作为地球上线路最长，海拔最高的高原铁路，青藏铁路两旁不仅有许多令人叹为观止的景色，还有许多令人摸不着头脑的金属棒。

据不完全统计，青藏铁路沿线总共有15000根金属棒屹立在铁路的两旁，就像保卫着青藏铁路的“禁卫军”。

那么问题来了，这些金属棒到底是什么东西？为什么会在青藏铁路的两旁出现？它又有什么作用呢？

01 青藏铁路面临的困难

美国曾经有个火车专家发言称铁路永远到不了拉萨，因为青藏高原能给人带来致命的缺氧高原病甚至还是地震高发区，最严重的是青藏高原常年的冻土，这些问题无一不是影响铁路建造的致命因素。

不仅美国专家认为青藏铁路无法建成，就连全世界也没有一个人认为青藏铁路能够成功通车。

但是在2006年时，青藏铁路成功竣工通车，让中国在世界上又创造了新的奇迹。

在青藏高原修建铁路是一件并不容易的事情，青藏高原平均海拔高度超过4千米，铁路穿过的地区海拔高度更高，在修建铁路过程中需要克服低温高原反应，生态脆弱等等。

最大的难题就是高原冻土在冻土上施工，难度极大，并且在施工完成后也无法保障铁路的安全。

即便是利用大型机械，在冻土层表面也会留下小白点，无法保证路段的平整。就算是清理出平整的地基，在上面铺设好铁路也并不能保障铁路的安全。

因为高原地区的冻土层是季节性的，并不是永久冻土层，一旦到了夏季气温升高，泥土中的冻土融化就会导致地基下陷。

02 “热棒”的真正作用

为了解决这一系列的问题，那些金属棒就发挥出了巨大的作用，这些金属棒有一个统一的称呼叫做“热棒”。

“热棒”的用法和字面意思是不同的。它不是为了“加热”，而是为了“保冷”。

它可以在夏天把导致冻土融化的热量吸收并排放，从而防止热量直接接触到冻土，避免冻土融化。

热棒是用碳元素无缝钢管制成，总长约7米，漏在地面上两米的部分叫做散热段，下部是吸热段内部是密封空心的结构，在吸热段的内部中填充有氨、氟利昂、丙烷、二氧化碳等物质。

这些物质遇热后会汽化升腾，将热量带到上部的散热的热量被空气带走，液氨冷却会回到吸热段重新工作，从而周而复始能够一直保证冻土不会融化，保障青藏铁路的安全。

热棒最早并不是在中国使用，而是美国将其应用到输油管道中，谁都没有想到这不起眼的技术竟然能够在世界级的工程中起到重大的作用。

03 冻土到底有多困难？

在使用热棒之前，我国在修建青藏铁路时，针对冻土问题已经钻研了近20年。

普通土壤中通常含有颗粒、矿物成分密度和含水量，这三点是土壤的重要性质，只要土壤没有，因为环境破坏变成沙漠，这三项指标通常是固定的。

可是冻土中含有大量的冰，因此不同含冰量和不同温度的状态，让冻土有了不固定的性质。

冰的密度比水小，同体积的水在结冰后体积会增大，所以冻土在夏天时会因为温度的升高而融化导致土壤下沉，到了冬天，会因为气温降低重新凝结成冰，就会导致土壤膨胀上升。

这样一来一年中土壤一降一升，就会把修建好的铁路造成破坏，不仅影响通车安全，还会导致铁路无法使用。

青藏铁路并不是世界上最早在冻土上修建的铁路，冻土上修建的铁路往往要面临居高不下的“病害率”。

早在20世纪70年代俄罗斯修建的第二条西伯利亚铁路，也是在冻土上修建完成的，尽管俄罗斯已经用了世界上顶尖的技术，但是第二条西伯利亚铁路的病害率高达27.5%。

第一条西伯利亚铁路根据调查的结果显示病害率在45%，我国青藏公路1990年调查的病害率在31.7%，东北地区常年冻土区的铁路危害率高达40%。

在修建青藏铁路之前，我国科研人员已经在冻土公路上进行了实验，通过加高路基，减少路面热度对冻土层的影响等方法减少了不少的问题。

但是青藏铁路对技术要求更高，对安全性的要求也更高，因此从1958年铁路开始修建，直到2006年竣工，48年里屡次因为冻土导致停工。

在早期修建的过程中，工作人员处于被动解决冻土问题上，他们等到冻土温度发生变化后，才会考虑使用什么样的措施进行解决。

直到有一天有人提出了不一样的见解，中国工程研究所冻土工程国家重点实验室副主任吴青柏发现了关键，他将冻土比作夏天卖的冰棍，夏天卖冰棍的人害怕冰棍化掉，就会拿棉被捂上。

与其解决会融化的冻土层，不如直接保护冻土层不会融化，就像拿棉被捂住的冰棍一样。

这样一来直接给研究人员打开了新的思路，直到后来有人提出了冷却路基，这才将冻土难题解决。

冷却路基就是通过使用技术手段，将冻土层的温度维持在稳定的水平，通过使用热棒，将青藏铁路的冻土温度保持恒定。

正是因为这样，设计思路问题和技术问题都得到解决后，青藏铁路继续动工，到2006年完全竣工时冻土问题解决，总共消耗了42年的时间。

04 青藏铁路其他的“护卫”

热棒在冻土问题上起到了重大的护卫作用，但是在青藏铁路上需要解决的可不仅仅是一个冻土问题，还有众多的问题需要解决，为了解决一系列的问题，科技人员研究出来不少“守护者”。

• 片石通风路基

如果有人坐着火车去过拉萨，就会发现青藏铁路的沿岸有一些碎石路基。

这种路基叫做片石通风路基，看起来只是一些不起眼的碎石，但他们对于青藏铁路的保护具有重要作用，能够进行热调节。

片石通风路基的碎石之间有很大的缝隙，这些缝隙有利于空气流动，也是方便地表水的蒸发，在热空气密度小的夏季，碎石可以带走冻土中的热量，同时又能屏蔽空气中的热量进入土壤中。

在冬天就会起到与夏天相反的作用，冬天冷空气密度较大，这些碎石能够保证冷空气更容易进入路基中，对冻土的凝结有着保护作用。

• 通风管路基

通风管路基是由土体、道渣和通风管构成，是一种横向铺设的通风排热措施，它的作用也是将土壤中的热量排出，防止外界热量进入土壤，从而保护冻土路基的稳定。

最近几年随着我国科学技术水平的提高通风，管路机已经换成了“自动温控通风管路基”。

这种路基是使用记忆合金技术，在温度发生变化时自动控制管道，口挡板的开关，冬天会吸入冷风，夏天会隔绝热风进入，从而保证冻土温度稳定在规定的范畴内，不会导致路基变形。

• 单向导热的路基结构

青藏铁路并不是直接在冻土上铺设火车轨道，在火车轨道路基下面还有一层隔热层，隔热层埋在一定的深度中，使用的是具有单向导热能力的聚乙烯板或者是聚氨酯板。

这两种板都是常见的隔热保温层，正是因为隔热层的存在，才能让热量更好的散发出去，保障冻土的稳定，不然的话，散热能力再强，当热量接触到冻土的瞬间，也会造成一定的熔化，影响青藏铁路的安全。

• 以桥代路

有幸坐过青藏铁路火车的人会发现，在这长途旅行中见到最多的就是桥，根据数据显示青藏铁路156.7公里的路段都是桥梁，相当于全线的1/7。

并且青藏铁路桥梁高低并不相同，最低的桥仅仅高出地面一米，这就会让不少人产生问题，桥梁有什么用呢？

实际上桥梁是解决冻土问题最后的办法，在冻土不稳定的路段，即便是热棒等一系列的防热措施都无法起到保障作用，就只能将桥墩打入地层深处30多米的地方，通过摩擦力来保障路基的稳定，减少冻土膨胀对路基的影响。

简单来说就是在地面上建造一层悬空的地面，不仅能够保护冻土，还能保护当地的生态环境，野生动物可以在桥梁下方安全通过顺利完成迁徙。

自从上世纪50年代开始修建，到今天已经过去了几十年，不管是修建期间还是修建完成后的维护期间，都有不少人将终身奉献在青藏铁路上。

青藏铁路是中国的奇迹，也是因为这些人的奉献才会出现的奇迹。

参考资料

[1]张晔. 他给青藏铁路冻土区装上“空调”[N]. 科技日报,2021-07-05(005).DOI:10.28502/n.cnki.nkjrb.2021.003602.

[2]李媛. 青藏铁路多年冻土区无缝道岔力学特性研究[D].兰州交通大学,2021.DOI:10.27205/d.cnki.gltec.2021.000787.

[3]林森.一种青藏铁路冻土地基加固装置的方案设计[J].中阿科技论坛(中英文),2021(01):76-80.