翻開(kāi)《國(guó)家高速公路網(wǎng)規(guī)劃》，七條首都放射線中，京藏高速（G6）是唯一尚未全線開(kāi)通的重要線路，格爾木-那曲段因復(fù)雜的高海拔凍土難題一直未能開(kāi)工建設(shè)。
“我們今年將在青藏公路上啟動(dòng)約30公里的試驗(yàn)工程，為后期格爾木到那曲段建設(shè)做技術(shù)準(zhǔn)備。”中交集團(tuán)技術(shù)總監(jiān)、極端環(huán)境綠色長(zhǎng)壽道路工程全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任汪雙杰近日在接受《經(jīng)濟(jì)參考報(bào)》記者采訪時(shí)表示，我國(guó)攻克多年的凍土技術(shù)難題有望再邁出關(guān)鍵一步。
青藏高原被稱(chēng)為“世界屋脊”，道路施工中除了要克服高海拔、強(qiáng)輻射以及脆弱的生態(tài)承載能力之外，最大的難題是地下的多年凍土。
“國(guó)外的多年凍土大多分布在高緯度地區(qū)，溫度低，大約處于-6℃以下，凍土凍得更結(jié)實(shí)。而我國(guó)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(huán)有200多次，凍土狀態(tài)非常不穩(wěn)定，凍結(jié)時(shí)會(huì)膨脹，融化時(shí)則會(huì)變成稀泥。”汪雙杰稱(chēng)。
這種不穩(wěn)定性給基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)帶來(lái)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。例如，1954年通車(chē)的青藏公路，因當(dāng)時(shí)缺乏對(duì)凍土的有效保護(hù)，導(dǎo)致路基融沉、凍脹交織，路面病害嚴(yán)重。
作為首條穿越青藏高原多年凍土區(qū)的高速公路，共玉高速面臨的凍土問(wèn)題則更為復(fù)雜。多年凍土區(qū)里程達(dá)到227公里，高溫高含冰量路段占比超60%，熱擾動(dòng)敏感性強(qiáng)，堪稱(chēng)世界級(jí)工程難題。
面對(duì)無(wú)先例可循的技術(shù)困局，從1973年成立青藏公路科研組到2023年創(chuàng)建極端環(huán)境綠色長(zhǎng)壽道路工程全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中交一公院科研團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)50余年的科技攻關(guān)，不僅實(shí)現(xiàn)了從病害機(jī)理到不同尺度等級(jí)公路之間災(zāi)害普遍規(guī)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(shù)、橋梁樁基穩(wěn)定技術(shù)、大斷面公路隧道凍融災(zāi)變防控技術(shù)等關(guān)鍵核心技術(shù)，也將綠色發(fā)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(chēng)為“大地呼吸系統(tǒng)”的通風(fēng)管路基……在中交集團(tuán)展館，記者見(jiàn)識(shí)到了各種筑路“神器”，它們通過(guò)不同方式幫助地面散熱。
中交一公院專(zhuān)業(yè)總工程師、極端環(huán)境綠色長(zhǎng)壽道路工程全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室執(zhí)行主任陳建兵解釋說(shuō)，研究合適的修筑技術(shù)可以盡量減少對(duì)凍土環(huán)境的擾動(dòng)，保護(hù)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)平衡。再者，通過(guò)研究修筑技術(shù)，采用“導(dǎo)冷-阻熱-調(diào)溫”“三步走”的方式，利用熱棒路基、隔熱板路基、通風(fēng)管路基、片塊石路基等技術(shù)手段，提高公路在多年凍土地區(qū)的穩(wěn)定性和耐久性，降低后期維護(hù)成本。
這些成果使得我國(guó)凍土公路病害率大幅降低，比國(guó)際平均水平降低50%，達(dá)到全球多年凍土公路建養(yǎng)水平新高度，相關(guān)成果廣泛應(yīng)用于青藏鐵路、漠河機(jī)場(chǎng)、格拉油管以及多條進(jìn)藏國(guó)道主干線等重大工程。
格爾木至那曲段的高速公路建設(shè)，正是汪雙杰帶領(lǐng)極端環(huán)境綠色長(zhǎng)壽道路工程全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的下一個(gè)攻關(guān)目標(biāo)。
“首先，要針對(duì)高速公路的設(shè)計(jì)使用年限，對(duì)凍土退化趨勢(shì)建立新的研究；其次，研究方案要圍繞高品質(zhì)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(yīng)用智能化、無(wú)人化手段?！蓖綦p杰介紹說(shuō)。
如今，我國(guó)在凍土工程領(lǐng)域構(gòu)建了“一站兩廊三場(chǎng)五基地”科學(xué)研究試驗(yàn)體系，實(shí)現(xiàn)了凍土區(qū)域道路工程全覆蓋聯(lián)網(wǎng)觀測(cè)，取得近300萬(wàn)組第一手凍土監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。
人工智能等新技術(shù)的應(yīng)用，大大提高了研發(fā)創(chuàng)新效率?！叭斯ぶ悄芸梢詫⒉煌袷?、不同來(lái)源的資料深入整合分析，讓科研人員從繁重的數(shù)據(jù)搬運(yùn)、數(shù)據(jù)分析和資料整理工作中解放出來(lái)，從而有更多時(shí)間和精力去思考更深層次的問(wèn)題。”陳建兵稱(chēng)。
面向未來(lái)，從高原到極地，中國(guó)凍土技術(shù)版圖將不斷擴(kuò)大。汪雙杰表示，多年凍土公路工程創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，將繼續(xù)依托全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站等高端平臺(tái)，服務(wù)于共建“一帶一路”國(guó)家戰(zhàn)略中“絲路經(jīng)濟(jì)帶”穿越的大面積寒區(qū)伴行道路的建養(yǎng)。
