2005年10月15日，世界上海拔最高、线路最长、穿越冻土里程最长的高原铁路—青藏铁路(格尔木—拉萨段)正线全线完成铺轨，这是人类铁路建设史上前所未有的壮举。这标志着，在号称“地球第三极”的青藏高原上，我国研究人员成功攻克了多年冻土、高寒缺氧、生态脆弱三大世界性科技难题。。

　　撰文／白玉林 王英杰 卢文龙(铁道科学研究院)

　　建设青藏铁路，促进西部大开发，是促进我国国民经济可持续发展的重要战略举措。青藏铁路起自青海省西宁市，终抵西藏自治区首府拉萨市，全长1956千米。其中西宁至格尔木段长814千米，已于1979年铺通，1984年投入运营。正在建设的是青藏铁路二期工程，格尔木至拉萨段，全长1142千米，总投资330亿元人民币，环保投资超过12亿元。这条铁路在海拔4000米以上的路段有960千米，建在常年冻土层上的路段有547千米，是世界上海拔最高、线路最长、穿越冻土里程最长的高原铁路。格拉段北起青海省西部柴达木盆地内的新兴工业城市格尔木，经南山口、玉珠峰、不冻泉、五道梁、沱沱河、雁石坪，翻越唐古拉山，再经西藏自治区安多、那曲、当雄、羊八井、马乡、拉萨西，最终到达西藏自治区首府拉萨市。

　　2005年10月15日，青藏铁路格尔木至拉萨段正线全线完成铺轨，共计架设桥梁280余座，7000多孔，除传统的跨江河桥和跨公路桥外，青藏铁路还增加了环保、冻土通道、野生动物通道及穿越湿地沼泽等各种功用不同的桥梁，总延长近160千米。全线32项重点工程已基本完成。开工累计完成路基土石方8000余万立方米，大小隧道7座，总长约10千米，涵洞完成3.8万横延米。

　　2006年将完成车站建设，站后设施配套及通信信号等设备安装并试运行，2007年7月1日全线建成通车。届时，乘坐火车从首都北京到拉萨的4050千米，仅需要50小时左右。而格尔木—拉萨段，可以实现朝发夕至，青藏铁路设计运送能力为每天8对(开行6对)客车，将开通11个有人值守车站(拉萨、拉萨西、马乡、羊八井、当雄、那曲、安多、沱沱河、不冻泉、南山口、格尔木)，办理客货运输业务，近期年客运量100万人左右，货运量为500万吨左右。

　　据悉，青藏铁路延伸线已经在规划之中，青藏铁路延伸线基本呈Y字型走向，计划由拉萨向西延伸到日喀则约300多千米，向东延伸到林芝约400千米，总长约700千米。今后再向南延伸到亚东，整条延伸线将长达1200千米左右，总投资数百亿元。

　　雪域高原架彩虹，世界屋脊变通途。广大中外旅客乘坐舒适安全的“文成公主号”豪华旅游列车，饱览青藏高原那奇特神秘的雪域风光，已经指日可待了。

　　面临的世界性三大难题

　　青藏高原位于东经74°～103°，北纬27°～37°，属于北半球热带、温带气候过渡带。年平均气温为-3～5℃,年降水量为260～470毫米。它是世界上面积最大、海拔最高的高原，西起帕米尔高原，东到川西、滇北的横断山脉；北起昆仑山，南到喜马拉雅山，总面积超过200万平方千米，平均海拔在4000米以上，世界上海拔8000米以上的雪峰几乎全部集中于青藏高原。

　　青藏高原除位于喜马拉雅山、横断山南麓及河谷等极少数地区属于亚热带气候外,绝大部分区域属高海拔、空气稀薄、气压低、气候寒冷的高寒气候。

　　青藏高原分布有广袤的高原冻土区、高寒草甸区、高寒荒漠区及高原沼泽湿地等典型的高寒自然生态系统。该区域冰川、雪峰、草原、湿地较为发育,尤其是位于青藏高原北部的藏北高原内陆水系，河流、湖泊众多,高原植被良好,是著名的高原草原。

　　青藏高原绝大部分区域属高海拔、空气稀薄、气压低、气候寒冷的高寒气候。青藏高原面积辽阔，有发育良好的冻土区、冰川、雪山、沼泽和湿地。青藏高原的高寒生态系统对气候有巨大的调节功能，对东亚、东南亚、南亚等世界上人口最密集的地区的十几亿人民的繁衍生息与发展，有着不可低估的作用。正是在发源于雪域高原的黄河、长江、澜沧江(湄公河)、怒江(萨尔温江)、雅鲁藏布江(恒河)、印度河等母亲河的哺育下，造就了两个最悠久的人类文明史的发祥地—中国和印度。

　　在青藏高原上建设铁路，面临多年冻土、高寒缺氧、生态脆弱“三大难题”的严峻挑战，工程极为艰巨。铁道部孙永福副部长介绍了青藏铁路参建人员在4年多的深入研究探索中，运用多种措施攻克了“三大难题”，顺利地在世界屋脊铺设了一条高原铁路的成功经验。青藏铁路的建成创造了多个世界之最。但我们也必须保持清醒头脑，不可掉以轻心，需要建立长期的监测系统，毕竟这一历史性的标志工程，今后还要经过严酷的大自然以及时间的考验。正如2004年11月在上海召开的世界工程师大会上，中国工程院院长徐匡迪所说，“青藏铁路的建设代表了世界高原铁路工程技术领域的最高成就”。

　　攻克冻土难题

　　青藏高原是全球海拔最高的巨型构造地貌单元，气候寒冷、空气稀薄、辐射强烈，冻土发育多年，工程地质条件复杂。青藏铁路沿线多年冻土分布很广，铁路建设经过的多年冻土区长达550千米。

　　青藏高原的冻土具有热稳定性差，厚层地下冰和高含冰量冻土比重大，对气候变暖和太阳辐射量极为敏感等特征。根据这些特征把冻土分为高温极不稳定区、高温不稳定区、低温基本稳定区、低温稳定区、融区等。多年冻土病害主要表现为冷冻胀和热融沉等典型现象，其中冷冻胀，又表现为冰椎、冻胀丘等地表现象；而热融沉又分为热融滑塌、热融湖塘、热融冲沟等地表现象。经过科研人员的积极探索，确立了正确的主动降温、冷却地基、保护冻土设计思想，针对不同冻土地质条件，采用多种切实可行的工程措施解决冻土难题。具体工程措施分为：

　　● 片石气冷措施。在多年冻土地段采用片石气冷路基累计达120千米。主要适应于高温极不稳定、不稳定冻土区。其工作机理是片石层上下界面间存在温度梯度，引起片石层内空气对流；负积温量值大于正积温量值，加快基底地层的散热，降低地温。

　　● 碎(片)石护坡或护道措施。主要用于解决多年冻土路基不均匀变形问题。其工作机理是，孔隙内空气在温度梯度的作用下产生对流，暖季空气交换弱，产生热屏蔽，减少传热；寒季对流交换热作用强，有利于地层散热。

　　● 以桥代路措施。以桥代路措施可有效抵抗未来几十年温度升高的影响，最为安全可靠。多年冻土段已采取以桥代路达130多千米，全线桥梁总长近160千米，约为初步设计的一倍。虽然增加了投资，但却既提高了线路的可靠性，又保护了自然环境。

　　● 通风管措施。其工作机理是空气在管内产生强对流作用，加大路堤与空气的接触面，增加路基及地基的冷量。

　　● 热棒措施。其工作机理是气液两相对流换热，降低棒周围的地温，无能耗，高效率。在32千米线路上采用热棒。

　　● 路基排水措施。主要采取合理布设桥涵，设置挡水埝等排水措施。

　　● 合理路基高度措施。路基填筑高度2.5～5.0米，太高的路基不利于冻土稳定。

　　● 路桥过渡段措施。主要采用桥台后过渡段填筑碎砾石土等填料。

　　● 隧道措施。主要是控制开挖温度，采用合理衬砌，设置隔热保温层，铺设防水层。

　　● 隔热保温措施。隔热保温是被动保护冻土。其工作机理是减少地温波动，减轻周期性冻胀变形。夏季隔热，保护冻土作用明显，寒季隔冷，对保护冻土不利。主要适用低路堤和部分路堑上。

　　● 基底换填措施。在挖方地段或填土厚度达不到最小设计高度的低路堤地段采用，换填厚度为天然上限的1.4倍。

　　● 桥涵基础采用先进的干挖法旋挖钻机施工措施。对双柱式桥墩和重力式桥墩采用钻孔灌注桩基础。还采用预制涵洞及基础，现场拼装等方法，保护多年冻土。

　　● 遮阳棚措施。此外，对特殊地段采用综合措施。如片石气冷结合碎石护坡措施，片石气冷结合碎石护坡、片石护道措施以及热棒结合隔热保温材料、基底换填处理。

　　保护高原生态环境

　　青藏高原生态系统类型多种多样，生物种群丰富多彩，是我国和南亚地区的“江河源”和“生态源”，有特有的、极具保护价值的珍稀濒危野生动植物物种资源，是世界上仅有的独特的生态环境系统和世界山地生物物种一个重要的起源和分化中心。其原始生态环境在全球占有特殊的地位，但生态环境十分脆弱，一旦遭到破坏则不可逆转，有的植被恢复需要上百年的时间。高寒、干旱、原始和极其脆弱是这一区域生态环境的显著特征。而野生动物保护、高原植被恢复以及湿地、湖泊环境保护和冻土环境保护也是铁路建设面临的环保难题。

　　青藏铁路建设环境保护的总目标是做到环保设施与主体工程同时设计、同时施工、同时投产，确保多年冻土环境得到有效保护，江河水质不受污染，野生动物迁徙不受影响，铁路两侧自然景观不受破坏，努力建设具有高原特色的生态环保型铁路。青藏铁路环境保护的基本内容有两项：一是做好污染防治，二是搞好生态保护。污染防治主要包括水污染、垃圾污染和大气污染的防治。青藏铁路穿过长江、黄河、澜沧江三江源头，水污染防治责任重大。环境保护的侧重点则放在生态保护尤其是野生动物、植被、湿地系统、水源、自然保护区和自然景观的保护上。

　　● 保护冻土环境，保护高原植被。对临时用地的选址进行严格优化，控制占地面积，尽量减少在有植被的地方盖房修路，并限制施工人员、机械车辆的活动范围；进行植被移植和表土保存，也就是在施工中把草皮或表土先铲下来存放在一个地方，待工程完工后铺回原处，促进植被恢复或为植被恢复奠定基础。进行植草试验。为解决高原高寒环境下生态环境保护及恢复的技术问题，开展了高原植被恢复、路基边坡植被营造技术、高寒草甸植被恢复与再造等试验研究，均取得了阶段性成果。风火山和唐南段草皮移植成活率接近100%。当雄、安多、沱沱河等不同气候区路基边坡植被恢复和再造植草试验获得成功。

　　● 保护野生动物。在野生动物传统迁徙线路上，共设置专门的野生动物通道33处，沿线路方向累计长度近60千米。每逢藏羚羊迁徙季节，主动停工让道。妥善处理生产、生活垃圾；积极防治水土流失，严格控制对地表的扰动面积。

　　● 保护湿地、水资源环境。为保证江河源区生态功能不受影响，有效保护湿地生态环境，湿地地段的线路，选择了逢沟设桥涵、增加小桥涵密度、大量采用以桥代路、路基填筑渗水材料等措施，保证了地表径流对湿地水资源的补充，防止湿地萎缩，确保了水源涵养功能不受影响。对沿江河湖路段，制定了专项生态环保施工组织设计方案，禁止垃圾、施工废料等有害物质堆放在河流和沟渠道水体附近。生产废水、生活污水经集中沉淀处理后.用于绿化或降尘，严禁排入江河水体。有效防止了对水资源及湿地造成污染。

　　● 对生产、生活垃圾的处理。对沿线垃圾进行可降解和不可降解的分类处理，可降解的就地填埋，不可降解的集中运至山下垃圾场进行处理。

　　● 水土流失的防治。严格控制对地表的扰动面积；弃土弃渣遵循先挡后弃的原则，主体工程与防护工程同时施工。

　　总之，通过构筑“四位一体”的环保管理体系，委托专业监测机构对施工中河流水质、水土流失状况进行监测，联合地方环保行政主管部门与各施工单位签订环保责任书，全方位监督、监控并督促各项环保措施的落实。坚持科技创新，积极组织开展环境保护科研的专项研究，吸收了各方面专家的意见和建议，施工中大量采用新技术、新工艺，使青藏铁路建设中攻克环保难题取得了重大进展。

　　战胜高寒缺氧

　　青藏高原高寒缺氧，干燥风大，紫外线辐射强烈，自然疫源多，对建设者的身体健康和生命安全构成严重威胁。为了攻克这一难题，铁道部坚持以人为本的指导思想，做到兵马未动，保障先行，采取有力措施强化卫生保障工作，把高原对参建人员的劳动能力和劳动效率可能带来负面影响降到最低程度。

　　● 在防治高原病方面，有一整套严格的措施。建立了“三防”(防高原病、防鼠疫、防流行病)长效工作机制，完善了医疗保障体系。坚持以人为本，战胜高寒缺氧，保障施工。

　　● 体检制度。上高原前体检，凡不符合条件的一律不准上；在高原工作一段时间后再进行体检，身体不适应的一律下山回平原工作。

　　● 吸氧和服抗缺氧药物。高原上，尤其是4000米以上的高原上，每天吸氧1小时以上，并经常服一些抗缺氧药物，对于保障健康，防止高原病的发生效果良好。

　　● 习服和阶梯式适应制度。先在3000米以下地点习服，适应一个星期左右后再上到4000米以上高原，人员的高原病发病率会明显减少。

　　● 坚持工前、工中、工后的体检制度和轮休、轮换制度。在高原上工作两个月左右便到3000米以下的地点休息几天，对恢复体能效果较好。每年对部分非关键岗位职工、民工进行轮换，可减少高原对人体的长期危害，减少高原病的发病率；对部分非关键岗位职工、民工进行轮换，可减少高原对人体的长期危害，减少高原病的发病率。

　　● 加强巡诊和夜间查铺制度。对高原病做到早发现、早诊断、早治疗，可以起到及时处理急性高原反应，减少急性高原病发病率的效果。

　　● 限定劳动时间和强度。规定随着海拔的升高，职工和民工的劳动强度和时间就要相应减少。如在海拔4500米以上打隧道，除在隧道内使用管道弥漫式供氧，野外背负氧气瓶施工外，每天的劳动时间也不超过4小时，每次连续工作时间不超过2小时。

　　● 提供良好的居住和生活条件。职工和民工居室有氧气、有暖气，人均居住面积达2.5平方米以上，可有效地防止感冒和流行病的发生。讲究营养，合理膳食，每天能吃上新鲜蔬菜、水果、禽蛋、肉食，可增强体质，防止疾病发生。

　　此外，在食品卫生安全方面和防治鼠疫方面也有相当的投入，严防鼠疫和流行病的爆发。