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破譯凍土技術“密碼” 在青藏高原開辟“天路”
2025-05-26 記者 王璐 來源:經濟參考報

  翻開《國家高速公路網規劃》,七條首都放射線中,京藏高速(G6)是唯一尚未全線開通的重要線路,格爾木-那曲段因復雜的高海拔凍土難題一直未能開工建設。

  “我們今年將在青藏公路上啟動約30公里的試驗工程,為后期格爾木到那曲段建設做技術準備?!敝薪患瘓F技術總監、極端環境綠色長壽道路工程全國重點實驗室主任汪雙杰近日在接受《經濟參考報》記者采訪時表示,我國攻克多年的凍土技術難題有望再邁出關鍵一步。

  青藏高原被稱為“世界屋脊”,道路施工中除了要克服高海拔、強輻射以及脆弱的生態承載能力之外,最大的難題是地下的多年凍土。

  “國外的多年凍土大多分布在高緯度地區,溫度低,大約處于-6℃以下,凍土凍得更結實。而我國青藏高原多年凍土是全球凍土中平均地溫最高的,它的地溫處于-0.5℃到-2℃之間,并且由于海拔高、晝夜溫差大,一年里凍-融循環有200多次,凍土狀態非常不穩定,凍結時會膨脹,融化時則會變成稀泥?!蓖綦p杰稱。

  這種不穩定性給基礎設施建設帶來嚴峻挑戰。例如,1954年通車的青藏公路,因當時缺乏對凍土的有效保護,導致路基融沉、凍脹交織,路面病害嚴重。

  作為首條穿越青藏高原多年凍土區的高速公路,共玉高速面臨的凍土問題則更為復雜。多年凍土區里程達到227公里,高溫高含冰量路段占比超60%,熱擾動敏感性強,堪稱世界級工程難題。

  面對無先例可循的技術困局,從1973年成立青藏公路科研組到2023年創建極端環境綠色長壽道路工程全國重點實驗室,中交一公院科研團隊經過長達50余年的科技攻關,不僅實現了從病害機理到不同尺度等級公路之間災害普遍規律的理論跨越,更是攻克了高速公路凍土路基凍融變形控制技術、橋梁樁基穩定技術、大斷面公路隧道凍融災變防控技術等關鍵核心技術,也將綠色發展的理念融入其中。

  如同“熱盾”的隔熱板、刺入凍土的巨型“制冷針”熱棒群組、被稱為“大地呼吸系統”的通風管路基……在中交集團展館,記者見識到了各種筑路“神器”,它們通過不同方式幫助地面散熱。

  中交一公院專業總工程師、極端環境綠色長壽道路工程全國重點實驗室執行主任陳建兵解釋說,研究合適的修筑技術可以盡量減少對凍土環境的擾動,保護當地生態平衡。再者,通過研究修筑技術,采用“導冷-阻熱-調溫”“三步走”的方式,利用熱棒路基、隔熱板路基、通風管路基、片塊石路基等技術手段,提高公路在多年凍土地區的穩定性和耐久性,降低后期維護成本。

  這些成果使得我國凍土公路病害率大幅降低,比國際平均水平降低50%,達到全球多年凍土公路建養水平新高度,相關成果廣泛應用于青藏鐵路、漠河機場、格拉油管以及多條進藏國道主干線等重大工程。

  格爾木至那曲段的高速公路建設,正是汪雙杰帶領極端環境綠色長壽道路工程全國重點實驗室的下一個攻關目標。

  “首先,要針對高速公路的設計使用年限,對凍土退化趨勢建立新的研究;其次,研究方案要圍繞高品質建造的需求,采用更多高耐久性的新材料;第三,在建造方法上,要更多應用智能化、無人化手段?!蓖綦p杰介紹說。

  如今,我國在凍土工程領域構建了“一站兩廊三場五基地”科學研究試驗體系,實現了凍土區域道路工程全覆蓋聯網觀測,取得近300萬組第一手凍土監測數據。

  人工智能等新技術的應用,大大提高了研發創新效率?!叭斯ぶ悄芸梢詫⒉煌袷?、不同來源的資料深入整合分析,讓科研人員從繁重的數據搬運、數據分析和資料整理工作中解放出來,從而有更多時間和精力去思考更深層次的問題?!标惤ūQ。

  面向未來,從高原到極地,中國凍土技術版圖將不斷擴大。汪雙杰表示,多年凍土公路工程創新團隊,將繼續依托全國重點實驗室、國家野外科學觀測研究站等高端平臺,服務于共建“一帶一路”國家戰略中“絲路經濟帶”穿越的大面積寒區伴行道路的建養。

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