(节选) 

2006年7月1日，青藏铁路格尔木至拉萨段全线正式通车，标志着我国西部大开发战略标志性工程的顺利完成。中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冻土工程国家重点实验室程国栋院士在《2007科学发展报告》发表了题为“青藏铁路的科技难题”的文章。文章指出，在世界上面积最大、海拔最高的青藏高原上，建设这样一条铁路，建设者需要克服高原冻土、高寒缺氧和生态环境保护这三大世界性的难题。而冻土问题是青藏铁路成败的最关键问题。

文章重点论述了青藏铁路建设过程中冻土工程问题。由于含有冰，冻土对温度变化极为敏感，并具有融化下沉性和冻胀性。这些特性造成了冻土区修筑工程构筑物时，面临的两大工程问题：冻胀和融沉。在多年冻土区筑路目前仍是世界性的难题。青藏铁路所穿越的多年冻土中，高温冻土(0～–1℃)段长275km，高含冰量冻土(>20%)段长221km，高温、高含冰量冻土段长134km。可见，在青藏高原多年冻土区筑路更难。青藏铁路成败的关键在路基，路基的关键在冻土，冻土的关键在融沉。根据青藏公路和青康公路多年冻土区的研究资料，单纯依靠增加热阻保护冻土的方法是一种消极的方法。因此青藏铁路的设计思想由“被动保温”转向为“主动降温”，采用“冷却地基”的原则确保路基稳定。

文章详细地介绍了“冷却地基”的主要思想以及其具体工程措施。具体工程措施包括：（1）调控辐射。青藏高原成为地球上大阳辐射最强烈的地区之一，而遮挡太阳辐射能有效地降低地温。在唐古拉山南无人区经过一年的遮阳棚试验中显示，路堤向阳路肩的地温比没有遮阳板的对比路堤同样位置的地温低3～5℃，显示了遮阳板明显的降温效果。（2）调控对流。青藏铁路采用了块/碎石层、通风管和热管等对流调控措施。此外，工程中还采用旱桥的方式调控对流。旱桥既遮阳，又通风，而且有很好的力学稳定性，是保证高温、高含冰量地段路堤稳定的有力措施，同时旱桥的设置也为野生动物的迁徙提供了通道。（3）调控传导。被动的通过调控传导保持路基热稳定性的措施主要有加高路基和设置保温材料，以增加路基热阻、减缓融化过程。主动调控传导主要采用“热半导体”的特性，测试结果表明，其在融化时的导热系数为0.11w/m.k，冻结时的导热系数为1.2w/m.k，冻、融状态下导热系数的比值达到10.9。

文章还指出，在铁路勘察和设计过程中，线路遵循“能避绕就避绕”的原则，并根据野生动物迁移规律和习性，为野生动物设置了33处迁徙通道。全线开通后，青藏铁路列车上设置了一系列环保设施，实现了列车生活污水污物零排放。通过这些措施，有效地解决了青藏铁路建设和运营中的生态环境问题。填补了中国大型工程环保建设领域的多项空白。此外，为解决铁路建设中高寒缺氧问题，施工单位建设3台大型制氧站，通过弥散式供氧，使工地海拔相当于下降了1000米。此外，建设单位在沿线建立了三级医疗机，并建立了17座制氧站，配置了高压氧舱，综合防治高原病。实现高原病零死亡，创造了世界医学史上的奇迹。

最后，文章强调铁路运营期间高原冻土、高寒缺氧和生态环境保护三大难题依然存在，其中如何保证路基工程安全、高效运营是用好铁路的关键所在。未来加强铁路路基地温、水分以及变形的监测，并结合气候变化和工程作用下的冻土变化对路基稳定性的影响，预测、预报可能病害的发生、发展及及时予以治理将具有十分重要的意义。（摘自中国科学院“科学发展报告”课题组撰写的《2007科学发展报告》）