中國科學家呵護凍土上的“天路”

　　青藏高原是全球高海拔多年凍土集中分布的地區。作為世界上海拔最高公路之一的青藏公路，多年凍土段分布平均海拔在4500米以上，工程技術人員不得不面臨一個世界性難題——凍土對公路的影響。

　　記者日前從西藏拉薩出發，沿青藏公路直抵青海格爾木市，這一路的直觀感受就是有的路段高低起伏，猶如在波浪中行船。

　　“海綿路”“搓板路”“彈坑路”，這是司乘人員對這類路段的戲稱，車速稍快一點就會顛簸得厲害。這種路的出現，與該地區的凍土有直接關系。

　　青藏公路是人員、物資進出西藏的主要通道之一，1954年建成通車，距今已70年。

　　中國科學家對凍土的研究也已經持續了很多年。他們通過在高原上布設觀測站，收集了大量關于永久凍土層變化的數據。這些數據顯示，過去幾十年，青藏高原的永久凍土層溫度在逐漸上升，融化速度在加快。

　　中交第一公路勘察設計研究院有限公司格爾木觀測研究基地的科研人員長期致力于高原凍土的研究。

　　基地主任陳冬根說：“在冬季，凍土就像水結冰一樣，會隨著氣溫的降低而劇烈膨脹，導致公路路面隆起。到了夏季，凍土又像冰塊融化一樣，體積迅速縮小，公路路面也隨之下沉?！?/p>

　　這也導致了青藏公路成為世界上“病害”較多的公路之一，路面的沉降變化直接影響汽車通行安全。

　　70年來，中國政府投入巨資，多次對青藏公路進行整治改建，青藏公路實現了世界首例在高寒高海拔凍土區鋪設黑色等級路面——由原來的砂石路面逐步改造為現在的瀝青路面。

　　受惠于這條公路，沿途形成一條條經濟帶、文化帶、旅游帶，各族群眾稱它為“彩虹”“金橋”。為確保這條路的安全暢通，中國科學家幾十年如一日進行研究和“出謀劃策”。

　　記者在沿路看到，部分路段兩旁豎立著一根根“金箍棒”，這是解決凍土層路面沉降的方法之一。陳冬根介紹，這叫熱棒，是一種利用重力和氣液相互轉變的原理為路基降溫的裝置，是保持凍土層溫度穩定的導熱管。

　　在冬季，熱棒下端吸收熱量后，液態物質會轉化為氣態，然后上升至冷凝器。在冷凝器中，熱量被發散到空氣中，氣態物質再轉化為液態，最后在重力的作用下流回熱棒下端。通過熱棒的單向導熱性和高效的傳熱和散熱效率，源源不斷地帶走路基的熱量，保持路基的穩定。

　　除此之外，科學家還想到了在凍土層上加裝“隔熱板”，即用特殊材料制作的保溫板“XPS板”——它能阻止夏季熱量向下傳輸。陳冬根說：“通俗講，這就類似我們小時候看到賣冰棍的老人給冰棍裹住厚厚的被子。”

　　這是看得見的裝置措施，還有看不見的手段，它們隱藏在地面下。通風管路基是一種在路基底部以上一定高度橫向埋設的鋼筋混凝土通風管。通過通風管內的空氣流動，可以帶走周圍路基土體中的熱量，有效保持路基的低溫。這種方法可以減少凍土的融化，保持路基的穩定。

　　青藏公路事業發展和應急保障中心黨委書記高永利介紹，不少工程技術人員跟這條路打了一輩子交道，要解決好雨、雪、冰的問題，就是跟“水”作斗爭，該疏的要疏、該堵的要堵。對凍土層的擾動越小，越有利于地基穩定。

　　盡管科學家對凍土的研究越來越深入，但是他們還要面臨一個長期變量的挑戰，那就是全球氣候變暖。“隨著氣溫的攀升，不同地段凍土的融解速率不一，這就需要我們因地制宜，持續開展精細化分析。”陳冬根說。