寒武纪砂岩风积形成的砂性土,这是一种非常不利于公路施工的土质。这种土壤十分松散,孔隙比大,渗透性强,在大雨作用下会被冲垮,受到卡车等重载的压力时也会发生变形破坏,这样的砂性土必须经过严格的处理,才能用作路基。

  

  (施工中的一号公路)

  国内公路工程对处理这样的砂性土路基很有经验。

  首先,作为路基的砂性土不能直接使用,而是要进行翻松、晾晒、翻耕等措施,再与一定量的水泥进行拌和才能使用。掺加水泥后,路基强度得到提升,抗压和抗变形能力得到加强。

  为保证砂性土的压实度,砂土路基填筑采用“高频低幅”的振动压实工艺。水泥处治土分2层压实,每层20cm。施工完成后继续养护7天,而后进行上层结构的施工。

  在施工尚未完成时,修到一半的公路对降雨的抵抗力极差,一场大雨可以将路基冲得面目全非,令施工机械全部陷入坑洼,过往车辆滞留抛锚。

  通过合理组织、穿插作业,施工队探索出了在热带雨林中“斗雨”的诀窍。运红土粒料路基覆盖碾压,两侧边坡覆土挖机斗背拍紧,随后马上施工路肩两侧排水沟。

  这些举措十分有效地对抗了降雨对路基的破坏。最后,法国监理甚至经常对中方的路基建设予以“免检”。

  

  (砂性土路基的处置措施)

  为了固定路基边坡,施工人员们还要在边坡上种植植被。

  由于砂性土营养较低,直接撒草籽植草防护,成活率很低,而且在边坡上不易稳定。因此,施工人员利用当地丰富的竹林资源,先在边坡上设置横向竹编格栅或纤维网,随后覆盖腐殖土,洒水养护至草籽长出。

  采用这种方式,既能固定路基,减轻暴雨对土层的冲刷,又能起到美化环境的作用。

  在热带雨林中修建公路,一方面工期缩短了一半,另一方面工作量又增加了许多,一号公路修上八年,已经算是神仙速度了。

  (三)技术以外的困难同样不少

  在修建刚果(布)一号公路的过程中,中方施工人员遇到了许多在国内不会碰到的困难。这些困难有些是技术上的,有些则是技术以外的。

  

  针对项目中存在的关键技术问题,国内多所高校和研究机构从多角度展开技术攻关。

  一号公路的技术标准涉及多个国家,中国施工单位和法国的监理单位在设计和施工过程中产生了许多碰撞和摩擦。

  在公路修建中,需要配套建设多座桥梁。为配合欧洲规范,中国的研究部门进行了基于欧洲规范体系的钢-混凝土组合梁桥相关研究,优化桥梁的结构,对钢梁、混凝土板、剪力键的型式和布置提出新的思路。

  对于一号公路中的节点工程Djoue桥,釆用通用有限元软件ANSYS建立钢-混组合梁桥的三维模型,在欧洲规范框架内,对Djoue桥进行由整体到局部、由设计到施工的全面分析,优化钢-混组合梁桥的结构,并对细部构造进行充分的参数分析。

  除此之外,研究人员们还建立了边坡监测和安全评估系统,对饱和软土路基处理技术进行了研究,定量地解决了砂土地基的稳定性问题;同时,对公路的绿色修建技术进行了深入的研究,维护沿线生态环境,获得社会、经济、环境效益的整体协调,同时为中国相关的规范、规程的修订和完善提供技术和工程实践依据。

  

  在技术之外,现场施工团队还面临着更多意想不到的困难。刚果(布)国内经济比较落后,不论是机械设备,还是水泥、沥青、炸药等工程物资都需要从国内和第三国运来。

  由于交通不便,原本就简陋的道路经常被雨水冲毁,使得这些物资的运输难上加难。车陷深坑、轮胎报废早已司空见惯,下车修路、上车修车早已习以为常。运输队伍白天步步推进,晚上埋锅扎营,极为艰苦。在分秒不停的接力中,价值数亿元设备和物资最终按时集结到位,没有影响最终的工期。

  在马永贝森林中,不知名的蚊虫、蝇蛆、小咬几乎无处不在,这些蚊虫不仅令人痛痒难忍,而且会传播很多疾病。

  2008年至2010年,在马永贝恶劣的自然环境里,包括劳务队伍在内的1000多名中方施工人员中约有800多人次不同程度地患上疟疾、伤寒菌感染、丝虫病、登革热等热带雨林疾病,一参建单位曾有17名机操手因伤寒菌感染被迫停产。

  各种虫蛇严重威胁员工安全健康,蟒蛇、鳄鱼也在一些人迹罕至的草丛和河流中虎视眈眈。要克服这些自然环境的威胁,除了及时的现代医学治疗外,也必须依靠顽强的意志才能坚持下来。

  

  结语

  2016年3月,在历时八年的修建后,刚果(布)一号公路全线贯通,布拉柴维尔和黑角两座城市间的单程时间从原来的一周缩短到了6个小时。过去,两城之间每天往来车辆只有100多辆,新路修通后每天通行车辆超过4000辆。

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