世界上海拔最高的鐵路——青藏鐵路于2006年7月1日全線通車。它就像一條長(zhǎng)長(zhǎng)的哈達(dá)懸掛在“世界屋脊”上。然而，這條美麗而神圣的哈達(dá)建起來(lái)可真不是件容易的事。

多年凍土、高寒缺氧、生態(tài)調(diào)節(jié)能力弱是青藏鐵路面臨的三大難題。其中，凍土問(wèn)題是修建青藏鐵路最主要的技術(shù)難題。青藏鐵路多年凍土地段長(zhǎng)550公里，是全球目前穿越高原、高寒、缺氧及連續(xù)性永久凍土地區(qū)的最長(zhǎng)的鐵路。

高原地質(zhì)勘探人員通過(guò)鉆孔提取的巖心測(cè)出凍土的結(jié)構(gòu)為：地表是薄薄的草皮，往下2米的范圍是凍結(jié)的砂礫層，再往下便是混雜有泥土的冰塊，甚至是純冰塊。

如何使長(zhǎng)達(dá)550公里的凍土層保持穩(wěn)定成為青藏鐵路建設(shè)成敗的關(guān)鍵。通過(guò)對(duì)熱傳遞3種方式的運(yùn)用，工程建設(shè)者把“棉被”換成了“冰箱” ，并發(fā)明了天然“制冷機(jī)”，以及廉價(jià)的“土空調(diào)”。

“棉被”變“冰箱”

21年前，青藏鐵路從西寧穿越高山、戈壁、鹽湖、沼澤，修到了700公里外的格爾木，但工程不得不戛然而止。再往前行，就是綿延550公里的凍土世界。

要在凍土上修鐵路就像要在一個(gè)大冰塊上修鐵路一樣。氣溫稍微上升，凍土層就要融化，上面的路也就塌了；而冬天溫度降低，凍土膨脹，則會(huì)把建在上面的路基和鋼軌頂起來(lái)。一降一升，火車很容易脫軌。

當(dāng)時(shí)有西方專家稱——這是無(wú)法攻克的世界性難題。

“棉被”到“冰箱”的思路轉(zhuǎn)換怎么能讓對(duì)溫度極為敏感的多年凍土保持足夠的穩(wěn)定性呢？

夏天，冰棍都被裝在木箱子里，拿棉被捂上，想來(lái)修路大概也是這個(gè)思路，但拿棉被捂的冰棍是早晚要化的。直到中國(guó)科學(xué)院蘭州分院院長(zhǎng)、凍土專家程國(guó)棟院士提出了“冷卻路基”的思路，凍土難題才最終得到破解。

“冷卻路基”就是通過(guò)技術(shù)手段將凍土層的溫度降下來(lái)，這就像把“棉被”換成了“冰箱”，變被動(dòng)為主動(dòng)。

天然“制冷機(jī)”

我們都知道熱有3種傳輸方式：輻射、對(duì)流和傳導(dǎo)。青藏鐵路就是利用這3種方式，來(lái)達(dá)到降溫目的的。

進(jìn)入西大灘凍土區(qū)，鐵路路基兩旁插有一排排碗口粗細(xì)、高約2米的鐵棒，鐵棒間相隔2米，一直向前延伸，我們叫它熱棒。熱棒在路基下還埋有5米，整個(gè)棒體是中空的，里面灌有液態(tài)氨。

熱棒的工作原理很簡(jiǎn)單：當(dāng)路基溫度上升時(shí)，液態(tài)氨受熱氣化，上升到熱棒的上端，通過(guò)散熱片將熱量傳導(dǎo)給空氣，氣態(tài)氨由此冷卻變回液態(tài)氨，又沉入了棒底。這樣，熱棒就相當(dāng)于一個(gè)永動(dòng)的天然制冷機(jī)。

青藏鐵路的另一種制冷裝置是通風(fēng)管。通風(fēng)管是水平插入路基里的。在鐵路沿線，路基護(hù)坡兩端露出一排排空心塑料管，風(fēng)一吹過(guò)，管子便發(fā)出刺耳的呼叫聲。

路基受外界影響溫度會(huì)發(fā)生變化，而通風(fēng)管利用對(duì)流原理及時(shí)將這些熱量進(jìn)行交換，從而保證了下界凍土的穩(wěn)定性。

除“冰箱”和“制冷機(jī)”外，還有一種降溫的方式是給路基表面蓋上一層遮光板。試想，夏天的太陽(yáng)光輻射在路基上，下面的凍土肯定會(huì)受不了，遮光板就像夏天外出要戴太陽(yáng)帽一樣為路基提供了防曬保護(hù)。

廉價(jià)的“土空調(diào)”

在青藏鐵路沿線，熱棒、通風(fēng)管、遮光板隨處可見(jiàn)，但在路基內(nèi)部，一種廉價(jià)而有效的“土空調(diào)”正悄無(wú)聲息地運(yùn)轉(zhuǎn)著。

在土層路基中間，填筑了一定厚度的碎石。碎石間因有空隙，相當(dāng)于一個(gè)半導(dǎo)體，冬季從路堤及地基中排除熱量，夏季較少吸收熱量，起到冷卻作用。拋石路基能將路基溫度降低0.5℃以上。

最后絕著兒

青藏鐵路沿線，給人印象最深的是橋多。

最高的三岔河大橋有50米高，最矮的旱橋只有1米高，而最長(zhǎng)的清水河大橋則達(dá)到了11公里。青藏鐵路全線“以橋代路”的長(zhǎng)度達(dá)156.7公里。

對(duì)于極不穩(wěn)定的高含冰量?jī)鐾羺^(qū)，用熱棒、拋石路基等方法都是不管用的，而以橋代路是解決凍土問(wèn)題的最后絕著兒。將橋墩打進(jìn)凍土層30多米，橋墩與凍土層間的摩擦力足以支撐路基的穩(wěn)固性，凍土的融化和膨脹對(duì)路基的影響這時(shí)已顯得微乎其微。

龍的傳人，龍的驕傲

青藏鐵路的建成對(duì)于我國(guó)國(guó)民來(lái)說(shuō)確實(shí)是件值得驕傲的事，但是，在驕傲的背后卻有著令人無(wú)法想象的艱辛。青藏鐵路沿線地質(zhì)地貌復(fù)雜，部分施工極其困難，修建過(guò)程充分顯示了中國(guó)人的智慧。

●相關(guān)鏈接：

①青藏鐵路從西寧至拉薩全長(zhǎng)1 956公里。

②青藏鐵路起自青海省西寧市，途經(jīng)納赤臺(tái)、五道梁、沱沱河、雁石坪，翻越唐古拉山，再經(jīng)西藏自治區(qū)安多、那曲、當(dāng)雄、羊八井，終抵西藏自治區(qū)首府拉薩市。

③青藏鐵路是世界上海拔最高的高原鐵路：鐵路穿越海拔4 000米以上地段達(dá)960公里,最高點(diǎn)海拔5 072米。

④青藏鐵路沿途風(fēng)景 ：高原門戶和金銀灘、青海湖、關(guān)角山隧道、戈壁、萬(wàn)丈鹽橋、察爾汗鹽湖、格爾木、將軍樓、格拉段起點(diǎn)、納赤臺(tái)、昆侖山玉珠峰、可可西里無(wú)人區(qū)、野生動(dòng)物通道、五道梁、風(fēng)火山隧道天路壯景、唐古拉山、唐三藏渡過(guò)的通天河、各拉丹東雪山下的小鎮(zhèn)和雁石坪迷人的羌塘草原。

⑤青藏鐵路不惹藏羚羊：為了讓藏羚羊順利通過(guò)鐵路，設(shè)計(jì)師們?cè)O(shè)計(jì)的通道主要有3種形式——一種是緩坡式，即將20米高的路基設(shè)計(jì)成一道緩坡，藏羚羊在通過(guò)時(shí)，可以自然地順著緩坡走上路基直接通過(guò)；一種是橋洞式，即將橋墩的高度以及橋墩之間的距離設(shè)計(jì)得足夠大，方便藏羚羊通過(guò)；還有一種就是在藏羚羊有可能失足墜落的鐵路隧道上方用圍欄擋住，幫助藏羚羊改走安全線路。

初編輯/武昕昕