青藏铁路建设过程中解决了哪些问题？

“冻土、生态脆弱、高寒缺氧”三大世界级难题的突破，直接决定了青藏线建设的成败，也成为历届社会关注的焦点。

所谓冻土，一般来说就是温度在零度以下，含有冰的土壤和岩石的总称。根据冻结状态的持续时间，冬季冻结，夏季完全融化的东西可以称为季节性冻土；持续两年或两年以上的冻结状态称为永久冻土。冻土约占地球陆地总面积的25%，我国冻土面积约为21.5万平方公里，占陆地面积的22%，居世界第三位。

冻土的形成、演化和作用机理非常复杂，但也不难理解。简单来说，冻土就像冰棍。冬天会硬，夏天化了就变成软绵绵的一堆。事实上，当冻结时，冻土的硬度甚至超过岩石。在这样的冻土上建房或者建铁路都没有障碍，但问题是，当夏天冻土温度升高或者因为各种扰动，就会开始融化，原本坚硬的结构会变得非常脆弱，导致承载力下降甚至消失。这个时候，无论是铁路还是普通房屋都会变形；另一方面，冻土在冬季会再次膨胀变形，也会对工程造成严重破坏。冷季冻胀，暖季融沉，年复一年。这种冻土就是永冻土，或者说不稳定冻土，青藏铁路要解决的首要问题就是它。

中国铁建所属铁路第一勘察设计院为解决勘察设计“三大难题”提供了科学依据，有力地推动了“三大难题”的解决。尤其是“冻土”问题的解决。

一般来说，冻土是一个地质问题，也可以说是一个涉及环境地质的问题。但是，仅仅从地质工作的角度来认识和理解冻土问题是不够全面的。从生态系统的角度来看，青藏高原的冻土是高原独特生物圈中非常重要的一部分。成功解决冻土问题，既是保证青藏铁路建设质量的内在需要，也是保护高原独特生态环境的内在需要。因此，解决冻土施工本身的问题，也是解决青藏铁路环境保护的重大课题。

首先，解决冻土问题

冻土是青藏铁路建设中最大的难题。世界上冻土工程的病害率一般在30%左右。青藏铁路经过的550公里多年冻土区，大部分是高温冻土区，是工程病害的高发区。除了普遍存在的融沉和冻胀问题外，还有各种不良冻土现象，如果在设计和施工中处理不当，将对工程的稳定性产生严重影响。

如何积极保护冻土，减少工程对冻土的影响，是勘察设计中形成技术路线的主要出发点。基于此，铁路第一勘察设计院形成了科学先进的具有生态环保理念的技术路线，即在“降温地基”这一根本技术路线的指导下，实现了设计思路的三大转变，即“从静态设计理念到动态设计理念，从被动保温措施到主动降温措施，从单一工程措施到综合治理措施”。制定了以主动防护措施为主，被动防护措施为辅的综合解决方案，广泛采用以片石路基、热棒、碎石护坡等主动降温为主，铺设保温材料等被动防护为辅的综合工程措施。其中，毛石路基结合碎石护坡措施、毛石护道结合碎石护坡措施在青藏铁路中应用最为广泛，对冻土环境保护效果较好。冻土工程的勘察、设计、科研和实践效果如下:

一是制定了《青藏铁路高原多年冻土区工程勘察、设计、施工及验收暂行规定》等技术标准，为青藏铁路建设提供了依据。

二是完成了详细的地质调查和不良地质现象调查，基本摸清了全线多年冻土区融冻和冻胀不良冻土现象的分布和发育特征，为因地制宜采取工程措施提供了科学依据。

第三，冻土实验工程研究取得了很多阶段性成果。科研项目38个，科研、高校、建设等20多个单位共同参与科研。青藏铁路建设初期，根据不同地温分区、不同冰量、不同地质条件和水文条件，选择了5个试验段，进行了大规模的现场试验和科学研究，涉及路基、桥梁、隧道和环境保护。通过现场试验和科学研究，动态地指导了设计和施工工作。目前，片石通风路基、片石及碎石护坡、热棒降温基础以及铺设保温材料等被动防护措施在设计中应用的适应性和合理性已得到证实。

第四，大量事实初步证明了青藏线冻土工程措施的有效性。三年来的工程建设实践表明，该设计方案对青藏铁路沿线不良冻土现象的分布范围、特征、表现形式及对工程的影响认识准确。经过两次冻融循环，全线土建结构安全稳定，状况良好，达到了预期目标，证明了设计中采取的工程措施是有效的。

第二，解决保护生态环境的问题

青藏铁路是铁路建设项目中环境问题最多、环境敏感程度最高、受关注程度最高的项目。根据国家环保总局等部委确立的“预防为主，保护优先”的原则，在大量前期工作的基础上，铁道第一勘察设计院集中了科学院等国内一流科研团队的优势，编制了环评、水保方案等文件，以全新的环保理念对设计方案进行比选优化。针对脆弱的生态环境，开展了野生动物通道、植被恢复重建、湿地冻土保护等一系列研究。，并取得了阶段性成果。在设计和施工中采取了七项主要措施:

1.优化线路方案。为保护自然保护区，路线选择绕行方案；在山势陡峭或河流转弯的凹岸处，为避免大量开挖造成水土流失，设计中采用顺河桥代替路基的新方案。在穿越湿地和穿越冻土斜坡的湿地路段，设计中采用桥梁代替道路。

2.植被和景观保护计划。取消或搬迁不符合景观和植被保护要求，或与当地区域发展规划和草原保护相冲突的弃土场。各类施工场地、施工便道、施工营地也进行了统一规划，明确了用地范围和数量，尽量缩小施工范围，减少对其他地区生态环境的影响。

3、表土保存和草皮移植方案。经建设单位统一部署，路基基底、取土场、施工便道等工程表土和植被已由施工单位异地移植保存。

4.设计野生动物迁徙通道。青藏铁路项目共有33条野生动物通道，分别位于桥下、隧道上方和缓坡处。实践证明，效果明显。

5.高山植被的恢复与重建。成功进行了植被恢复实验，研究设计了施工中被连根拔起的原位表层草皮的移植利用。在堤基和取土场连根拔起的草皮在适当的地方进行维护，施工完成后移植到堤坡或取土场，最大限度地保护和恢复自然植被。

6.建立环境保护管理体系，加强环境保护工作的监督。构建“四位一体”的环保管理体系，由建设单位统一组织，施工单位实施并承担，工程监理单位在施工过程中的日常环保工作中进行监督，环保监理部门进行全面监控。实行环保目标责任制，将环保责任落实到项目部、工程队乃至个人。

在铁路建设史上，首次引入环境监理，实行了环境监督检查、工作记录、措施审查、项目检查优化、奖惩等一套较为完善的环境管理制度，对优质样板工程实行环保一票否决制。

7.青藏铁路站房设计体现了建筑与高原景观融合的特点。在青藏铁路站房设计中，坚持人性化、特色化、文化化、景观化四大原则，对每座站房至少做出三种不同的设计方案，对全线不同类型的17座车站进行设计优化比较，使站房设计在考虑实用性的基础上，体现建筑、景观、藏文化和谐呼应的人文特色。同时，设计还考虑了太阳能等清洁能源的广泛使用。

这些措施被证明是非常有效的，并得到了广泛的赞扬。2003年8月9日至14日，国家环保总局会同国家青藏铁路建设领导小组办公室、铁道部、交通部、水利部、国土资源部、国家林业局，邀请青藏有关部门和部分生态、动植物专家组成检查组，通过对青藏铁路建设期间环境保护工作的考察，认为青藏铁路建设中的环境保护工作在国内重点建设项目中处于领先水平，具有示范作用。

第三，解决寒冷和缺氧的问题

青藏铁路格尔木至拉萨段平均海拔4440米，含氧量只有海平面的50%左右，自然条件十分恶劣。根据高原特点，坚持“以人为本”的设计理念，在勘测、施工、作业中大量采用机械化作业，建立健全覆盖全线的三级医疗保障体系，建立生活补给基地，克服和缓解野外人员高原反应，保障其生命安全。主要措施如下:

1.在设计中提高了线路标准。目的是保证列车安全快速地通过高原，最大限度地减少高原缺氧对旅客的影响。适当提高设计标准，以适当的速度增加曲线半径。最小曲线半径1200m的路段长850km，超过线路全长的70%。全线设计时速超过100km，最高时速可达140km。

2.施工阶段的保障措施。施工机械设备的选择是“选择大型设备，少用小型设备；选用先进的掘进、钻孔、挖掘和搬运机械，并配有增压设备。"

(1)选择高原适应性强、功率大的施工机械，尽可能降低施工人员的劳动强度，提高工作效率。

(2)隧道施工中，应采取弥散供氧等措施，加强隧道内的通风，以保证施工人员在高原缺氧、生活条件恶劣的条件下正常安全工作。

(3)建筑结构采用轻型模块化设计，减轻了施工人员的劳动强度，加快了施工进度。

2.运营阶段的保障措施。

(1)在满足运输能力的前提下，考虑由近及远分布站点，尽量少设站点，减少现场设施和人员，节省工程投资和维护费用。

(2)列车牵引动力采用先进的大功率内燃机车，机车交路采用1140Km长进路，减少了乘务人员和沿线机车分布，运营成本相应降低。

(3)应用国内外先进的信息技术，作为世界级高原铁路示范工程，铺设60芯通信干线光缆，架设35KV电力贯通线，采用具有国际先进水平的GSM-R系统作为青藏铁路无线数字移动通信技术标准，并结合GPS卫星定位技术，形成信息工程基础平台，形成远程调度指挥和连接列控(信号)RBS系统，从而减少车站地面信号设施。在信息技术广泛应用的前提下，全线34座车站除业务运营站外全部实现无人值守。

(4)建立新的维护管理机制。充分利用格尔木现有的专业路段，不新增车务、工务、电务、水电、房建等路段。大型养路机械用于线路养护和大修。由于采用了高标准的可靠设施和免维护、少维护的设备，其他设施或设备的维护外包，以减少员工数量。

(5)采用新型高原客车，为乘客提供更加舒适的乘车环境。