中新網北京8月25日電 題：青藏鐵路多年凍土科研攻關探秘

　　中新社記者孫自法

　　巍巍昆侖，皚皚雪山。

　　在這塊被譽為“世界屋脊”和地球“第三極”的土地上，中國人正在修筑一條世界上海拔最高的鐵路——青藏鐵路。

　　專家稱，多年凍土、高寒缺氧、生態脆弱是青藏鐵路建設無法回避的三大難題，其中多年凍土尤為關鍵，是“最難啃的一塊骨頭”，它的解決與否，直接決定著青藏鐵路的成敗。

　　如今，青藏鐵路已從格爾木鋪過沱沱河，鋪軌里程近全線一半。六月下旬，安多成為青藏鐵路第二個鋪軌點，青藏線建設進度大大加快。這無疑表明，中國已初步解決鐵路穿越多年凍土地帶的工程技術難題。

　　最難啃的骨頭誰來啃？難題又是怎樣解決的？記者不久前為此赴蘭州、上青海采訪，承擔青藏鐵路多年凍土問題研究的中國科學家，以及他們為之攻關的艱辛的科研歷程，開始浮出水面。

　　 凍土研究列入中科院知識創新工程重大項目

　　二00一年，與青藏鐵路開工幾乎同步，有中國科研機構“國家隊”之稱的中國科學院經過充分論證，決定以其四十多年青藏鐵路全線多年凍土調查、勘探和研究為基礎，在知識創新工程中啟動實施“青藏鐵路工程與多年凍土相互作用及其環境效應”重大項目。

　　項目領軍人物、中科院蘭州分院院長、凍土工程國家重點實驗室主任程國棟院士介紹說，圍繞青藏鐵路迫切需要解決的及未來可能遇到問題，該項目設立七個研究課題：青藏鐵路建設中凍土工程結構穩定性研究、青藏鐵路沿線路基凍融病害形成機理及其防治對策研究、青藏鐵路氣候與多年凍土間的相互作用、青藏鐵路工程與多年凍土間的相互作用、鐵路路基動荷載穩定性及含鹽土工程特性研究、青藏鐵路數字路基及仿真平臺開發研究、青藏鐵路典型地段高原雷暴天氣災害預警和防御的應用研究。

　　程國棟稱，這一知識創新工程重大項目啟動以來，已取得重要的創新性階段研究成果，為青藏鐵路在凍土區的設計、施工提供了有力的科學技術保障，也為其后期運營維護和潛在病害整治做好科學與技術儲備。項目組參與編制出《青藏鐵路多年凍土區工程勘察暫行規定》、《青藏鐵路多年凍土區工程設計暫行規定》，提出路基設計應以冷卻路基的保護凍土的設計思路、合理路基高度的設計依據、橋涵防凍脹措施及寒區隧道防凍害措施等關鍵設計問題。

　　頗為引人注目的是，“青藏鐵路工程與多年凍土相互作用及其環境效應”項目設有兩位首席科學家，他們就是被稱為程國棟“左膀右臂”的青年研究員馬巍和吳青柏。

　　 科學思路：主動冷卻路基保護多年凍土

　　在中科院寒區旱區環境與工程研究所的凍土工程國家重點實驗室里，剛剛從青藏鐵路北麓河試驗段回來的馬巍尚未洗凈高原風塵，便投身于實驗室研究之中。提起凍土研究，他興奮地打開了話匣子：

　　青藏鐵路處于邊勘測、邊設計、邊施工、邊研究的“四邊”建設狀態，必須采用動態設計理念。“青藏鐵路工程與多年凍土相互作用及其環境效應”項目科研人員通過試驗段研究發現，保溫材料只能夠延緩多年凍土融化，在高溫高含冰量條件和氣候轉暖條件根本無法確保路基穩定。

　　因此，“我們提出改變以往單純依賴增加熱阻保護多年凍土的方法，采用冷卻路基思路、主動保護多年凍土工程措施來確保工程穩定性”。這一思路的具體措施包括塊石路基、碎石護坡，在路基兩旁埋設高效導熱的熱棒、熱樁，在路基中鋪設通風管，在路基頂部和路基邊坡鋪設遮陽棚、遮陽板等。

　　還有一種工程設計措施就是以橋代路，這個橋可不是一般跨江過河的橋，凍土科研攻關人員將之命名為“旱橋”。馬巍稱，旱橋橋樁穿越凍土層而直接打在堅實的底層，橋上鋪架鐵軌即可最大限度地避免凍土的影響。青藏鐵路穿越可可西里凍土區的清水河特大橋，就是典型的旱橋，該橋長達十一點七公里，氣勢巍然壯觀。

　　雖然對凍土區的青藏鐵路線建設、運營而言，旱橋是最可靠、最安全的工程措施，但由于其造價太昂貴，每公里要耗資五千萬元人民幣之巨，而全長一千多公里的青藏鐵路全線總投資僅約三百億元人民幣。因此，旱橋不能、也無法推廣使用，只是在凍土條件復雜、安全性要求高的區域采用。

　　 北麓河試驗段：幾乎涵蓋青藏鐵路所有工程措施

　　從格爾木出發，沿青藏公路驅車在三百二十公里，在青藏公路和鐵路線之間的山崗上，藍天白云下一幢紅頂藍墻的塑鋼建筑格外醒目。它就是青藏鐵路北麓河試驗段的大本營——中科院凍土工程國家重點實驗室青藏高原研究基地。

　　這里海拔四千六百多米，據稱是中國每拔最高的一個科研單元。凍土研究另一位首席科學家吳青柏稱，總投資一千多萬元人民幣建成的該研究基地，是中科院為青藏鐵路建設、運營和維護提供的一個科學試驗平臺和示范工程。

　　他介紹說，北麓河試驗段全長十四公里，整個試驗段多年凍土上限附近富含厚層地下冰，且多年凍土低溫空間分布狀態分異性較強，是青藏線五個試驗段中凍土條件最復雜、地下冰含量最高、溫度場變化最復雜的一個試驗段。鐵道部于二00一年將這一試驗段交給中科院負責，科研人員對試驗段各個斷面內有關變形、地溫、水分、沉降等內容的九千多個觀測點進行全年不間斷高精度的觀測和分析，迄今已完成包括塊石路基、通風路基、塊石、碎石護坡等青藏鐵路幾乎所有工程措施的實體工程試驗。

　　看上去頗似藏族同胞的劉永智研究員在這個試驗段資歷最老，一九七五年三月，新婚一個月的他為凍土研究就只身來到高原，每次一呆就是六到七個月，最長一年多。他說，那時青藏鐵路剛剛上馬，如今鐵路已成功穿越多年凍土，“凍土事業后繼有人，大有希望”。

　　高原是“上來不想下去，下去不想上來，來來回回反應更強烈”。吳青柏表示，為了青藏鐵路建設，為了凍土科研事業，他們將竭盡全力。

　　 未雨綢繆加強機理及動態監測研究

　　北麓河試驗段青藏線之畔，正在修筑的一條僅兩百四十米長的鐵路路基引起人們注意。吳青柏告訴記者，這是投入一百五十萬元人民幣，與青藏鐵路建設總指揮部聯合建造的對比試驗路基，主要是驗證凍土工程措施的可靠性，開展各種工程措施及凍土變化的機理研究。

　　青藏高原多年凍土具有地溫高、厚度薄等特點，其復雜性和獨特性舉世無雙，加之全球氣候變暖、工程擾動因素，勢必對凍土產生長遠影響。為此，高原科研基地的科學家們一方面進行“知其所以然”的機理研究，一方面未雨綢繆，著手加強青藏線凍土及環境變化的動態監測研究。

　　馬巍說，考慮到青藏線與青康公路(青海西寧至四川康定)地質條件非常近似，科研人員提出“以空間換時間”概念，通過青康公路沿線多年凍土現狀與收集到的數據，可分析青藏鐵路沿線工程和氣候變化下多年凍土變化趨勢。

　　吳青柏稱，青藏線動態監測研究是一項涉及面很廣的系統工程，近三年來，他們在青藏鐵路沿線系統地布設了二十九個監測段面和三個不同多年凍土溫度區的塊石路基監測場地，設立十個多年凍土深孔監測點和十三個活動層監測場地，基本構建起青藏鐵路工程動態監測平臺。與此同時，青藏鐵路多年凍土與氣候監測網目前已初步建立，并開始正常的監測工作。

　　多年凍土問題的解決，對青藏線的貢獻有多大？嚴謹的科學家們對此不愿多說，但他們均表示，通過參與青藏鐵路建設，凍土大國中國已躋身于凍土研究國際先進行列。