(節選) 

2006年7月1日，青藏鐵路格爾木至拉薩段全線正式通車，標志著我國西部大開發戰略標志性工程的順利完成。中國科學院寒區旱區環境與工程研究所凍土工程國家重點實驗室程國棟院士在《2007科學發展報告》發表了題為“青藏鐵路的科技難題”的文章。文章指出，在世界上面積最大、海拔最高的青藏高原上，建設這樣一條鐵路，建設者需要克服高原凍土、高寒缺氧和生態環境保護這三大世界性的難題。而凍土問題是青藏鐵路成敗的最關鍵問題。

文章重點論述了青藏鐵路建設過程中凍土工程問題。由于含有冰，凍土對溫度變化極為敏感，并具有融化下沉性和凍脹性。這些特性造成了凍土區修筑工程構筑物時，面臨的兩大工程問題：凍脹和融沉。在多年凍土區筑路目前仍是世界性的難題。青藏鐵路所穿越的多年凍土中，高溫凍土(0～–1℃)段長275km，高含冰量凍土(>20%)段長221km，高溫、高含冰量凍土段長134km。可見，在青藏高原多年凍土區筑路更難。青藏鐵路成敗的關鍵在路基，路基的關鍵在凍土，凍土的關鍵在融沉。根據青藏公路和青康公路多年凍土區的研究資料，單純依靠增加熱阻保護凍土的方法是一種消極的方法。因此青藏鐵路的設計思想由“被動保溫”轉向為“主動降溫”，采用“冷卻地基”的原則確保路基穩定。

文章詳細地介紹了“冷卻地基”的主要思想以及其具體工程措施。具體工程措施包括：（1）調控輻射。青藏高原成為地球上大陽輻射最強烈的地區之一，而遮擋太陽輻射能有效地降低地溫。在唐古拉山南無人區經過一年的遮陽棚試驗中顯示，路堤向陽路肩的地溫比沒有遮陽板的對比路堤同樣位置的地溫低3～5℃，顯示了遮陽板明顯的降溫效果。（2）調控對流。青藏鐵路采用了塊/碎石層、通風管和熱管等對流調控措施。此外，工程中還采用旱橋的方式調控對流。旱橋既遮陽，又通風，而且有很好的力學穩定性，是保證高溫、高含冰量地段路堤穩定的有力措施，同時旱橋的設置也為野生動物的遷徙提供了通道。（3）調控傳導。被動的通過調控傳導保持路基熱穩定性的措施主要有加高路基和設置保溫材料，以增加路基熱阻、減緩融化過程。主動調控傳導主要采用“熱半導體”的特性，測試結果表明，其在融化時的導熱系數為0.11w/m.k，凍結時的導熱系數為1.2w/m.k，凍、融狀態下導熱系數的比值達到10.9。

文章還指出，在鐵路勘察和設計過程中，線路遵循“能避繞就避繞”的原則，并根據野生動物遷移規律和習性，為野生動物設置了33處遷徙通道。全線開通后，青藏鐵路列車上設置了一系列環保設施，實現了列車生活污水污物零排放。通過這些措施，有效地解決了青藏鐵路建設和運營中的生態環境問題。填補了中國大型工程環保建設領域的多項空白。此外，為解決鐵路建設中高寒缺氧問題，施工單位建設3臺大型制氧站，通過彌散式供氧，使工地海拔相當于下降了1000米。此外，建設單位在沿線建立了三級醫療機，并建立了17座制氧站，配置了高壓氧艙，綜合防治高原病。實現高原病零死亡，創造了世界醫學史上的奇跡。

最后，文章強調鐵路運營期間高原凍土、高寒缺氧和生態環境保護三大難題依然存在，其中如何保證路基工程安全、高效運營是用好鐵路的關鍵所在。未來加強鐵路路基地溫、水分以及變形的監測，并結合氣候變化和工程作用下的凍土變化對路基穩定性的影響，預測、預報可能病害的發生、發展及及時予以治理將具有十分重要的意義。（摘自中國科學院“科學發展報告”課題組撰寫的《2007科學發展報告》）