大動脈上的大智慧

劉源隆

在世界最高的凍土層提出極為經濟且非常有效的“主動冷卻”方案，在地球上的最后一方凈土為野生動物“修路筑橋”，在“生命禁區(qū)”對抗高原缺氧，中國人在青藏鐵路大動脈上所創(chuàng)造的奇跡，猶如一次智慧的造訪，誰說有昆侖山脈在，鐵路就永遠到不了拉薩呢？

如何讓中國海拔最高的土地與內地相通相連？千百年來，這都是一道待解的難題。

公元641年，肩負著“和親”政治使命的文成公主入藏。在這遙遠的西行路上，她的隨員和牲畜連連死亡，所攜物資盡棄路途，歷經3年，才從長安走到拉薩。她走過的這條路，就是聞名于世的唐蕃古道。

十幾個世紀以來，唐蕃古道一直是內地進出西藏的一條主要通道。在這條充滿艱險的通道上，人們堅忍不拔地驅馬牽牛，成就了千余年來“茶馬古道”的繁榮。

“天下沒有遠方，人間都是故鄉(xiāng)”，今日的拉薩，《文成公主》實景劇的這句經典宣傳語遍布大街小巷的各種戶外媒體，1300多年前文成公主充滿智慧的到達，依然沒有被現代人忘記。只是不知道古人是否會想到，終有一日，后人們將以一種難以想象的速度攻克艱難與險阻，走進西藏這片離天最近的高地。

高寒缺氧、峨峰交錯、荒漠遮眼、激流斷路。因為獨特的地貌與惡劣的環(huán)境，就連20世紀的美國火車旅行家保羅·泰魯都說：“有昆侖山脈在，鐵路就永遠到不了拉薩?！?/p>

的確，這并非“危言聳聽”，這里有5000米高的山脈要翻越，12公里寬的河谷要架橋，還有綿延上千公里、根本不可能支撐鐵軌和火車的冰雪和軟泥。人，怎么能夠在零下30攝氏度的氣候下開鑿隧道，又如何能夠在稍一用力就需要氧氣瓶的地方架橋鋪軌呢？

盡管面臨著“多年凍土、生態(tài)脆弱、高原缺氧”三大世界性難題的考驗，但中國人還是完成了對于青藏高原的智慧造訪。

2006年7月1日，青藏鐵路通車。

這條由青海省西寧市至西藏自治區(qū)拉薩市、全長1956公里的“大動脈”，創(chuàng)造出了多項令世界矚目的“奇跡”：世界上線路最長的高原鐵路、海拔最高的高原鐵路、穿越凍土里程最長、創(chuàng)高原鐵路最高時速、最高最長的高原凍土隧道、海拔最高的火車站、最長的高原凍土鐵路橋、最高的鐵路鋪架基地……

這些“奇跡”的背后，有著怎樣的智慧造訪？

青藏鐵路從格爾木至拉薩的1142公里路段中，約有500多公里要建在多年凍土層，要在世界上最高的凍土層上建最長的鐵路線，談何容易。

中國的凍土面積在世界上排在俄羅斯、加拿大之后，居第三位。從分類上說， 中國的高海拔凍土面積世界最大。但在新中國成立前，我國對于凍土的研究幾乎為零。

凍土問題也是世界性難題，俄羅斯、加拿大、美國等都為解決凍土技術難題付出了艱辛努力，可效果卻并不是很好。世界上在凍土區(qū)修筑鐵路也有百年歷史，但因難度大，很多問題尚未解決。20世紀70年代建成的第二條西伯利亞鐵路，在1994年調查時，線路病害率達27.5%。運營近百年的第一條西伯利亞鐵路，1996年調查時線路病害率為45%。在中國，東北鐵路的病害率將近40%，青藏公路1990年修完以后，病害率接近30%。

與俄羅斯西伯利亞、美國阿拉斯加多年低溫凍土不同的是，青藏高原的多年凍土大多屬于接近0℃的高溫凍土，極易受工程的影響產生融化下沉，這也就更容易造成鐵路病害率的提升。

如何解決青藏鐵路建設中的這一首要難題？全程參與青藏鐵路長達半個世紀建設工作的中國科學院院士程國棟，40多年來一直扎根西部開展對于凍土的研究，如今，他已從一個年輕的地質專業(yè)大學畢業(yè)生成為全世界凍土科學領域最權威的專家。

“青藏高原上也有夏天，也會出現夏天融、冬天凍的現象。但那是表層的活動，也叫活動層，而在活動層底下全部是多年凍土。最可怕的是凍土里面有冰，也就是說，它凍的時候要結冰，變成冰以后體積要膨脹，就要發(fā)生凍脹;冰融化以后就變成一攤稀泥，就沒有了承載力。”在接受《小康》記者采訪時，程國棟耐心地進行著講解。

上世紀60年代初，中科院的冰川所、鐵道部的高原所（鐵道部科學研究院西北分院）等就在高寒而險峻的昆侖山至唐古拉山之間進行了自然環(huán)境和凍土特征的考察。幾十年來，科學家們陸續(xù)開展了高原氣象、多年凍土溫場、凍土熱學、凍土力學以及凍土地區(qū)施工、橋梁建設、隧道等工程的實驗研究。據程國棟回憶，在研究實驗的高峰期，位于海拔近5000米的風火山實驗基地的科技人員多達數百人。

在進行了大量的科學實驗、觀測研究后，“凍土工程建設”這一世界性難題終于被攻克了。一般人直覺上認為，可以用隔熱的方法讓夏天的高溫不能傳導到路基下從而保護了凍土層的穩(wěn)定性，這種被動降溫的方法也確實在一些國家得到應用，但效果并不理想。

程國棟團隊提出了一個極為經濟且非常有效的“主動冷卻”方案：塊石路基，塊、碎石護坡。利用塊石、碎石孔隙較大的特點，使它們在夏季產生熱屏蔽作用，冬季產生空氣對流，改變路基和路基邊坡土體與大氣的熱交換過程，起到較好地保護多年凍土的作用。按照設計，全線有117公里路段采用塊石路基，31公里路段采用塊石、碎石護坡路堤。

此外，在路基兩旁埋設高效導熱的熱管，可以將熱量導出，同時吸收冷量并有效地傳遞貯存于地下;在路基中鋪設通風管，可使土體溫度明顯降低，在通風管的一端設計、安裝了自動溫控風門，當溫度較高時，風門會自動關閉，溫度較低時，風門自動打開，這樣可以避免夏季熱量進入通風管;在路基頂部和路基邊坡鋪設遮陽棚、遮陽板，可以有效地減少太陽輻射，降低地表溫度。這些措施都不同程度地被運用到了青藏鐵路的建設之中。

如今，從觀測的數據看，原有的凍土層環(huán)境得到了保護，冬天沒有發(fā)生大的凍脹，夏天也沒有發(fā)生大的融沉。

兩千萬年前，年輕的青藏高原從浩淼的古特提斯海中崛起，成為地球上離太陽最近的陸地。此后，青藏高原成為長江、黃河、雅魯藏布江等中國乃至南亞、東南亞的大江大河的發(fā)源地，有“亞洲水塔”之稱。這里有地球上其他地方看不到的高聳入云連綿不絕的高山、廣袤無際的草甸、平展荒涼的大漠戈壁，令人敬畏和震撼。

但青藏高原的環(huán)境又是脆弱的、易毀的，稍有不慎，將遭萬劫不復之難。一位參與青藏鐵路勘察的科學家觀察發(fā)現，七十年代他們在一個實驗站無意中挖掉的一塊帶有低矮植物的土地再也沒有生長出新的植物，可見青藏高原生態(tài)的脆弱。

從青藏高原腹地通過的青藏鐵路，能保護好這塊被視為地球上最后一方凈土的地方嗎？

從青藏鐵路開工的第一天起，保護好青藏高原的一山一水、一草一木，就成為了建設者們的一個新課題、新挑戰(zhàn)。

藏羚羊是我國特有的高寒草甸動物，十分珍稀，它有著定期遷徙的特殊習性。青藏鐵路的建設者們希望盡可能地減少對它們的干擾，為此，鐵路指揮部多次請教動物學家研究制定保護方案。青藏鐵路第三任總體設計師李金城說，青藏鐵路沿線共設計了33處野生動物的通道，有的筑成高橋，讓它們在橋梁下通過，有的建成緩坡，便于它們遷徙通行?！暗降撞亓缪蛸I不買我們的賬呢？一開始誰也沒有底。為了尋求答案，科學家們在若干個地方裝置了有夜視功能的監(jiān)視設備?！笔聦嵶C明，藏羚羊已經接受了這種變化，順利通過遷徙通道。

高原上的植被也是極其珍貴的，施工的單位都要求，被占用的有植被的地方都要先連腐植土一起移到其他地方保存，等路基修好再移回完成的路基邊坡或施工完的場地表面。在青藏鐵路沿線，建設者們還開展了人工育草的實驗，在措那湖段，施工單位先后種植了9萬平方米的草?！斑@一措施執(zhí)行得非常好，在工程完工后，鐵路兩側完全恢復了原貌?！痹鴵吻嗖罔F路工程建設監(jiān)測站站長的邵丕彥在說起青藏鐵路建設對生態(tài)的保護措施時仍然很激動，“有人稱青藏鐵路是一條綠色之路、生態(tài)之路，實不為過?！?/p>

景觀也是一種資源，到了青藏高原你才會對這一觀念表示首肯。那高山的巍峨、雪峰的圣潔、戈壁的凄美讓你目不暇接。它給途經者一種永志難忘的美的享受和視覺沖擊。為了保護沿線的景觀，許多施工單位都到目及不到的山的背面去取土挖石，其工程量無疑增加了多倍。

青藏鐵路這樣浩大的工程建設，不可能不對環(huán)境產生任何干擾，但令建設者們感到自豪的是，青藏鐵路工程建設把對環(huán)境的影響降到了最低。

設計再好的工程也要人去施工，在青藏高原上進行大工程建設，所有參與其中的建設者都面臨著生命危險。

2001年，37歲的邵丕彥是鐵建所工程質量檢測事業(yè)部主任，也是鐵道科學研究院有名的青年科技工作者。2002年，上級任命他擔任鐵道科學研究院青藏鐵路工程質量檢測站站長，他在青藏高原上一干就是四年。如今的邵丕彥不過五十出頭，但卻已是滿頭白發(fā)，“這是參與青藏鐵路建設留下的印記?！彼χf。

對于青藏高原的極端氣候，鐵道部早就做了充足的準備。為了保證建設者們的健康，他們制定了嚴密而科學的衛(wèi)生安全保障系統，要讓參加青藏鐵路建設的人能上得去，待得住，健康返回。

邵丕彥向記者介紹：“每個上高原的人都能得到一本關于青藏高原衛(wèi)生防病常識的小冊子，施工單位常常組織員工學習有關高原病的知識;在全線建立了三級醫(yī)療保障體系，一級的有115個，分布在施工現場;二級的有23個，分布在施工較為集中的地方;三級醫(yī)療機構有6個，分布在中心城鎮(zhèn)，主要解決疑難重癥;請高原病專家到施工現場巡診，講授防治高原病的專業(yè)知識，解決施工現場救治高原病的技術難題，而且全線都配有高壓氧艙，幫助身體不適的工人進行恢復，每天吸氧1小時是硬性規(guī)定?！?/p>

數據統計，在青藏鐵路的施工中，醫(yī)務人員達到總人員的1.5%以上，是我國重大工程中醫(yī)務人員比例最高的。此外，針對高原水質含鹽高、渾濁度大、不宜直接飲用的情況，鐵道部請醫(yī)學專家專門研制了水的凈化裝置，這一裝置一天能產生約7000人的飲用水量。

雖然采取了很多措施，起到了保護的作用，但高原環(huán)境惡劣的客觀事實仍舊擺在那里。在青藏高原，海拔每升高100米溫度就下降0.6攝氏度，海拔每升高1000米，氧氣就減少10%?！拔矣浀糜绕涫堑搅硕?，11月份以后，就開始整宿整宿睡不著覺，頭很疼，非常難受?！?/p>

凈土 青藏高原生態(tài)脆弱，為保護好這塊被視為地球上最后一方凈土的地方，青藏鐵路沿線共設計了33處野生動物的通道，便于它們遷徙同行。

隨著鐵路建設不斷延伸，檢測工作量成倍增加。邵丕彥的工作要求他頻繁穿梭于全線數百個工作點。他經常在一天里山上山下地奔波，經歷著2000余米海拔高差的驟變。有時一個月內3次往返全線、6次穿越唐古拉山。而且沿途天氣也是陰晴不定，“早上在格爾木艷陽高照，中午到沱沱河就是瓢潑大雨，等到了唐古拉山時，還有可能遇到冰雹?！?/p>

在青藏高原的四年里，原本就單薄的邵丕彥變得更加瘦弱，體重下降，耳病加重，牙齒掉了三顆，白發(fā)越來越多，患上腎結石、胃炎、心軸偏轉等病癥，還不止一次在工作中昏厥過去?！斑@些高原病，青藏鐵路完工后，回到家很快也就恢復了，但是記憶力下降卻怎么也恢復不了。”

相對于身體上的煎熬，更大的考驗來自于內心。

邵丕彥來到青藏高原的第一年，女兒剛剛四歲。四年在外辛苦工作，對家里幫不上一點忙，“說實話，我太想家了，可是我不敢給她們打電話，我怕自己控制不住，讓家人更擔心?！?/p>

可以想見，在青藏鐵路斷斷續(xù)續(xù)建設的半個世紀里，像邵丕彥這樣勤懇的建設者還有許許多多，他的一句話也代表了許多建設者的心聲：“為了青藏鐵路，吃什么苦都值得！”

為何如此？邵丕彥記得，在一次與日本方面談高鐵項目合作時，同事介紹說他參加過青藏鐵路的建設，當時在場的日本人立刻向他投以敬佩的目光，并表達對他經歷的不可思議，這讓邵丕彥覺得，能夠參與這樣一項偉大的工程是無比幸福的。