中國科學(xué)家呵護(hù)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(qū)。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(shù)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(fā)，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(diǎn)就會顛簸得厲害。這種路的出現(xiàn)，與該地區(qū)的凍土有直接關(guān)系。

　　青藏公路是人員、物資進(jìn)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(xué)家對凍土的研究也已經(jīng)持續(xù)了很多年。他們通過在高原上布設(shè)觀測站，收集了大量關(guān)于永久凍土層變化的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)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(shè)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(jié)冰一樣，會隨著氣溫的降低而劇烈膨脹，導(dǎo)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。”

　　這也導(dǎo)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(jìn)行整治改建，青藏公路實現(xiàn)了世界首例在高寒高海拔凍土區(qū)鋪設(shè)黑色等級路面——由原來的砂石路面逐步改造為現(xiàn)在的瀝青路面。

　　受惠于這條公路，沿途形成一條條經(jīng)濟(jì)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(xué)家?guī)资耆缫蝗者M(jìn)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(zhuǎn)變的原理為路基降溫的裝置，是保持凍土層溫度穩(wěn)定的導(dǎo)熱管。

　　在冬季，熱棒下端吸收熱量后，液態(tài)物質(zhì)會轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，然后上升至冷凝器。在冷凝器中，熱量被發(fā)散到空氣中，氣態(tài)物質(zhì)再轉(zhuǎn)化為液態(tài)，最后在重力的作用下流回?zé)岚粝露恕Ｍㄟ^熱棒的單向?qū)嵝院透咝У膫鳠岷蜕嵝剩丛床粩嗟貛ё呗坊臒崃浚３致坊姆€(wěn)定。

　　除此之外，科學(xué)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(fēng)管路基是一種在路基底部以上一定高度橫向埋設(shè)的鋼筋混凝土通風(fēng)管。通過通風(fēng)管內(nèi)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(wěn)定。

　　青藏公路事業(yè)發(fā)展和應(yīng)急保障中心黨委書記高永利介紹，不少工程技術(shù)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(wěn)定。

　　盡管科學(xué)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(zhàn)，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(xù)開展精細(xì)化分析。”陳冬根說。