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中國(guó)工程院院士、石家莊鐵道大學(xué) 杜彥良

中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司 陳建兵

供圖｜中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司

青藏高原世稱“地球第三極”，地緣獨(dú)特，是聯(lián)通中亞、南亞兩大通道的戰(zhàn)略節(jié)點(diǎn)，是我國(guó)重要的戰(zhàn)略安全屏障和資源儲(chǔ)備基地，是我國(guó)約700萬(wàn)藏族同胞的世居之地。

西藏自治區(qū)是青藏高原的主體，系祖國(guó)西南門戶，有近4000公里邊境線。習(xí)近平總書記“治國(guó)必治邊、治邊先穩(wěn)藏”的思想，深刻闡明了西藏尤為重要的戰(zhàn)略地位。受制于青藏高原惡劣的自然環(huán)境和復(fù)雜的地質(zhì)條件，西藏至今仍然是國(guó)家高速公路網(wǎng)尚未連接的“孤島”，凸顯出我國(guó)作為世界高速公路第一大國(guó)在高速公路發(fā)展中存在的不平衡、不充分問(wèn)題。

由青入藏是國(guó)家進(jìn)藏高速公路規(guī)劃的戰(zhàn)略主通道。青藏工程走廊穿越的700公里多年凍土，是高速公路建設(shè)面臨的國(guó)際性難題。因此，全面突破進(jìn)藏高速公路建造及工程健康保障技術(shù)，整體提升進(jìn)藏高速公路建養(yǎng)技術(shù)現(xiàn)代化水平和服務(wù)品質(zhì)，提高高海拔高寒惡劣自然環(huán)境下交通運(yùn)輸保障能力，是固邊穩(wěn)藏、保障國(guó)防安全的重要基礎(chǔ)；是全面強(qiáng)藏、融入“一帶一路”的重要途徑；是富民興藏、決勝脫貧攻堅(jiān)的重要支撐；是長(zhǎng)期建藏、深入實(shí)施西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略的重要保障。

2020年，中國(guó)科協(xié)遴選出10個(gè)對(duì)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新具有關(guān)鍵作用的工程技術(shù)難題，“如何突破進(jìn)藏高速公路智能建造及工程健康保障技術(shù)”作為交通運(yùn)輸領(lǐng)域唯一的工程技術(shù)入選。

青藏高原南起喜馬拉雅山脈南緣，北至昆侖山、阿爾金山和祁連山北緣，西部為帕米爾高原和喀喇昆侖山脈，東及東北部與秦嶺山脈西段和黃土高原相接，平均海拔4500米以上，高寒缺氧，被稱為“世界屋脊”“地球第三極”。

我國(guó)的藏族人民自古生活在廣袤的青藏高原，是中國(guó)及南亞最古老的民族之一。自公元7世紀(jì)吐蕃建立政權(quán)以來(lái)，藏族與內(nèi)地的交往就沒(méi)有中斷。但是，由于地理距離、交通阻隔等各方面的制約，過(guò)去的交流與聯(lián)系具有非常大的局限性。唐文成公主進(jìn)藏成為連接西藏與內(nèi)地、藏族與漢族之間友好關(guān)系的最早實(shí)踐者。文成公主自唐蕃古道進(jìn)藏，歷時(shí)三年，隨行侍從死傷過(guò)半，歷經(jīng)千難萬(wàn)險(xiǎn)到達(dá)雪域高原。

20世紀(jì)50年代初，中國(guó)人民解放軍遵照黨中央的號(hào)召和毛主席“一面進(jìn)軍，一面修路”的指示，與藏族同胞一起發(fā)揚(yáng)“一不怕苦、二不怕死”的精神，歷經(jīng)艱險(xiǎn)、排除萬(wàn)難，在世界屋脊上修通了全長(zhǎng)4360余公里的川藏公路和青藏公路。從此，開(kāi)啟了西藏與內(nèi)地聯(lián)系的新篇章，結(jié)束了西藏?zé)o公路的歷史。

青藏公路更是西藏與祖國(guó)內(nèi)地聯(lián)系的最重要通道，承擔(dān)著西藏85%以上進(jìn)藏物資和90%以上出藏物資的運(yùn)輸任務(wù)，被譽(yù)為西藏的“生命線”。

新時(shí)代的重大意義

青藏、川藏公路通車以來(lái)，在黨中央的堅(jiān)強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)和全國(guó)各族人民的無(wú)私支援下，西藏交通發(fā)展日新月異，但是其總體建設(shè)水平明顯低于全國(guó)平均水平。截至2019年底，西藏地區(qū)公路里程突破9萬(wàn)公里，而高速公路里程不到700公里。目前，全國(guó)只有西藏仍是國(guó)家高速公路網(wǎng)尚未連接的“孤島”，也凸顯出我國(guó)作為世界高速公路大國(guó)在高速公路發(fā)展中存在的不平衡、不充分問(wèn)題。

西藏在國(guó)家發(fā)展全局中的戰(zhàn)略地位顯著

2018年9月，習(xí)近平總書記在參加十二屆全國(guó)人大一次會(huì)議時(shí)明確指出“治國(guó)必治邊、治邊先穩(wěn)藏”，深刻闡明了治國(guó)、治邊、穩(wěn)藏的內(nèi)在關(guān)系，把西藏在國(guó)家全局中的地位提升到了新的高度。

西藏是重要的國(guó)家安全屏障。西藏地處祖國(guó)西南邊疆，居高臨下的地理優(yōu)勢(shì)、綿延曲折的邊境線、數(shù)千公里的戰(zhàn)略縱深，使其成為國(guó)家安全的天然屏障，在維護(hù)國(guó)家主權(quán)和利益安全上具有十分重要的戰(zhàn)略地位。

西藏是重要的生態(tài)安全屏障。西藏是“中華水庫(kù)”“亞洲水塔”，水資源總量居全國(guó)首位，不僅是東亞重要的氣候調(diào)節(jié)器，同時(shí)也是世界上生物多樣性最典型的地區(qū)之一，是保障地球生物多樣性的重要基因庫(kù)，關(guān)系到中華民族的持續(xù)健康發(fā)展。

西藏是國(guó)家戰(zhàn)略資源儲(chǔ)備基地。西藏地區(qū)礦帶分布密集，累計(jì)發(fā)現(xiàn)礦產(chǎn)101種，區(qū)內(nèi)10余種礦產(chǎn)資源產(chǎn)量?jī)?chǔ)量居全國(guó)前五位，其中銅8000萬(wàn)噸、金2000噸、鉛鋅3000萬(wàn)噸，資源潛在價(jià)值超過(guò)6500億元，是我國(guó)重要的戰(zhàn)略資源儲(chǔ)備基地。

全面突破進(jìn)藏高速公路建造及工程健康保障技術(shù)意義重大而深遠(yuǎn)

西藏是面向南亞的重要通道。西藏是連接中巴經(jīng)濟(jì)走廊和中印孟緬的關(guān)鍵戰(zhàn)略節(jié)點(diǎn)，是我國(guó)“一帶一路”戰(zhàn)略倡議的重要組成部分。中巴、中印孟緬兩個(gè)經(jīng)濟(jì)走廊的建設(shè)對(duì)我國(guó)拓展運(yùn)輸新通道、保障能源安全、維護(hù)西部穩(wěn)定、擴(kuò)大地緣政治影響力具有重要的建設(shè)性作用。

西藏是固邊穩(wěn)藏的前沿陣地。西藏藏族和其他少數(shù)民族人口占全區(qū)總?cè)丝诘?0%以上，民族問(wèn)題和宗教問(wèn)題交織加劇了西藏工作的復(fù)雜性。西藏地區(qū)的穩(wěn)定事關(guān)國(guó)家安全和領(lǐng)土完整，事關(guān)700萬(wàn)藏族同胞的幸福，事關(guān)全面建成小康社會(huì)全局。

目前，西藏的交通發(fā)展現(xiàn)狀與其重要的國(guó)防戰(zhàn)略地位極不匹配。

青藏通道是進(jìn)藏的戰(zhàn)略主通道

在進(jìn)藏五大通道中，川藏通道地質(zhì)災(zāi)害極其嚴(yán)重，高速公路技術(shù)儲(chǔ)備不足；滇藏通道地質(zhì)災(zāi)害嚴(yán)重，與內(nèi)地聯(lián)系不夠緊密；青康通道沒(méi)有對(duì)接兩省首府，對(duì)兩省區(qū)聯(lián)系有限；新藏通道戰(zhàn)略縱深不足，與內(nèi)地連接功能較弱。而青海格爾木至拉薩的青藏通道是西藏自治區(qū)首府拉薩通向首都北京及西北地區(qū)、華北地區(qū)、中原地區(qū)最為便捷的陸上通道，是五個(gè)進(jìn)藏通道中唯一兼有青藏公路、青藏鐵路、格拉成品油管道、蘭西拉光纜通訊工程、500千伏輸變電工程的綜合運(yùn)輸通道，是西藏經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的“金橋”。

同時(shí)，相比于川藏、青康、滇藏及新藏通道，青藏通道作為國(guó)防戰(zhàn)略縱深主通道，具有重要的戰(zhàn)略優(yōu)勢(shì)，一方面青藏通道縱深達(dá)1500公里以上，有利于空間換時(shí)間的戰(zhàn)略防御；另一方面青藏通道地處高平原，無(wú)地形限制，有利于快速機(jī)動(dòng)的戰(zhàn)略集結(jié)；此外，青藏通道內(nèi)公路、鐵路、能源、電力的集中，有利于喘息休整的戰(zhàn)略保障。

G6京藏高速公路羊八井至拉薩段起于當(dāng)雄縣羊八井鎮(zhèn)桑巴薩村，與國(guó)道109線、青藏鐵路并行，途經(jīng)堆龍德慶區(qū)德慶鎮(zhèn)、馬鎮(zhèn)、古榮鎮(zhèn)，止于堆龍德慶區(qū)乃瓊鎮(zhèn)波瑪村，全長(zhǎng)68公里，設(shè)計(jì)時(shí)速100公里。

青藏高速公路經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益顯著

建設(shè)青藏通道的技術(shù)難題主要是多年凍土，具有很好的研究基礎(chǔ)和人才儲(chǔ)備。因此，青藏高速公路已具備基本建設(shè)條件，推進(jìn)其建設(shè)將發(fā)揮顯著的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益。

打通青藏高速公路將實(shí)現(xiàn)國(guó)高網(wǎng)的最后貫通。青藏高速公路（格爾木—拉薩段）是國(guó)家高速公路G6北京至拉薩的最后一段。北京至格爾木段已經(jīng)實(shí)現(xiàn)全線貫通，那曲至拉薩段也已開(kāi)工，預(yù)計(jì)2021年建成通車，迄今僅余格爾木至那曲段還未實(shí)現(xiàn)最后貫通。因此，全力建設(shè)格爾木至那曲段高速公路是實(shí)現(xiàn)國(guó)高網(wǎng)全面貫通的最便捷方式。

打通青藏高速公路將全面提升進(jìn)藏的交通服務(wù)水平。青藏公路承擔(dān)著85%的出藏物資與90%的進(jìn)藏物資運(yùn)輸工作。由于歷史原因，青藏公路病害嚴(yán)重，歷經(jīng)4次大規(guī)模整治改建工程，維修路段達(dá)188公里，但是病害率仍在20%左右。由于交通量急劇增長(zhǎng)、公路等級(jí)低、道路病害嚴(yán)重，青藏公路擁堵呈現(xiàn)常態(tài)化。僅2017年1月至9月就發(fā)生堵車122次。自2006年青藏鐵路通車以來(lái)，青藏公路交通量年增長(zhǎng)率由5%逐漸增至9%，交通量已接近飽和狀態(tài)。

打通青藏高速公路將助力西藏精準(zhǔn)扶貧。西藏是我國(guó)唯一的省級(jí)集中連片特困地區(qū)。2019年末，西藏全區(qū)所有縣均脫貧摘帽。從人均GDP收入來(lái)看，西藏是我國(guó)人均GDP最低的省級(jí)地區(qū)，處于我國(guó)人均GDP的第五梯隊(duì)。而交通先行是西藏精準(zhǔn)脫貧攻堅(jiān)的關(guān)鍵。因此，必須加大西藏地區(qū)高速公路的發(fā)展與建設(shè)力度，才能保證西藏人民在共同實(shí)現(xiàn)小康的道路上不掉隊(duì)。

攻克多年凍土

青藏高原的“攔路虎”

1954年，青藏公路通車的喜悅并沒(méi)有持續(xù)多久。開(kāi)春后，人們驚奇地發(fā)現(xiàn)原本平坦的公路逐漸變成了爛泥灘，起伏不平，車隊(duì)駛過(guò)隨即陷入。這時(shí)，人們才發(fā)現(xiàn)，原來(lái)看似堅(jiān)固的高原下另有玄機(jī)。

在青藏高原腹地大部分地區(qū)，分布著一種持續(xù)多年凍結(jié)的非常特殊的土體——多年凍土。與普通的土體多由土顆粒、水分和空氣孔隙組成不同，多年凍土還包含冰，而青藏高原的低溫環(huán)境是多年凍土賦存的氣候條件。多年凍土富有持久的生命力，猶如任性的小孩兒，當(dāng)溫度降低（小于0攝氏度），它便平靜地酣睡，內(nèi)部的冰體將土顆粒牢固地包裹起來(lái)，堅(jiān)硬如鐵；而當(dāng)外部溫度升高（大于0攝氏度），它就如被驚醒的小孩兒，頓時(shí)發(fā)起脾氣，內(nèi)部冰體融化，土體變成一灘稀泥。因此，在青藏高原修路、架橋必須摸清凍土的脾氣。

青藏高原高寒的氣候條件及凍土對(duì)溫度極其敏感的特性，造就了高原獨(dú)特的凍融自然景觀。如凍脹丘，是由地下水冬季結(jié)冰，在薄弱地帶凍結(jié)膨脹并且向上隆起而形成的圓形或橢圓形地形；熱喀斯特湖，是由地下凍土層內(nèi)冰體融化而集水成湖；熱融滑塌，由于斜坡地區(qū)坡腳地下冰層暴露，夏天冰層融化致上部土層塌落，并在重力作用下沿著斜坡緩緩下滑?？偠灾?，在青藏高原發(fā)生的諸多凍融自然現(xiàn)象均緣于土體的凍結(jié)或熱融。

凍土的這種特殊性質(zhì)成為工程建設(shè)的“攔路虎”，是世界級(jí)難題。具體來(lái)說(shuō)，地基土體中的水凍結(jié)為冰時(shí)，體積增大9%，會(huì)發(fā)生凍脹現(xiàn)象；反之，遇熱則融，土體發(fā)生沉降，即融沉。凍脹和融沉是凍土最為顯著的兩個(gè)工程特性，也是影響工程穩(wěn)定的主要因素。當(dāng)工程建設(shè)實(shí)施時(shí)，一方面破壞了原有的地表植被，使得土體直接暴露；另一方面工程結(jié)構(gòu)表面特別是公路路面為顯著的黑色吸熱表面，就如冰上加熱器，進(jìn)一步加劇了土體的熱融。以上過(guò)程雖然說(shuō)起來(lái)簡(jiǎn)單，但是在多年凍土地區(qū)，凍土的熱融就是引發(fā)工程結(jié)構(gòu)發(fā)生病害、破壞的主要原因。

凍土工程技術(shù)領(lǐng)跑全球

正是由于凍土熱融這一世界性難題，使得凍土工程研究成為國(guó)際學(xué)術(shù)與工程界研究的難點(diǎn)和熱點(diǎn)。除我國(guó)以外，美國(guó)、俄羅斯、加拿大等凍土大國(guó)及北歐等國(guó)也在凍土區(qū)開(kāi)展了不同的工程建設(shè)，如俄羅斯的西伯利亞鐵路、美國(guó)的道爾頓公路等。由于地廣人稀，以上國(guó)家的道路工程均以城市近郊公路為主，道路等級(jí)低、交通量小,絕大部分只鋪設(shè)了砂石路面，通行條件較差，且運(yùn)營(yíng)多年來(lái)，其工程熱融病害率均超過(guò)30%。

多年凍土

組圖：20世紀(jì)90年代青藏公路凍融病害

我國(guó)在凍土工程技術(shù)方面走在了世界前列。自20世紀(jì)70年代以來(lái)，我國(guó)針對(duì)多年凍土，在青藏公路的整治改建中已累計(jì)投入近50億元，持續(xù)開(kāi)展了40多年的觀測(cè)和病害整治技術(shù)研究，病害率控制在20%左右，堪稱世界凍土工程奇跡。青藏公路凍土病害整治技術(shù)研究針對(duì)同一工程對(duì)象開(kāi)展不間斷的科學(xué)和技術(shù)研究，在國(guó)際工程界是唯一的，其研究成果一舉奠定了我國(guó)凍土工程技術(shù)的國(guó)際領(lǐng)先地位。

羊八井互通

首次揭開(kāi)高海拔多年凍土神秘面紗。與俄羅斯西伯利亞、美國(guó)阿拉斯加等世界主要的高緯度凍土相比，青藏高海拔凍土溫度高、熱融敏感性強(qiáng)，凍土凍脹融沉具有長(zhǎng)期、隱蔽、突發(fā)的特點(diǎn)。

廣東省已對(duì)2011年度和2012年度連續(xù)開(kāi)展了兩年考核工作。通過(guò)考核工作，使水資源管理日益受到地方政府領(lǐng)導(dǎo)重視、部門之間的協(xié)作也明顯加強(qiáng)，考核也給地方政府尤其是得分排名靠后的地區(qū)帶來(lái)了壓力，促使這些地區(qū)加強(qiáng)節(jié)水和治污力度，加強(qiáng)對(duì)高耗水和高污染企業(yè)的限制和轉(zhuǎn)型升級(jí)，取得了較為明顯的成效。

摸清凍土工程病害類型及發(fā)生規(guī)律。幾十年的跟蹤調(diào)查監(jiān)測(cè)表明，青藏公路融沉類病害與路基尺度和結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，主要表現(xiàn)為不均勻沉陷和縱向開(kāi)裂，其占總病害率的75%以上，遠(yuǎn)超凍脹類病害。年平均地溫低于零下1.5攝氏度的低溫凍土病害易控，相對(duì)穩(wěn)定；年平均地溫高于零下1.5攝氏度的高溫凍土病害表現(xiàn)出長(zhǎng)期持續(xù)性，極不穩(wěn)定。

找到醫(yī)治凍土工程病害的良方。青藏公路凍土病害的治理實(shí)踐是一部我國(guó)凍土工程科研工作者千方百計(jì)“保護(hù)凍土”的歷史。20世紀(jì)70年代至90年代，受認(rèn)識(shí)及經(jīng)費(fèi)限制，我國(guó)研究人員只能采取填土路基保護(hù)凍土，并相繼研究提出“寧填勿挖”原則、最小填土高度、保護(hù)凍土臨界高度等關(guān)鍵成果；20世紀(jì)90年代后，逐步開(kāi)發(fā)出隔熱保溫、局部導(dǎo)冷等系列新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新材料，如熱棒路基、XPS隔熱層路基、碎（塊）石氣冷路基等。

把瀝青路面鋪到世界屋脊上。國(guó)際上首次在多年凍土區(qū)大規(guī)模鋪筑黑色瀝青路面取得成功，提出極端低溫下的瀝青路面結(jié)構(gòu)選型及強(qiáng)度控制技術(shù)，逐步完善瀝青路面快速修復(fù)及養(yǎng)護(hù)技術(shù)體系，路面防凍抗裂耐久性能穩(wěn)步提升。這次嘗試解決了多年凍土地區(qū)能否鋪筑黑色瀝青路面，以及如何鋪筑的問(wèn)題，有力保障了青藏公路成為世界第一條跨越700千米多年凍土地區(qū)的全天候通車二級(jí)公路。

成為國(guó)際凍土工程研究最大的數(shù)據(jù)源和試驗(yàn)場(chǎng)。依托青藏公路的整治改建，積累了長(zhǎng)達(dá)46年的凍土環(huán)境與工程病害連續(xù)觀測(cè)和試驗(yàn)數(shù)據(jù)；跨越青藏高原700千米多年凍土區(qū)，累計(jì)建設(shè)超200千米科研試驗(yàn)工程，共涉及12種特殊路基結(jié)構(gòu)、2座橋梁試驗(yàn)工程、11類不同工況試驗(yàn)場(chǎng)，取得近300萬(wàn)組第一手科學(xué)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，是國(guó)際凍土工程界不可替代的野外觀測(cè)數(shù)據(jù)源和實(shí)體工程試驗(yàn)場(chǎng)。

共玉公路樹(shù)立“國(guó)際凍土工程新的里程碑”

青海省玉樹(shù)藏族自治州地處“萬(wàn)山之宗”昆侖山脈東南，長(zhǎng)江、黃河、瀾滄江“三江之源”；這里還是唐蕃古道、康藏通衢，漢藏文化在此交流交融。2010年4月14日，玉樹(shù)州結(jié)古鎮(zhèn)發(fā)生7.1級(jí)地震，遭受重創(chuàng)。作為連接玉樹(shù)的主要通道，青藏高原東南邊緣的青康公路（國(guó)道214線）在抗震救災(zāi)中遭遇斷通。如何快速、高質(zhì)量地修通成為搶險(xiǎn)救災(zāi)、恢復(fù)重建的關(guān)鍵。2011年5月，國(guó)務(wù)院提出構(gòu)建“一縱一橫兩聯(lián)”“生命線”公路通道，青海省共和至玉樹(shù)高速公路（共玉公路）破土動(dòng)工。而跨越227公里的高溫極不穩(wěn)定多年凍土成為工程建設(shè)的瓶頸。沿線凍土地溫高、含冰量大、熱穩(wěn)定性差，高速公路尺度又遠(yuǎn)大于青藏公路等二級(jí)公路，公路吸熱、熱融風(fēng)險(xiǎn)劇增，國(guó)際上更是沒(méi)有多年凍土區(qū)高速公路建設(shè)的先例。針對(duì)這一問(wèn)題，凍土科研工作者迎難而上，積極投入技術(shù)攻關(guān)，充分利用青藏公路建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，消化、吸收多年研究成果，為共玉高速公路“量身定制”新技術(shù)、新材料、新結(jié)構(gòu)、新工藝。

2020年10月1日上午，G6京藏高速公路羊八井至拉薩段通車試運(yùn)行。圖為羊八井1號(hào)隧道。

強(qiáng)制彌散式通風(fēng)路基

單向?qū)崧访媾c片塊石復(fù)合路基工作原理

理論方法自主創(chuàng)新：修建在凍土地基上的路基穩(wěn)定性與路基自身的尺度關(guān)系極大，首創(chuàng)凍土路基尺度效應(yīng)理論，揭示高速公路尺度增大后引發(fā)的凍土熱融機(jī)理演化規(guī)律，解釋為什么高速公路路基的穩(wěn)定性問(wèn)題比鐵路和二級(jí)公路嚴(yán)峻得多。而基于此創(chuàng)建的凍土路基能量平衡設(shè)計(jì)理論，是通過(guò)一定的工程措施和技術(shù)手段，使得凍土地基恢復(fù)平衡狀態(tài)，以保證路基穩(wěn)定。

路面熱能定向調(diào)控：黑色瀝青路面是凍土路基吸熱的主要來(lái)源。單向?qū)崧访媸峭ㄟ^(guò)在路面結(jié)構(gòu)層不同層位添加不同熱物理性質(zhì)的工業(yè)材料，調(diào)節(jié)路面的導(dǎo)熱性能，實(shí)現(xiàn)路面結(jié)構(gòu)的熱量快速散發(fā)。

通風(fēng)換氣增強(qiáng)：大量采用通風(fēng)管、片塊石等基底通風(fēng)路基，針對(duì)路基尺度增大后的熱融風(fēng)險(xiǎn)劇增難題，在通風(fēng)管、片塊石路基基礎(chǔ)上，采用自動(dòng)溫控、太陽(yáng)能風(fēng)機(jī)強(qiáng)制彌散式通風(fēng)等方式，變自然通風(fēng)為強(qiáng)制通風(fēng)。

導(dǎo)冷、阻熱、調(diào)控復(fù)合：創(chuàng)造性地將熱棒與工業(yè)保溫材料復(fù)合，一方面利用熱棒在冬季優(yōu)良的熱量傳導(dǎo)效能散熱，另一方面利用保溫材料的隔熱功能阻斷夏季熱量的導(dǎo)入。

熱棒與樁基復(fù)合：將熱棒結(jié)構(gòu)與樁基復(fù)合，形成“樁棒一體”結(jié)構(gòu)，利用熱棒快速將樁基水化熱導(dǎo)出，減少對(duì)凍土層的擾動(dòng)。

生態(tài)防護(hù)優(yōu)化：將原有開(kāi)挖的草皮先集中養(yǎng)護(hù)，待施工完成后，再鋪筑在路基邊坡表面，既恢復(fù)了原始地表、保護(hù)凍土，又與當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境融為一體。為此，沿線群眾稱贊共玉公路為“草原上‘長(zhǎng)’出來(lái)的公路”。

通過(guò)共玉高速公路建設(shè)，我國(guó)在凍土路基、橋梁、隧道等方向形成理論方法與系列技術(shù)等原創(chuàng)性成果，成功突破了高海拔凍土區(qū)高速公路建設(shè)禁區(qū)。國(guó)際凍土協(xié)會(huì)認(rèn)為“共玉公路成功建設(shè)樹(shù)立了國(guó)際凍土工程新的里程碑”。

樁棒一體化工作原理

大規(guī)模建造需突破的難題

自2006年青藏鐵路通車后，十余年來(lái)，科技部、交通運(yùn)輸部、青海省和西藏自治區(qū)著力開(kāi)展了進(jìn)藏高速公路建設(shè)前期科研攻關(guān)工作，通過(guò)“973計(jì)劃”“863計(jì)劃”“國(guó)家科技支撐計(jì)劃”、國(guó)家自然科學(xué)基金、交通運(yùn)輸部重大專項(xiàng)等予以資助，累計(jì)投入資金超過(guò)2億元。目前雖然在理論方法、設(shè)計(jì)技術(shù)及同類工程示范方面已具備堅(jiān)實(shí)的研發(fā)基礎(chǔ)，但在青藏工程走廊跨度達(dá)700千米的多年凍土地區(qū)，克服極端高寒缺氧、高頻凍融循環(huán)及劇烈干濕交替的綜合影響，全面推進(jìn)建設(shè)并保障其工程長(zhǎng)期健康，仍然面臨諸多難題。

難題一：高原惡劣自然環(huán)境、狹窄走廊工程干擾與保通限制，難以保證大規(guī)?？焖俳ㄔ炱焚|(zhì)

針對(duì)高寒高海拔地區(qū)強(qiáng)紫外、大溫差、長(zhǎng)時(shí)低溫及劇烈干濕凍融循環(huán)作用等極端氣候條件下，施工環(huán)境惡劣、施工周期短、施工難度大，以及長(zhǎng)大隧道施工面臨的高應(yīng)力、高壓涌突水、巖爆、圍巖大變形、復(fù)雜多變的地質(zhì)條件等難題，突破路基路面、橋隧構(gòu)造物等裝配化和智能建造技術(shù)壁壘，構(gòu)建全過(guò)程質(zhì)量控制、全壽命工程保障的科學(xué)施工技術(shù)體系和保障能力，將對(duì)順利打通進(jìn)藏高速通道工程、提升建造品質(zhì)意義重大。

難題二：缺乏全壽命周期智能監(jiān)測(cè)與健康診斷技術(shù)集成，將制約進(jìn)藏交通設(shè)施的災(zāi)變預(yù)警與健康運(yùn)營(yíng)

針對(duì)全球氣候變化情況下工程構(gòu)筑物健康影響要素復(fù)雜等問(wèn)題，利用大數(shù)據(jù)理論、云計(jì)算、人工智能技術(shù)、北斗通信等先進(jìn)技術(shù)，研發(fā)適用于極端高原環(huán)境條件下的高性能、長(zhǎng)距離無(wú)線傳輸設(shè)備及裝置，集成全方位、全時(shí)段的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和決策平臺(tái)，將對(duì)惡劣自然環(huán)境下高速公路的健康運(yùn)營(yíng)、災(zāi)變預(yù)警和防控發(fā)揮重要作用。

難題三：當(dāng)前青藏高原工程建設(shè)與運(yùn)營(yíng)全過(guò)程能源消耗高，將進(jìn)一步加劇高原地區(qū)長(zhǎng)距離運(yùn)輸?shù)哪茉垂?yīng)緊張局面

青藏高原地區(qū)地廣人稀，常規(guī)能源運(yùn)輸困難、成本高、供應(yīng)緊張，在一定程度上制約了高速公路建設(shè)品質(zhì)與運(yùn)營(yíng)服務(wù)水平。當(dāng)前，低碳環(huán)保新能源技術(shù)在大型工程建設(shè)和運(yùn)營(yíng)全過(guò)程中的集成與規(guī)模化應(yīng)用仍然面臨諸多技術(shù)瓶頸。因此，將生態(tài)環(huán)保理念貫穿工程規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)和養(yǎng)護(hù)全過(guò)程，積極探索太陽(yáng)能、地?zé)崮?、風(fēng)能等清潔能源綜合利用和低碳環(huán)保的建筑結(jié)構(gòu)，對(duì)緩解高原地區(qū)長(zhǎng)距離運(yùn)輸?shù)哪茉垂?yīng)緊張局面、建設(shè)進(jìn)出藏高速交通綠色廊道具有深遠(yuǎn)意義。

難題四：當(dāng)前依靠車站和道班的常規(guī)救急措施與保通技術(shù)，完全無(wú)法滿足極端惡劣環(huán)境下突發(fā)災(zāi)害和重大交通事故的應(yīng)急救援要求

面對(duì)當(dāng)前進(jìn)藏通道極端天氣普遍、地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)、重大交通事故率偏高等客觀因素，依靠沿線車站和道班實(shí)施常規(guī)性的救急和保通的相關(guān)技術(shù)現(xiàn)狀對(duì)保障現(xiàn)有工程全天候通車都十分困難。因此，迫切需要在開(kāi)展建設(shè)技術(shù)研究的同時(shí)，研究極端氣候條件和地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)情況下的快速應(yīng)急救援保障技術(shù)體系，充分運(yùn)用衛(wèi)星系統(tǒng)、無(wú)人機(jī)技術(shù)、遠(yuǎn)程通訊等道路交通安全信息感知與提取技術(shù)，研發(fā)配套的應(yīng)急裝備與救援保障設(shè)施，以期實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)響應(yīng)、快速反應(yīng)、智能策應(yīng)。

以上問(wèn)題的突破將整體提升進(jìn)藏高速公路的建養(yǎng)技術(shù)現(xiàn)代化水平，降低工程造價(jià)和全壽命周期成本，提高特殊自然環(huán)境下交通設(shè)施的供給品質(zhì)與服務(wù)能力，為徹底打通西南戰(zhàn)略高地——西藏與祖國(guó)內(nèi)地的高速公路通道提供全面技術(shù)保障。

目前，青藏高速公路非多年凍土段那曲至拉薩段已于2020年10月通車試運(yùn)行。而面臨諸多困難的多年凍土段迫切需要開(kāi)展智能建造及工程健康保障技術(shù)的全面攻關(guān)，宜在近兩年內(nèi)建設(shè)50公里至80公里的先導(dǎo)試驗(yàn)段，到2025年可全面突破管理、設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)測(cè)及維養(yǎng)的技術(shù)體系與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系。