大动脉上的大智慧

刘源隆

在世界最高的冻土层提出极为经济且非常有效的“主动冷却”方案，在地球上的最后一方净土为野生动物“修路筑桥”，在“生命禁区”对抗高原缺氧，中国人在青藏铁路大动脉上所创造的奇迹，犹如一次智慧的造访，谁说有昆仑山脉在，铁路就永远到不了拉萨呢？

如何让中国海拔最高的土地与内地相通相连？千百年来，这都是一道待解的难题。

公元641年，肩负着“和亲”政治使命的文成公主入藏。在这遥远的西行路上，她的随员和牲畜连连死亡，所携物资尽弃路途，历经3年，才从长安走到拉萨。她走过的这条路，就是闻名于世的唐蕃古道。

十几个世纪以来，唐蕃古道一直是内地进出西藏的一条主要通道。在这条充满艰险的通道上，人们坚忍不拔地驱马牵牛，成就了千余年来“茶马古道”的繁荣。

“天下没有远方，人间都是故乡”，今日的拉萨，《文成公主》实景剧的这句经典宣传语遍布大街小巷的各种户外媒体，1300多年前文成公主充满智慧的到达，依然没有被现代人忘记。只是不知道古人是否会想到，终有一日，后人们将以一种难以想象的速度攻克艰难与险阻，走进西藏这片离天最近的高地。

高寒缺氧、峨峰交错、荒漠遮眼、激流断路。因为独特的地貌与恶劣的环境，就连20世纪的美国火车旅行家保罗·泰鲁都说：“有昆仑山脉在，铁路就永远到不了拉萨。”

的确，这并非“危言耸听”，这里有5000米高的山脉要翻越，12公里宽的河谷要架桥，还有绵延上千公里、根本不可能支撑铁轨和火车的冰雪和软泥。人，怎么能够在零下30摄氏度的气候下开凿隧道，又如何能够在稍一用力就需要氧气瓶的地方架桥铺轨呢？

尽管面临着“多年冻土、生态脆弱、高原缺氧”三大世界性难题的考验，但中国人还是完成了对于青藏高原的智慧造访。

2006年7月1日，青藏铁路通车。

这条由青海省西宁市至西藏自治区拉萨市、全长1956公里的“大动脉”，创造出了多项令世界瞩目的“奇迹”：世界上线路最长的高原铁路、海拔最高的高原铁路、穿越冻土里程最长、创高原铁路最高时速、最高最长的高原冻土隧道、海拔最高的火车站、最长的高原冻土铁路桥、最高的铁路铺架基地……

这些“奇迹”的背后，有着怎样的智慧造访？

青藏铁路从格尔木至拉萨的1142公里路段中，约有500多公里要建在多年冻土层，要在世界上最高的冻土层上建最长的铁路线，谈何容易。

中国的冻土面积在世界上排在俄罗斯、加拿大之后，居第三位。从分类上说， 中国的高海拔冻土面积世界最大。但在新中国成立前，我国对于冻土的研究几乎为零。

冻土问题也是世界性难题，俄罗斯、加拿大、美国等都为解决冻土技术难题付出了艰辛努力，可效果却并不是很好。世界上在冻土区修筑铁路也有百年历史，但因难度大，很多问题尚未解决。20世纪70年代建成的第二条西伯利亚铁路，在1994年调查时，线路病害率达27.5%。运营近百年的第一条西伯利亚铁路，1996年调查时线路病害率为45%。在中国，东北铁路的病害率将近40%，青藏公路1990年修完以后，病害率接近30%。

与俄罗斯西伯利亚、美国阿拉斯加多年低温冻土不同的是，青藏高原的多年冻土大多属于接近0℃的高温冻土，极易受工程的影响产生融化下沉，这也就更容易造成铁路病害率的提升。

如何解决青藏铁路建设中的这一首要难题？全程参与青藏铁路长达半个世纪建设工作的中国科学院院士程国栋，40多年来一直扎根西部开展对于冻土的研究，如今，他已从一个年轻的地质专业大学毕业生成为全世界冻土科学领域最权威的专家。

“青藏高原上也有夏天，也会出现夏天融、冬天冻的现象。但那是表层的活动，也叫活动层，而在活动层底下全部是多年冻土。最可怕的是冻土里面有冰，也就是说，它冻的时候要结冰，变成冰以后体积要膨胀，就要发生冻胀;冰融化以后就变成一摊稀泥，就没有了承载力。”在接受《小康》记者采访时，程国栋耐心地进行着讲解。

上世纪60年代初，中科院的冰川所、铁道部的高原所（铁道部科学研究院西北分院）等就在高寒而险峻的昆仑山至唐古拉山之间进行了自然环境和冻土特征的考察。几十年来，科学家们陆续开展了高原气象、多年冻土温场、冻土热学、冻土力学以及冻土地区施工、桥梁建设、隧道等工程的实验研究。据程国栋回忆，在研究实验的高峰期，位于海拔近5000米的风火山实验基地的科技人员多达数百人。

在进行了大量的科学实验、观测研究后，“冻土工程建设”这一世界性难题终于被攻克了。一般人直觉上认为，可以用隔热的方法让夏天的高温不能传导到路基下从而保护了冻土层的稳定性，这种被动降温的方法也确实在一些国家得到应用，但效果并不理想。

程国栋团队提出了一个极为经济且非常有效的“主动冷却”方案：块石路基，块、碎石护坡。利用块石、碎石孔隙较大的特点，使它们在夏季产生热屏蔽作用，冬季产生空气对流，改变路基和路基边坡土体与大气的热交换过程，起到较好地保护多年冻土的作用。按照设计，全线有117公里路段采用块石路基，31公里路段采用块石、碎石护坡路堤。

此外，在路基两旁埋设高效导热的热管，可以将热量导出，同时吸收冷量并有效地传递贮存于地下;在路基中铺设通风管，可使土体温度明显降低，在通风管的一端设计、安装了自动温控风门，当温度较高时，风门会自动关闭，温度较低时，风门自动打开，这样可以避免夏季热量进入通风管;在路基顶部和路基边坡铺设遮阳棚、遮阳板，可以有效地减少太阳辐射，降低地表温度。这些措施都不同程度地被运用到了青藏铁路的建设之中。

如今，从观测的数据看，原有的冻土层环境得到了保护，冬天没有发生大的冻胀，夏天也没有发生大的融沉。

两千万年前，年轻的青藏高原从浩淼的古特提斯海中崛起，成为地球上离太阳最近的陆地。此后，青藏高原成为长江、黄河、雅鲁藏布江等中国乃至南亚、东南亚的大江大河的发源地，有“亚洲水塔”之称。这里有地球上其他地方看不到的高耸入云连绵不绝的高山、广袤无际的草甸、平展荒凉的大漠戈壁，令人敬畏和震撼。

但青藏高原的环境又是脆弱的、易毁的，稍有不慎，将遭万劫不复之难。一位参与青藏铁路勘察的科学家观察发现，七十年代他们在一个实验站无意中挖掉的一块带有低矮植物的土地再也没有生长出新的植物，可见青藏高原生态的脆弱。

从青藏高原腹地通过的青藏铁路，能保护好这块被视为地球上最后一方净土的地方吗？

从青藏铁路开工的第一天起，保护好青藏高原的一山一水、一草一木，就成为了建设者们的一个新课题、新挑战。

藏羚羊是我国特有的高寒草甸动物，十分珍稀，它有着定期迁徙的特殊习性。青藏铁路的建设者们希望尽可能地减少对它们的干扰，为此，铁路指挥部多次请教动物学家研究制定保护方案。青藏铁路第三任总体设计师李金城说，青藏铁路沿线共设计了33处野生动物的通道，有的筑成高桥，让它们在桥梁下通过，有的建成缓坡，便于它们迁徙通行。“到底藏羚羊买不买我们的账呢？一开始谁也没有底。为了寻求答案，科学家们在若干个地方装置了有夜视功能的监视设备。”事实证明，藏羚羊已经接受了这种变化，顺利通过迁徙通道。

高原上的植被也是极其珍贵的，施工的单位都要求，被占用的有植被的地方都要先连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边坡或施工完的场地表面。在青藏铁路沿线，建设者们还开展了人工育草的实验，在措那湖段，施工单位先后种植了9万平方米的草。“这一措施执行得非常好，在工程完工后，铁路两侧完全恢复了原貌。”曾担任青藏铁路工程建设监测站站长的邵丕彦在说起青藏铁路建设对生态的保护措施时仍然很激动，“有人称青藏铁路是一条绿色之路、生态之路，实不为过。”

景观也是一种资源，到了青藏高原你才会对这一观念表示首肯。那高山的巍峨、雪峰的圣洁、戈壁的凄美让你目不暇接。它给途经者一种永志难忘的美的享受和视觉冲击。为了保护沿线的景观，许多施工单位都到目及不到的山的背面去取土挖石，其工程量无疑增加了多倍。

青藏铁路这样浩大的工程建设，不可能不对环境产生任何干扰，但令建设者们感到自豪的是，青藏铁路工程建设把对环境的影响降到了最低。

设计再好的工程也要人去施工，在青藏高原上进行大工程建设，所有参与其中的建设者都面临着生命危险。

2001年，37岁的邵丕彦是铁建所工程质量检测事业部主任，也是铁道科学研究院有名的青年科技工作者。2002年，上级任命他担任铁道科学研究院青藏铁路工程质量检测站站长，他在青藏高原上一干就是四年。如今的邵丕彦不过五十出头，但却已是满头白发，“这是参与青藏铁路建设留下的印记。”他笑着说。

对于青藏高原的极端气候，铁道部早就做了充足的准备。为了保证建设者们的健康，他们制定了严密而科学的卫生安全保障系统，要让参加青藏铁路建设的人能上得去，待得住，健康返回。

邵丕彦向记者介绍：“每个上高原的人都能得到一本关于青藏高原卫生防病常识的小册子，施工单位常常组织员工学习有关高原病的知识;在全线建立了三级医疗保障体系，一级的有115个，分布在施工现场;二级的有23个，分布在施工较为集中的地方;三级医疗机构有6个，分布在中心城镇，主要解决疑难重症;请高原病专家到施工现场巡诊，讲授防治高原病的专业知识，解决施工现场救治高原病的技术难题，而且全线都配有高压氧舱，帮助身体不适的工人进行恢复，每天吸氧1小时是硬性规定。”

数据统计，在青藏铁路的施工中，医务人员达到总人员的1.5%以上，是我国重大工程中医务人员比例最高的。此外，针对高原水质含盐高、浑浊度大、不宜直接饮用的情况，铁道部请医学专家专门研制了水的净化装置，这一装置一天能产生约7000人的饮用水量。

虽然采取了很多措施，起到了保护的作用，但高原环境恶劣的客观事实仍旧摆在那里。在青藏高原，海拔每升高100米温度就下降0.6摄氏度，海拔每升高1000米，氧气就减少10%。“我记得尤其是到了冬天，11月份以后，就开始整宿整宿睡不着觉，头很疼，非常难受。”

净土 青藏高原生态脆弱，为保护好这块被视为地球上最后一方净土的地方，青藏铁路沿线共设计了33处野生动物的通道，便于它们迁徙同行。

随着铁路建设不断延伸，检测工作量成倍增加。邵丕彦的工作要求他频繁穿梭于全线数百个工作点。他经常在一天里山上山下地奔波，经历着2000余米海拔高差的骤变。有时一个月内3次往返全线、6次穿越唐古拉山。而且沿途天气也是阴晴不定，“早上在格尔木艳阳高照，中午到沱沱河就是瓢泼大雨，等到了唐古拉山时，还有可能遇到冰雹。”

在青藏高原的四年里，原本就单薄的邵丕彦变得更加瘦弱，体重下降，耳病加重，牙齿掉了三颗，白发越来越多，患上肾结石、胃炎、心轴偏转等病症，还不止一次在工作中昏厥过去。“这些高原病，青藏铁路完工后，回到家很快也就恢复了，但是记忆力下降却怎么也恢复不了。”

相对于身体上的煎熬，更大的考验来自于内心。

邵丕彦来到青藏高原的第一年，女儿刚刚四岁。四年在外辛苦工作，对家里帮不上一点忙，“说实话，我太想家了，可是我不敢给她们打电话，我怕自己控制不住，让家人更担心。”

可以想见，在青藏铁路断断续续建设的半个世纪里，像邵丕彦这样勤恳的建设者还有许许多多，他的一句话也代表了许多建设者的心声：“为了青藏铁路，吃什么苦都值得！”

为何如此？邵丕彦记得，在一次与日本方面谈高铁项目合作时，同事介绍说他参加过青藏铁路的建设，当时在场的日本人立刻向他投以敬佩的目光，并表达对他经历的不可思议，这让邵丕彦觉得，能够参与这样一项伟大的工程是无比幸福的。