穿山隧道工程的历史演进
2022-01-14 13:20:33
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       大凡30年代40年代50年代60年代出生的中国人都会背诵毛泽东主席的《愚公移山》这篇雄文。它是作为老三篇而被大力提倡的,即《为人民服务》《纪念白求恩》和《愚公移山》。文章中有这么一段话:

      中国古代有个寓言,叫做“愚公移山”。说的是古代有一位老人,住在华北,名叫北山愚公。他的家门南面有两座大山挡住他家的出路,一座叫做太行山,一座叫做王屋山。愚公下决心率领他的儿子们要用锄头挖去这两座大山。有个老头子名叫智叟的看了发笑,说是你们这样干未免太愚蠢了,你们父子数人要挖掉这样两座大山是完全不可能的。愚公回答说:我死了以后有我的儿子,儿子死了,又有孙子,子子孙孙是没有穷尽的。这两座山虽然很高,却是不会再增高了,挖一点就会少一点,为什么挖不平呢?愚公批驳了智叟的错误思想,毫不动摇,每天挖山不止。这件事感动了上帝,他就派了两个神仙下凡,把两座山背走了。

       有山挡住去路就要挖山,这当然是一个办法,但却是一个少慢差费的办法;其实还有第二种办法,就是修建盘山道路或公路。即一圈一圈地盘旋上去,又一圈一圈地盘旋下来。这一条路径在中国古代世界古代都有,在近代则很普遍。比如著名的贵州晴隆二十四道拐,明清时期便有马帮道,民国时期发展成近代公路,抗战时期发展成现代公路。

       有山挡住去路其实还有第三种办法,就是打隧道穿山而过。但在中国古代和世界古代,却没有一条长度超过1华里的穿山隧道。那是为什么呢,是因为穿山隧道工程浩大,投资巨大,技术难度大,对各种工具、器材、物资的需求比较复杂多样和繁多,当时的科学技术和生产力水平达不到打穿稍长一点的穿山隧道的要求。

       18世纪下半叶西欧开始了工业革命,从此科学技术和生产力水平有了快速的发展和巨大的增长。中国是火药的发源地,火药也用于战争。但还不是炸药,至少不是施工用的炸药。1831年,英国人比克福德发明了安全导火索,为炸药的应用创造了方便。威力较大的黄色炸药源于瑞典。由瑞典化学家、工程师和实业家诺贝尔发明。1846年,意大利人索布雷罗合成硝化甘油。1859年后,诺贝尔父子对硝化甘油进行了大量研究工作,用“温热法”降服了硝化甘油的安全问题,于1862年建厂生产。1865年,他发明雷汞雷管,与安全导火索合用,成为硝化甘油炸药等高级炸药的可靠引爆手段。又研制成功运输安全,性能可靠的黄色炸药,硅藻土炸药。又研制出最早的硝化甘油无烟火药弹道炸药。此后,炸药的用途越来越广阔。也自然用于施工工程。从此,打穿山隧道才有技术上的可能。

       近代穿山隧道工程的施工从19世纪中期算起,至今似乎已走过了三个发展阶段。第一阶段,就是用人工打钢钎凿岩戳眼,装填炸药雷管导火索等,然后引爆,炸出洞来。然后人工清理岩石土渣,做支撑;然后继续一步步向前推进。在我国,典型的穿山隧道工程便是红旗渠。这是20世纪60年代初上马的水利工程。其中的曙光洞全长3.8公里。该洞就是当地公社社员和技术人员这样打出来的。

       第二阶段,人工打钢钎凿岩戳眼进步为用风镐打眼,或者用电机或柴油机带动钻机打眼(风镐用的动力风也是用柴油机或电机鼓起来的),然后仍然是装填炸药雷管导火索等,然后引爆,炸出洞来。然后人工和机械结合清理岩石土渣,比如用一些铲车铲渣,用一些轻便轨道、小车、用电机或柴油机带动,把小车或小车列车拉出来,把渣倒掉。然后做支撑;然后继续一步步向前推进。“文革”中修建的成昆铁路,其中最长的沙木拉达隧道,长达6.3公里,就是由铁道兵用这种办法打通的。

       第三阶段,本世纪以来,研究出了盾构机。盾构机的原理类似于传统木工安装门的暗锁需要手工钻洞的钻洞的钻头,实际上就是一层一层地浅切削。只不过木工钻头很小,手动。盾构机的钻头特大,有一米直径两米直径甚至三米直径的,一层一层地浅切削泥土和岩石。动力自然是内燃机。如果施工现场条件具备,似乎也可以用电机带动。一口气切削钻进下来,自然就形成隧洞了,泥土石渣也自然被机器运出来了。然后再加支撑、固定、砌砖砌好,隧洞也就打好了。盾构机比起钻眼填炸药放炮,大大提高了功效,也大大提高了安全系数。目前是最先进的打隧洞的方法了。而且估计好多年之内都不能超越了。似乎已到打隧洞的技术手段的极限了。

       所以,我们现在可以总结了。古代中世纪是无法打通一华里长度的穿山隧洞的。近代有了安全可靠的施工炸药,才可能打穿几公里的穿山隧洞。现在有了很先进的盾构机和其他配套的施工机械设备,似乎打穿几十公里的穿山隧洞也不成问题。而且安全高效。以前要几年才能打通的较长的穿山隧洞,现在几个月甚至几个星期就可以打穿大功告成了。

       由此可见,科学技术真是神奇,科学技术就是第一生产力。科学技术可以让人类完成极其宏大险峻艰难的超大规模工程

 
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