位於(yu) 青藏高原海拔4750米的中鐵西北院風火山定位觀測站。（資料圖）　中鐵西北科學研究院供圖

　　中國高原鐵路建設輝煌曆史的幕後“英雄”之一的中鐵西北科學研究院(以下簡稱“中鐵西北院”)，致力於(yu) 我國高原鐵路特種路基基礎的科研與(yu) 創新工作，為(wei) 解決(jue) 青藏鐵路“凍土難題”，埋頭苦幹了六十年。

　　2021年，恰好是這條被世人稱為(wei) “通天之路”“東(dong) 方哈達”的世界最長且海拔最高的高原鐵路——青藏鐵路開工建設二十周年，通車並安全運營十五周年，亦是中鐵西北科學研究院成立六十周年。

圖為(wei) 20世紀70年代風火山觀測站科學城。(資料圖) 中鐵西北科學研究院供圖

　　之所以會(hui) 出現凍土，是因為(wei) 土壤裏或多或少都含有水分，當溫度降到零度或零度以下，土壤裏的水分就會(hui) 凝結成冰將土壤凍結。凍土對溫度變化很敏感，會(hui) 隨著溫度的升降“發胖”和“變瘦”。

　　就如蘭(lan) 州人愛吃的“軟兒(er) 梨”，當梨被凍得硬邦邦時，因果肉內(nei) 的水分凍結而膨脹，牙口再好也是“無處下嘴”。但隨著溫度升高，凍梨融化後就變得軟塌塌，隻需輕輕吮吸就可品味到清甜的梨汁。

　　為(wei) 什麽(me) 凍土會(hui) 成為(wei) 修築青藏鐵路的攔路虎？

中鐵西北院科技工作者在風火山觀測站收集儀(yi) 表數據。(資料圖) 中鐵西北科學研究院供圖

　　因為(wei) 列車需要翻越5000多米的高山，跨越十幾公裏的山穀，最重要的是還有數百公裏的多年凍土擋在那裏。在平原地區克服這些困難已是不易，更何況還是空氣稀薄的青藏高原，人們(men) 在稍動一下就需要氧氣瓶的情況下，還怎麽(me) 鋪設鐵軌、架設橋梁？

　　此外，冰在融化成水的時候體(ti) 積要縮小，水在凍結成冰的時候體(ti) 積要膨脹。自然界這個(ge) 通俗的原理，造成凍土區在冬夏兩(liang) 季形成了凍脹隆起和融化下沉，這種不穩定的地質變化直接導致難以在凍土地區修築公路、鐵路、橋梁、房屋。克服這種凍脹和融沉給凍土區工程建設帶來的巨大困難，成為(wei) 在青藏高原凍土區修建鐵路的核心技術難題。

中鐵西北院科技工作者肩挑手扛運送地質鑽機。(資料圖) 中鐵西北科學研究院供圖

　　青藏鐵路穿越了連續多年凍土區545公裏，是目前世界上穿越多年凍土裏程最長的高原鐵路。(年平均地溫低於(yu) -1.0℃多年凍土區160公裏，年平均地溫高於(yu) -1.0℃多年凍土區275公裏，融區110公裏。)因此，青藏鐵路的修建麵臨(lin) 著分布更為(wei) 廣泛的高溫和高含冰量凍土問題，而且必須充分考慮全球氣溫升高以及運營期間的人為(wei) 活動、環境變化所形成的地質病害等不良影響。因此，凍土問題是修建青藏鐵路所麵臨(lin) 的最大難關(guan) ，也是確保青藏鐵路工程質量穩定和安全運營最關(guan) 鍵的問題。

圖為(wei) 中鐵西北院清水河樁基試驗場。(資料圖) 中鐵西北科學研究院供圖

　　在這個(ge) 挑戰“不可能”的過程中，中鐵西北院完成了兩(liang) 項工作：一是以科學研究為(wei) 目的，建起了青藏高原上惟一一個(ge) 全年有人值守的風火山凍土觀測站(海拔4750米)，積累了科研大數據；二是以攻克築路難題為(wei) 目的，修建了第一條(長483米)凍土試驗路基，開展了一係列工程試驗。

　　風火山(又名隆青吉布山)，因其山體(ti) 呈紅褐色，十分醒目，好像被烈火焚燒了無數次，故而得名。風火山地區氣候環境極為(wei) 惡劣，年平均氣溫-5~7℃，最低氣溫達-41℃，空氣中氧氣含量隻有平原地區的50%左右，被喻為(wei) “生命禁區”。

圖為(wei) 熱棒技術在青藏鐵路凍土區的應用。(資料圖) 中鐵西北科學研究院供圖

　　風火山地區集中了修建青藏鐵路“高寒缺氧、生態脆弱、多年凍土”三大世界級科技難題，也被前來考察的國外專(zhuan) 家們(men) 斷言過，“青藏鐵路不可能通過風火山”。

　　但早在1961年，中鐵西北院的科技人員就在青藏高原多年凍土腹地，建立了我國第一座海拔最高、觀測項目最多、全年值守的高原凍土定位觀測站，也是國內(nei) 最早進行凍土觀測和研究的科研機構，先後開展了區域凍土、凍土力學、熱學、路基、橋涵、房建、給排水、建築材料、生態環保等9個(ge) 專(zhuan) 業(ye) 領域36個(ge) 科研課題的研究，取得了29項重大科研成果，連續測取了1500萬(wan) 組數據，為(wei) 破解多年凍土這一世界性難題奠定了堅實基礎，為(wei) 決(jue) 策修建青藏鐵路提供了技術支撐。

圖為(wei) 青藏鐵路通車後列車經過中鐵西北院風火山觀測站。(資料圖) 中鐵西北科學研究院供圖

　　1976年，中鐵西北院科研人員在被稱為(wei) 世界屋脊的青藏高原風火山，修建了第一條(長483米)試驗路基，被稱為(wei) “沒有鋪鋼軌的鐵路”。科研人員采用不同的路基斷麵形式和防護措施，把試驗路基分為(wei) 了23個(ge) 試驗段。包括路堤、路塹、L形柔性擋土牆、試驗涵洞。

　　同時，科研人員采取了多種防護形式，在邊坡或基底鋪設了草皮、粘土、瀝青膨脹珍珠岩、酚醛樹脂板、加氣混凝土、泡沫塑料、水泥珍珠岩板共七種保溫材料，采用不同的邊坡坡率和防排水措施進行觀察試驗。並提出了厚層地下冰地段路基工程的設計原則、斷麵形式和防護措施，路基工程保溫的防排水措施，進而掌握了凍土路基人為(wei) 上限和凍脹變化規律，取得了厚層地下冰地段路基工程設計和施工經驗。

　　中鐵西北院已故凍土專(zhuan) 家劉鐵良，在對風火山483米試驗路基的長期觀測和研究的基礎上，總結出了一套在高原凍土地區通過鋪設草皮，植被來保護鐵路路基的辦法，其所運用的數據和計算方法，能準確計算出青藏高原凍土地區路塹邊坡保溫層的最佳厚度，開創性地解決(jue) 了青藏鐵路路基保護問題。他的這一理論成果被國內(nei) 高原凍土學術界稱為(wei) “鐵良公式”。

圖為(wei) 青藏鐵路成功穿越凍土區。(資料圖) 中鐵西北科學研究院供圖

　　“實踐是檢驗真理的唯一標準”。從(cong) 中鐵西北院挑戰凍土“不可能”的任務，反觀這一段青藏鐵路凍土研究的過程，可以說風火山凍土科研基地具有極其重要的地位，它係統地承載了凍土區築路核心關(guan) 鍵技術的機理研究任務，開創性地破解了凍土路基難題，強有力地支撐青藏鐵路成功穿越多年凍土區，實現了青藏鐵路設計時提出的“凍土區行車速度達到100公裏／小時，非凍土區行車速度達到120公裏／小時”的高標準。

　　如今，風火山凍土科研基地仍然像一座燈塔堅守在青藏高原上，通過在路基埋設物聯網元件，實現了實時、自動、持續測取凍土數據，並將監測數據同步發往格爾木凍土工程試驗室，通過凍土路基預警監測係統軟件分析數據做出判斷或發出預警，從(cong) 而為(wei) 青藏鐵路今後的安全運營保駕護航。

　　中鐵西北院三代科技工作者薪火相傳(chuan) ，挑戰了世界級的“不可能”，獲得了中組部“全國優(you) 秀基層黨(dang) 組織”，中華全國總工會(hui) 頒發的全國五一勞動獎等殊榮，留下了“以苦為(wei) 榮，勇於(yu) 創新，孜孜以求，獻身科學”的風火山精神。