解密高原凍土

　　在青藏鐵路格拉段(格爾木至拉薩)2001年開始建設(shè)時，各種質(zhì)疑的聲音就沒有間斷過，其中以“無法解決多年凍土的問題”為最。時至今日，又有專家指出，青藏鐵路經(jīng)過的青藏高原凍土層幾十年來持續(xù)退化，剛剛建成鋪通的青藏鐵路在一段時間之后將會有安全之虞……帶著種種疑問，我們踏上了高原凍土解密之旅。
　　
　　高原的天氣非常捉弄人，一會兒是冰雹，一會兒是陽光，一會兒是雨雪，短短一天，你可經(jīng)歷地球上所有的氣象。唯一不變的是寒冷。雖然已是5月中旬，空氣卻如刀割般，一會兒便在裸露的臉頰上劃出道道冰冷的傷痕來。
　　還沒到冠名為“青藏高原綜合觀測研究站”的冰土工程國家重點研究室青藏高原研究基地，雪就把路面下花了。剎車在這座筑在海拔高達4737米的小房子前的空地上將一小塊還沒來得及抽青的草皮翻卷了上來，聞聲后，劉永智的藏狗及時而守職地朝我們狂吠起來。劉永智用帶著蘭州口音的普通話嚴厲地呵斥了一聲。藏狗馬上聽話地收起了它的魯莽。
　　劉永智是中國凍土研究首席科學(xué)家之一。自從1974年大學(xué)畢業(yè)后，就再也沒有離開過可可西里。
　　在這個寂靜的科研基地，劉永智和他的幾位同事共同守望著這片地球上中低緯度面積最大、海拔最高、溫度最低的多年凍土區(qū)和山地冰川分布區(qū)。這個觀測研究站是我國在多年凍土區(qū)唯一的也是高原地區(qū)唯一的綜合性觀測研究站。
　　劉永智面膚黝黑，長年在高原上工作，步子已經(jīng)有些踉蹌了。因為剛剛?cè)チ送獾鼗貋恚瑏聿患斑m應(yīng)高原反應(yīng)的他還有些氣喘。
　　近處是劉永智溫馴下來的藏狗的喘息和招待我們的繚繞的濃香咖啡，遠處是沿地平線起伏的青藏鐵路。我們的話題就從鐵路和凍土開始。
　　
　　凍在土中的高科技
　　根據(jù)資料顯示，全世界在多年凍土區(qū)修建鐵路已有百年以上歷史，但已建成的多年凍土區(qū)鐵路病害率很高。有百年歷史的俄羅斯第一條西伯利亞鐵路，由于對凍土的認識不清，缺乏工程經(jīng)驗，采取的措施單一，已經(jīng)出現(xiàn)了大范圍的融化下沉和凍脹隆起等病害，1996年調(diào)查的線路病害率達45%。俄羅斯西伯利亞的凍土鐵路雖然比我們的青藏鐵路長，有三四千公里，但其海拔只有兩三千米。凍土雖然在加拿大、美國等國家也存在，但它們屬高緯度凍土，比較穩(wěn)定且列車時速并不高。
　　鑒于這樣的背景，在青藏鐵路格拉段2001年開始建設(shè)時，各種質(zhì)疑的聲音就沒有間斷過，其中以“無法解決多年凍土的問題”為最。即使是2006年青藏鐵路全線鋪通之后，國內(nèi)仍有專家公開指出，青藏高原凍土正在退融，青藏鐵路必經(jīng)之地凍土層幾十年來持續(xù)退化，剛剛建成鋪通的青藏鐵路在一段時間之后將會有安全之虞。劉永智和他的同事們就是在這樣緊張而高壓的氛圍中，經(jīng)過各種各樣的實驗和嘗試，首創(chuàng)了“片石氣冷路基、熱棒路基、通風(fēng)管路基等凍土保護措施”和“主動降溫，冷卻路基”為核心的積極保護凍土思路。這條已建成并成功運營5年的青藏鐵路目前已成了世界上穿越多年連續(xù)凍土里程最長（550公里）、擁有世界最高凍土隧道風(fēng)火山隧道（海拔4905米）、世界上最長高原凍土隧道昆侖山隧道（全長1686米）、在世界高原凍土鐵路上的最高時速——100公里的高原鐵路……而其間每一厘米的天路都飽含著劉永智和他同事們的艱辛，也富含令人嘆服和驚咋的高科技。
　　“通過主動降溫，減少傳入地基土層的熱量，保證多年凍土層的熱穩(wěn)定。凍土退融得越少，地表變形越不明顯，上面的鐵軌就越安全?！眲⒂乐橇η笥煤唵蔚恼Z言給我們掃盲。他還告訴我們，在青藏鐵路線上經(jīng)常看到的那種類似雷達測速的鐵棒子，是他們眾多凍土降溫措施中的一種，學(xué)名叫熱管，也就是當(dāng)?shù)厝送ǔＫ追Q的“散熱棒”。這種用來穩(wěn)定凍土路基的散熱裝置是從俄羅斯引入的一種高科技，其原理與冰箱雷同：將熱管插入路基兩側(cè)的地基土中就可以有效地將空氣中的冷量傳遞到土中，且將土中的熱量散發(fā)出去，從而有效地控制了熱量向下傳遞，保持地基土處于凍結(jié)狀態(tài)，達到路基穩(wěn)定的目的。從西大灘到安多的鐵路段沿線，路基兩旁都插有這種像柵欄一樣的散熱棒，就是這18200根熱棒，讓青藏鐵路跨越了546公里的多年凍土區(qū)。
　　除了熱管，青藏鐵路還使用了其他一些方法來穩(wěn)定凍土的路基：通風(fēng)管路基，顧名思議就是通過在路基上加設(shè)通風(fēng)管道達到空氣循環(huán)和保溫的目的；片石冷路基，既可降溫又可以防止鐵路路肩的流失和防止雨水對路基的沖刷；片石護坡路基，作用同上；空心管路基；保溫材料路基，通過在路基底下埋設(shè)擠縮板等達到穩(wěn)定路基的作用。
　　
　　昂貴的生態(tài)保護費
　　在監(jiān)測站外不遠處的高原公路實驗段，我們見到了劉智永剛才介紹的各種路基段。5月中旬的天氣，可可西里正在大面積地“泛漿”?！胺簼{”是當(dāng)?shù)厝说恼f法，指的是凍土解凍變軟，土中所含的水開始起威力了。不用說，這對鐵路來說會意味著什么。
　　“這段長達550公里的凍土層因全球變暖的影響已比幾十年前變薄了10到40厘米。如今凍土層仍在持續(xù)退融，而凍土層融化受威脅最大的就是凍土層上面的青藏鐵路。凍土層融沉導(dǎo)致的地表變形將使鐵軌失去平順性，影響列車行駛?！?br/>　　如果僅僅是面對一年一融的凍土那還好說，現(xiàn)在，我們面對的是全球性難題——全球變暖——而在全球變暖的大環(huán)境下，草原退化和凍土退融幾乎是同步成正比在進行的。草原植被好，凍土層的隔熱效果在自然就好。劉永智發(fā)現(xiàn)，從他來這兒工作到現(xiàn)在的幾十年間，草場已經(jīng)退化了不少，高原植被也遭到了很大的破壞，而高原植被破壞得越多，凍土退融速率也就會變得越快。2009年國家立項投資300萬元在監(jiān)測站不遠處建立的這個實驗基地就是為了應(yīng)對各種氣候和地質(zhì)變化的極限。面對全球氣候變暖這個人人談虎色變的災(zāi)難趨勢，剛剛建成的青藏鐵路也必須采取各種應(yīng)對措施?！耙坏﹥鐾翆映掷m(xù)退融變得極不穩(wěn)定的話，‘以橋代路’可能是目前最好解決的方法。”劉永智說。
　　青藏鐵路線上最長的“以橋代路”工程就是全長11.7公里的清水河大橋，也是世界上建在高原凍土地段上的最長鐵路橋?！耙詷虼贰辈粌H是為解決高原凍土地帶路基穩(wěn)定的問題，各橋墩間的1300多個橋孔也可供藏羚羊等野生動物自由遷徙。每一公里以橋代路的工程費用要5000萬元。
　　“以前鐵路修到哪里，植被就破壞到哪里”。而全長1142公里的青藏鐵路是世界上海拔最高的鐵路，修建在珍稀物種豐富、生態(tài)環(huán)境脆弱的青藏高原之上，一旦破壞環(huán)境很難恢復(fù)。
　　50年前修建的青藏公路限于當(dāng)時條件艱苦，修建時一般都是就地取材，一些當(dāng)年取土挖砂的小土坑至今沒有長出綠草。50年后，青藏鐵路在自然保護區(qū)內(nèi)遵循“能避繞就避繞”的原則，施工場地、便道、砂石料場的選址都經(jīng)反復(fù)踏勘確定，盡量避免破壞植被。為了恢復(fù)鐵路用地上的植被，高原凍土區(qū)植被恢復(fù)與再造采用先進技術(shù)，使植物試種成活率達70％以上。在鐵路修建管護和過程中，施工人員在取土前就把表層的植被和表土鏟除后集中堆放、養(yǎng)護，取完了以后回鋪。據(jù)說僅修建時沿線草皮移植的花費就高達2億多元，回鋪的草皮達數(shù)千萬平方米。
　　
　　回到青藏高原綜合觀測研究站，雪中的高原風(fēng)依然很大。雖然這對靠風(fēng)力供電的監(jiān)測站來說是件好事，但卻侵害著年事已高的劉永智的身體。頭發(fā)花白的劉永智嘴唇有些發(fā)烏，他說這是因為剛“進山”不久的緣故?！岸嗪瓤Х?，咖啡能夠抗高原反應(yīng)?！眲⒂乐菍⒆约喊l(fā)明的土辦法告訴我們，同時，也有些黯然地說：“老了，適應(yīng)能力再也不能與年輕那會兒相比了。
　　“年一過我就要退休離開這里了，說不上是慶幸還是留戀。但只要青藏鐵路還在運營，這里的工作就永遠不能放松?！蔽覀兟牭贸觯橇魬俣嘤趹c幸，畢竟，惡劣的自然適應(yīng)起來容易，要戒掉專業(yè)領(lǐng)域的癡情與迷戀難。
　　
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　　風(fēng)火山隧道
　　位于可可西里“無人區(qū)”邊緣的風(fēng)火山隧道，全長1338米，，是目前世界上海拔最高的鐵路隧道。隧道所處風(fēng)火山埡口高寒缺氧、平均海拔4900米左右，年均氣溫零下7℃，寒季最低氣溫達零下41℃，空氣中氧氣含量只有內(nèi)地的50％左右，被喻為“生命禁區(qū)”。隧道洞身全部位于凍土、凍巖中，地質(zhì)巖層復(fù)雜，集飽冰凍土、富冰凍土、裂隙冰、泥砂巖等惡劣地質(zhì)于一體。隧道最大埋深100米，隧道采用5層先后施作的隧道支護襯砌結(jié)構(gòu)形式，成功突破高原凍土技術(shù)難題，是世界上最長的“凍土隧道”之一。