沙漠石油公路

1989年4月10日，塔里木石油勘探开发指挥部正式成立，会战拉开序幕。从塔中第一口探井开钻时起，会战指挥部就面临着一个重大的难题——所有物资都需要从库尔勒经过沙漠边缘的公路运送到南端的民丰县安迪尔兰干牧场，东西两条线路无论走哪一条，汽车都要走七八天的时间，行程2000多千米，才能到达安迪尔兰干，自此进入茫茫沙海，还有127千米的距离。承担主体运输任务的是昂贵的沙漠车。会战总指挥邱中建手里只有三个沙漠车队，最大运输量也只能维持3台钻机在沙漠中正常运转。而像塔中1井这样大规模的勘探工程，一口井所需的各种装备物资就超过了一万吨，如果依靠沙漠车运输维持生产不仅费用过高，也无法满足正常需要。沙漠腹地的运输问题成为塔中油田开发的拦路虎，塔里木石油勘探开发指挥部成立后不久，邱中建便召开了沙漠公路建设可行性专家听证会，听取专家意见，一条沙漠石油公路开始孕育。沙山低“头”塔克拉玛干大沙漠总面积33.76万平方千米，位居中国沙漠之首。在全世界流动沙漠位次中虽然排名第二，仅次于阿拉伯半岛65万平方千米的鲁卜哈利沙漠，但流沙面积却是世界第一。沙漠中的各式沙丘80%以上为流动型。流沙像海中的波涛一样缓慢地前进着，一千年来整个沙漠向南伸延了约100千米。专家们都知道，在流动性大的沙漠上修建等级公路无异于沙上建塔，这是一项前无古人的事业，国内国外都没有成熟的经验可以借鉴。撒哈拉沙漠和中亚、西亚的沙漠公路，多数基础层是黏土、泥岩或砂岩。而塔克拉玛干沙漠基本上为粉状形态，沙粒的平均直径世界最低。时任塔里木石油勘探开发指挥部常务副指挥的王炳诚，在接受中央电视台采访时说：“塔里木沙漠跟国外的沙漠不一样，国外的大沙漠，很多沙子下面有戈壁土，就像戈壁滩一样，下面有坚实的地层，上面堆着沙子，而塔克拉玛干沙漠，沙子堆成沙山，沙山从几十米到二三百米，下面没有硬的支撑。而且这个沙粒很细，一百目的筛子，有98%都要漏下去，只剩2%就跟我们吃的炒面一样。这种沙子能不能够修路，用什么结构能把它固住，这是一个很大的问题。”1990年3月28日，一支由31人组成的科研、设计、工程三合一小分队乘飞机抵达塔中，从塔中1井开始了向北横穿沙漠的实地踏勘。在12天时间里，他们行进341千米，完成测点3800个，分析沙土样110多个，实测了大量的风沙活动数据。4月23日各路专家齐聚塘沽，审查勘察小组提出的“塔里木沙漠石油公路踏考勘察汇报及道路结构与施工技术”报告，这份报告提出了24个道路结构方案，专家们从这24个方案中选出了8个方案，决定先铺两千米试验路段，将这8个方案都试一遍。1991年9月5日，塔里木河以南40.8千米处的沙漠边缘，一块 “沙漠石油公路0千米”的路标牌被竖立起来，就在这里，即将开始沙漠公路路面结构的施工工艺试验，同时配套进行防止风蚀路基和流沙埋没路面的沙害治理试验。中国石油工程技术研究院建筑设计所所长杜芷君负责筑路材料、路基路面结构及路基稳定性专题研究和沙漠公路施工与养护技术研究专题的实施。杜芷君，1968年毕业于清华大学建筑系，一直从事厂区道路总图设计。设计沙漠公路路基路面结构和探索修筑材料，对她来说是一个崭新的课题，没有任何先例可以借鉴，也没有任何经验可以参考……杜芷君的设计团队仅用了不到一个月的时间，就完成了包括转角位置、平曲线半径、路基纵坡设计等在内的两千米试验路段的详细设计。50天以后，沙漠公路8种结构两千米试验修筑的主体工程顺利完工，8种结构无论从理论上还是实践上来讲，都是可行的，但试验结束后几乎所有人都对这8个方案不满意，有的方案成本太高，有的方案施工复杂，有的方案材料来源困难，尤其在远离城镇的地方，组织施工难度太大，造价成本上更不具优势，所以大家一致认为这些方案全都不具备大规模实施的条件。这个时候新疆交通科学研究所的李志农提供了一条线索，他在专家会上说，1989年，新疆交通科学研究所曾经在地处准噶尔盆地的古尔班通古特沙漠进行过一种“编织布沙砾基层”的实验，实验证明在平整压实的沙质砾石上铺一层编织布可以提高路基的稳定性。他的想法是，把沙漠的沙子作为一个可以利用的路基材料，在上面做适当的铺筑，不仅施工简便亦可满足使用要求。他说，沙子局部的承载能力很小，但整体承载能力是很强的， 因为它没有属性，铺上一层土工布就可以把沙子包起来，这样小颗粒沙子变形成一个整体，它就能承重了。于是一个新的施工方案形成了：在沙基和砾石层、沥青层之间加一层土工布，依靠土工布的伸拉作用，既可以限制沙质路基受重压后可能出现的剪切滑动，又能阻止砾石层和沥青层下陷碎裂，这是保持路基路面整体稳定的一种相对简单的方案。这就是后来被称为“强基薄面”的路面结构。“强基薄面”方式筑成的公路和其他公路一样，也是由路基、路面基层、路面面层组成。“强基薄面”结构的路面自上而下依次为沥青、沥青混凝土、级配砾石天然砂砾、土工布、风积沙基。施工的时候，先把沙子推出路基形状，用土工布包裹固定，经干振动压实，路基抗压强度可以超过普通路基，达到国家标准的一倍半以上。有了这样的路基，上面铺的石子层的厚度即可减少一半左右。通过两千米的试验段筑路试验，筑路速度明显加快，成本却只有国内外同类公路的三分之一。沙漠公路两千米先导性试验终于取得了突破性成果，就在这个时候，塔里木石油开发也传出了振奋人心的消息。1992年1月，位于塔中1井西北39千米处的塔中4井取出了2.7米长的含油岩心，进一步钻探后，在三个油组层段都取出了含油岩心，这是典型的石灰系砂层，油层厚度达到200米，巨大的含油面积预示着一个大油田的诞生。塔中4井出油后，大批钻井物资需要运入沙漠腹地，所有人都预感到，塔里木石油开发向沙漠腹地进军的大场面即将到来。塔里木石油勘探开发指挥部决定从北段打通至塔中公路的路线，修建从肖塘至塔中4号井长度219千米的沙漠公路，计划投资5.94亿元。他们要走的第一步是穿越胡杨林，打通轮南到肖塘的30千米试验路段，通过这30千米工业化试验，进一步解决如何降低造价和减少工业用水等关键性技术问题。中国石油长庆筑路（集团）公司的施工队伍是30千米试验段的主力军，文杰堂担任党委书记兼副总经理。1990年，他率队西征塔里木，抢建轮南22号井开钻前的公路，短短14天干净利落完成了任务，一战成名。1990年8月，沙漠中的沙表温度达到70摄氏度，愈向沙漠中前进，每一滴水就愈显弥足珍贵。可是按照常规的铺路方法，修筑路基需要大量洒水，这对于沙漠公路的施工来说是完全不可能的。文杰堂和总工程师王建国决定采用振动干压实的施工方法。随着工艺的成熟，筑路速度由最初的每天一二百米提升到八百米，30千米的工业化试验证明沙漠公路是不可怕的，是可以施工的。经过30千米的工业化试验段施工的考验，长庆筑路公司顺利拿到从27千米处到127千米的筑路任务。但是进入塔克拉玛干沙漠后，意想不到的困难接二连三地出现了。最大的问题就是风沙，沙漠环境太恶劣，几乎是天天刮风，只要风一大，就是沙尘暴。更为可怕的是6到8个小时的大风，能把9米宽的路基挪了位置，这种情况一旦发生，就得重新返工。为了与风沙抢时间，文杰堂采取“阵地战”，八台推土机集中向前推进，尽管不时有推土机败下阵来，但是，最终证明这种大规模的“地毯式”推进是有效的，在后来的沙漠公路修筑中，40台推土机浩浩荡荡齐头并进向前推进的场面成为沙漠公路施工中一幕独特又壮观的景象。青云得“路”沙漠公路的修筑，让技术人员明显感觉到防砂工程的节奏跟不上筑路的速度，尤其是对于已经修好的公路，大风刮起来的时候，沙子很快就把已经铺好的黑色路面掩埋了，一两场风就可以把半个路面掩埋。中国科学研究院兰州沙漠研究所是当时中国风沙灾害防治领域的顶级研究机构，“塔里木沙漠石油公路防沙治沙综合研究”的课题自然而然就落到了他们头上。董治宝，陕西师范大学副校长、中国科学院研究员、博士生导师，时年刚刚从陕西师范大学毕业，进入兰州沙漠研究所攻读硕士学位，师从朱震达院士。朱震达院士给他安排的研究方向就是“塔里木沙漠石油公路防沙治沙综合研究”，他顺理成章成为这一课题的主要参与人。为了确定沙害的侵蚀破坏程度，兰州沙漠所对沙漠公路沿线的流沙进行了测定，同时，在兰州沙漠所的风洞实验室里展开了风沙运动的模拟实验。经过测试和实验，董治宝等人发现公路沿线的风沙危害主要是风积，风积有两种形式，第一种是在风力作用下，沙丘整体迁移，第二种是风沙流，虽然看不见沙丘整体移动，但是还有一些输沙量经过这些道路。董治宝等人测定了1米到1.5米高度的沙丘，每年移动速度是4~7米。这个断面输沙量最大能够达到每千米7000立方米，也就是说，1千米公路断面能够通过7000立方米沙子，如果不采取措施来固定流沙，那么修好的沙漠公路会很快被沙子吞没。埃及的哈尔加铁路在1964年就是因为被风沙掩埋，不得不停运。兰州沙漠所比选了三个治沙方案，一是生物防沙，通过栽种植被来防沙治沙，这一方案需要大量的水，而塔里木沙漠里是一点水都没有的，显然这一方案在当时条件还不成熟，工期也不能满足要求；第二个方案是化学固沙，利用化学材料与工艺，在易产生沙害的沙丘或沙质地表建造一层能够防止风力吹扬又能够保持水分和改良沙地性质的固结层，以达到控制和改善沙害的目的，当时比较成熟的化学材料是苏联研制的“沥青乳液”，而引进这种材料无疑成本太高，也很难满足工期要求；第三个方案就是机械防沙，通过设置障碍物改变近地表气流场特征和风力作用，保护公路免受风沙危害。当时中国已经积累了一些机械防沙经验，最为成功的是宁夏沙坡头的麦草方格防沙固沙体系。但是如果在塔克拉玛干沙漠周边照搬沙坡头的经验，显而易见麦秆资源非常稀少，找不到扎制草方格的原料，但是塔里木盆地周围像博斯腾湖一带，却盛产芦苇，而芦苇是很硬性的材料，碾压以后可以变成一种柔性材料，可以以此来扎草方格，于是兰州沙漠所在30千米的工业化试验路段开始推广以芦苇方格为主体的机械防沙固沙方案。机械防沙当然不能一劳永逸，长期治理还是需要“生物防沙”。2003年7月，国家投资2.2亿元进行沙漠公路绿化工程建设。栽种红柳、沙枣等耐旱沙生植物，在公路两侧营造六条绿色林带。塔克拉玛干沙漠公路被一条绵延起伏的绿化带围绕保护着。塔里木沙漠公路绿化工程全线采用滴水灌溉技术，防护林生态工程栽植苗木总量达到1800余万株，3000余公顷。这条绿化带的建成，不仅保障了沙漠公路的通畅，也成为沙漠中一道亮丽的风景线。现在，当人们驱车行驶在沙漠公路上时，可以看到芦苇草方格和绿色林带随沙丘起伏绵延的壮观景象，犹如一条千里锁链牢牢缚住了黄色巨龙，令其动弹不得。气势壮观，动人心魄，为塔克拉玛干大沙漠增添了一道独特的风景。花生满“路”这是一个盛大的庆典，1994年7月12日，在塔中4油田的沙漠公路上，举行了“塔里木盆地沙漠石油公路通车剪彩仪式”。为了这条219千米的沙漠公路，塔里木石油勘探开发指挥部已经投入了近5.94亿元的资金，再往南走还有300多千米的沙漠公路……后来王乐泉参加中央经济工作会议，向中央政府正式提出继续向南修建沙漠公路打通314 到315国道，形成一条国道，不仅能为石油勘探开发做出贡献，更主要是促进南疆经济社会的发展。
塔里木盆地沙漠石油公路通车剪彩仪式
1994年9月，为发展南疆经济，国务院决定将沙漠公路进一步向南延伸到南疆的民丰县，1995年第一条穿越塔克拉玛干沙漠的公路——轮台至民丰沙漠公路全线贯通，全长565千米。这条沙漠公路的建设者创造了世界奇迹，这条沙漠公路被列入吉尼斯世界纪录，180余名科研人员为了这条公路的建设做出了不懈的努力，他们进行了4405次室内试验和2361次现场试验，采集了48万多个观测数据，绘制了458份图表，许多攻关成果填补了沙漠公路工程技术、资源环境研究的空白，为这条公路设立的“沙漠公路的工程技术研究”课题获得了1995年中国十项重大科技成果……随后，新疆沙漠中的公路建设不断取得新的成就，2002年第二条沙漠公路——塔且沙漠公路建成通车。塔且沙漠公路西起轮民沙漠公路的塔中镇，向东南在新疆的且末县与315国道交会，全长156千米；2007年11月，第三条沙漠公路——阿和沙漠公路建成通车，公路北起阿克苏地区的阿拉尔市南口镇，终点为和田市玉龙喀什镇，公路全长424千米，其中沙漠路段407千米；2019年第四条沙漠公路——塔中１号公路建成通车，塔中１号公路西北起自阿拉尔市的14团金杨镇，向东南接210省道线，在新疆的且末县塔中镇与216国道交会，全长136千米……沙漠石油公路不仅为中国石油勘探开发开辟了前行的道路，也给所在地区的经济发展注入了前所未有的动力。根据香港环亚经济数据有限公司统计的数据，阿克苏地区2005年的GDP只有170亿元人民币，到了2021年已经攀升到1565亿人民币……一条一条沙漠公路的建成通车，让这些沙漠中的人民走出了沙漠，汇入了世界。