青藏鐵路曾被認為是不可能建成的，美國有個火車旅行家就曾狂妄斷言“鐵路永遠到不了拉薩”——要人命的缺氧高原病、地震高發區，最嚴重的是會融沉和凍脹的高原凍土，在當時被認為是不可破解的世界級建設難題……但就是這樣一條鐵路，在2006年時竣工，完成了顛覆世人眼光的奇蹟。
現在我們欣賞青藏鐵路兩側的美景時，也會注意到旁邊的“金屬棒”——比人還高，一直向前延伸，保守有1。5萬根。它們就是“熱棒”，看起來其貌不揚，其實解決了眾多難題，是青藏鐵路忠實的“護衛兵”。
青藏鐵路的“鐵衛兵”——熱棒
“熱棒”的用處和字面可不同，不是為了“發熱”，而是為了“保冷”。我們知道，青藏鐵路地處4000米以上的高原，其依賴的“根基”則是高原下的多年凍土。這裡的凍土不像南極、北極的永久凍土一樣不會融化，而是在夏天就融化成爛泥。這時候，如何阻止鐵路“腳下”的土地軟化，鐵路形變下陷，成了青藏鐵路維護的頭號大事。
凍土融化沉降
直接從凍土做文章自然是不可能的，人類沒有如此巨大的力量，亦無法冒著破壞當地生態的巨大風險去改造凍土，應運而生的就是集合了智慧的小小“熱棒”。
熱棒最大的功能就是“傳冷不傳熱”，這意味著它在夏天可以把會導致凍土融化的熱量吸收並排放，卻不會將熱量輸送進土裡。
熱棒用碳素無縫鋼管制成，總長約7米，露在地面上2米的部分叫做散熱段，下部則是叫吸熱段。內部是密閉空心的結構，裝的液氨沸點很低，遇熱就會氣化升騰，將熱量帶到上部散熱段，當熱量被空氣帶走，液氨冷卻，回到吸熱段重新工作，如此往復，永不停歇。而在夏天的時候，空氣熱度維持在較高的水準，液氨就會完全變為氣體浮在上部，減少了氣體的對流，熱量向底部傳輸得也很少。因為其效率之高，熱棒也被叫作“魔棒。
熱棒的最早應用並不是在中國，而是在美國的輸油管道當中，那個時候誰也沒能想到，這“不起眼”的技術居然能在一項世界級工程中得到大規模的妙用。
凍土難題有多難？
在熱棒運用之前，我們國家已經針對凍土問題進行了二十多年的艱辛攻克。凍土相對於普通土壤來說有什麼不同？要在它上面建設鐵路為什麼如此艱難？
普通土壤擁有的性質一般有三個指標決定：顆粒礦物成分、密度和含水量，這三點只要沒有因為嚴重的環境破壞變成沙漠，一般都是靜態的。而凍土中含有大量的冰，因此不同含冰量和不同溫度狀態，讓凍土具有了“動態”的特性：
冰的密度比水小，同體積的水在結冰之後體積會增大，因此凍土在夏天吸熱之後就會融化下沉，在冬天就會散熱膨脹，這一降一升之下，鐵路就被扭成“麻花”，變得無法使用。
雖然世界上早有在凍土上修建鐵路的歷史，但道路的“病害率”卻居高不下：
在俄羅斯，20世紀70年代建成的第二條西伯利亞鐵路1994年調查的線路病害率達27。5％，運營近百年的第一條西伯利亞鐵路1996年調查的線路病害率為45％。在我國，青藏公路1990年調查的病害率為31。7％，東北地區多年凍土區鐵路病害率達40％。【1】
在修建青藏鐵路之前，還有技術要求更低一些的公路。在上世紀50年代，科研人員採用了加高路基，減少路面熱度對凍土層造成影響的簡易方法，解決了不少路況問題。
然而青藏鐵路作為技術水平要求更高的工程，自然就沒有那麼順利。從1958年鐵路一期工程開始建設，直到2006年才完成全線通車，中間屢次因為凍土影響而停工。早期，人們對於凍土問題的解決思維還很被動：等凍土溫度已經產生變化了，再考慮做出什麼樣的應對措施。
中國科工程研究所凍土工程國家重點實驗室副主任的吳青柏說：“打個比方，夏天賣冰棒都裝在木箱子裡，怕化了拿棉被捂上，原來修路大概就是這個思路，但拿棉被捂冰棒早晚要化。”
後來有人提出了“冷卻路基”的思路，凍土難題才最終得到破解。所謂冷卻路基，就是變被動為主動，透過技術手段讓凍土層的溫度本身就維持在相對穩定的水平，可以說是將“棉被”換成“冰箱”，小小“熱棒”，擔任起的就是冰箱的角色。
實地考察凍土情況的技術人員
在設計思路問題和技術問題終於都解決之後，青藏鐵路拍板上馬，於2006年完成竣工，其中凍土問題的解決總共花費了長達42年。
青藏鐵路的眾多“守護神”
面對凍土的挑戰，熱棒是青藏鐵路周圍最為顯眼的“護衛兵”，但其餘的“守護神”也不可小覷。它們都是科技人員智慧的結晶。
片石通風路基
乍一看這所謂“路基”只是一些小碎石，但它們起到的可是熱調節的作用。
碎石之間存在較大的縫隙，有利於空氣流動，也方便地表水的蒸發運動。在熱空氣密度較小、呈現上浮趨勢的夏季，這些碎石可以帶走凍土中的熱量，又可以遮蔽空氣中的熱量進入土地；而冬天則反過來，冷空氣密度較大，呈現下沉的趨勢，因為碎石的作用更容易進入路基，對凍土的凝結起到保護作用。
通風管路基
通風管路基主要由土體、道渣和通風管構成，是一種橫向鋪設的通風排熱措施。
通風管路基的執行原理
最新的“自動溫控通風管路基”利用了記憶合金，能在溫度發生變化的時候自動控制管口擋板的開閉，冬季吸入冷風，夏季隔絕冷風進入，以保證凍土溫度維持在一個較為穩定的範疇，不會過度變形，影響路基。
單向導熱的路基結構
青藏鐵路並不是直接就在凍土上鋪設的，其實路基表面以下還鋪設著周密的隔熱層，這些隔熱層埋在一定深度，只有單向的導熱能力，聚苯乙烯板或是聚氨酯板都是較為常見的隔熱保溫層。
地下隔熱工程
“以橋代路”
提到青藏鐵路，給人印象最深的就是橋多。全線共建設了橋樑675座，共有156。7公里的路段都是橋，相當於全線的1/7。這些橋的高低不相同，最低的一座旱橋僅高於地面1米，讓人不禁思考這究竟有什麼作用。
其實，橋樑是凍土問題的“最後絕招”，在凍土極其不穩定的某些路段，包括熱棒在內的防熱措施都難以起到保險作用，這時候只能將橋墩打入地層深處30多米的地方，利用摩擦力來穩固路基，儘可能減小凍土膨脹對路基抬升造成的影響。簡單來說，就是在原本的地面上再建一層懸空“地面”，同時這種方法對保護生態也有幫助——高原野生動物可以從“橋樑下方”、“隧道上方”、“緩坡平交”的地方找到通道，從而自由遷徙。
總結
青藏鐵路從上世紀五十年代修建起，雖已完工，但仍在不斷維護和延伸，至今已有六七十年。有很多人終生奉獻於此。
凍土，始終是開通青藏鐵路繞不開的難題。既然繞不開，何不去直面它的挑戰？我國科學家、研究員正是這樣對著恆久的凍土難題發起一次次挑戰，最終鑄成了如今駛向未來的基建奇蹟。
資訊來源
【1】人民日報《青藏鐵路如何穿越凍土》 2004年7月8日第十四版
