■本报记者 孙爱民
全长近2000公里的青藏铁路穿行于苍茫的雪域高原。这条世界上海拔最高、线路最长的高原铁路穿越550公里的冻土区，是迄今世界上最大的冻土工程。
青藏铁路新线路安全运营近10年，成功克服了高原冻土区的退化威胁，其筑路技术更是成为冻土区筑路的“样板”，被许多国家借鉴、引进。
谈起青藏铁路修建时的技术攻关，中国科学院院士、中科院寒区旱区环境与工程研究所研究员程国栋至今仍旧感慨良多。
冻土、生态和高海拔是青藏铁路修建时科学界关注的三大问题，其中冻土问题最为棘手。冻土是一种特殊土壤，低温冻胀、高温融沉。处于中低纬度的青藏高原冻土正面临着全球气候变暖的威胁，融沉导致的路基变形给铁路的运营带来极大的安全隐患。据程国栋介绍，青藏铁路修建时，全球冻土区交通线路的病害率高达30%。
“三难”推动了科学家的科学研究与技术攻关。在几十年的积累下，程国栋带领科研团队提出了“冷却路基”思路。
由于路基主要由块状碎石组成，冬天外界冷空气能够将底部的热能释放出去，夏天温度升高时又能减少热量输入。该技术利用自然界的冷量与块状碎石，将路基铺设成了一个“热半导体”。为了证实块石可以控制温度，科研团队前期做了大量实验，并通过数学模拟摸清了碎石降温的机理，为工程顺利实施提供了强大保障。
“这项技术非常有效，保证了列车在整条线路上可以以平均每小时100至120公里的速度运行，达到世界冻土区铁路运行的最高速。”中科院寒旱所所长马巍介绍说，整条线路中约100多公里没有采用这项技术的普通路，则出现路基变形量较大的情况。
“冷却路基”思路在青藏铁路上的应用受到国际学术界与工程界的广泛认可，多个国家引进该技术用于冻土区交通线路的建设。国际冻土学家Jerry Brown博士曾表示：“青藏铁路是冻土工程里程碑式的杰作，值得各国效仿。”
冻土地区筑路是一个世界性难题。从沙俄时期的西伯利亚大铁路，到我国青藏铁路、青藏公路，从美国贯穿阿拉斯加州的原油管道到我国东北的林区铁路，由于科学研究水平的不同与技术路线的差别，这些穿越冻土区的大型工程在防控冻土安全威胁方面或成功避害或饱受折磨，很多问题远非“砸钱”就能解决。
我国青藏公路通车运营60年，其间几经修复，仍难逃冻土区病害侵扰，主要原因在于工程设计开工时人们对高原冻土区知之甚少。几十年来，中国科学家对高原冻土区的研究越来越深入，科学认识与有效的工程技术为“天路”青藏铁路筑起坚实的路基——列车能以平均100多公里的最高时速穿越550公里范围的冻土区。
然而，随着全球气候变暖形势的加剧，冻土区已有工程与未来规划工程将面临更加严峻的考验。一场延缓甚至阻止冻土退化、为大型工程保驾护航的科技“阻击战”，已由中国科学家打响。（详细报道见第4版）
《中国科学报》 (2014-02-28 第1版 要闻)
