科创中国

一、问题概述

高速铁路已经成为“中国名片”。目前我国正在落实“一带一路”倡议，力推我高速铁路走出去战略，其中涉及中俄高速走廊和欧亚大陆桥，除了穿越广泛的季冻区，同时将不可避免的遇到多年冻土地区，仅我国境内就有约1/4国土分布多年冻土。我国在东北、西北等季节性冻土地区已成功建设十余条高速铁路，总里程超过了7000公里。季节性冻土地区高速铁路路基从结构设计到施工控制已基本形成了成套技术，整体上控制了高铁路基冻胀，保证了季冻地高速铁路的顺利开通和安全运营。针对多年冻土地区铁路建造技术，作为世纪“百大工程”之一，我国青藏铁路建设期间攻克了高原高寒多年冻土工程一系列世界难题，掌握了保持高温多年冻土“不融化”系列技术，采取主要措施有片石通风路堤、通风管路堤、片(碎)石保温护道等主动性措施，实现了“保护冻土原则”的设计理念。

季节性冻土成套技术体系以基床“不冻胀”为原则建立，其设计理念与多年冻土处理原则不符；而青藏铁路相关技术虽主要解决多年冻土问题，但由于控制标准较低，形成的技术和标准体系不能完全适用毫米级变形控制要求的高速铁路。因此，既有季冻区高速铁路和多年冻土普速铁路的建造技术均无法适应多年冻土区高速铁路高标准控制建设和运营的需求，没有成熟可借鉴的经验。

在多年冻土地区修建高速铁路面临的主要问题有多年冻土退化、地基长期融沉、路基变形开裂、局部热融塌陷和冰锥破坏以及冻胀病害等。这与多年冻土类型、多年冻土地温分区、路基结构、大气降雨侵入地基等众多因素相关，需要突破包括高速铁路路基多年冻土重新分类、地温重新分区、多年冻土地基处理、防融沉路基结构、路基防排水措施等一系列重大课题，从而建立全新的技术和标准体系，为高原高寒地区高速铁路的建设提供技术支撑。高原高寒地区高速铁路建设面临的关键技术难题主要有：

1. 高原地区气候演化规律及对高速铁路多年冻土地基的影响规律。全球气候变暖已是不争的事实，气候变化造成的多年冻土退化将是导致高速铁路地基长期融沉的根本原因。掌握高原高寒地区气候演化规律，获取其对高速铁路多年冻土地基的影响规律，进而制定科学合理、针对性的技术措施，是多年冻土地区高速铁路建设不得不面临的根本性问题。

2. 重新构建适用于高速铁路毫米级控制要求的多年冻土指标体系。高原地区普速铁路与公路领域已经建立起一套系统技术指标体系，如多年冻土分类、地温分区等等，但这些指标体系不能适用于高速铁路的毫米级控制要求，需要提出更适用于高铁的多年冻土指标体系，从而为设计与施工提供更科学合理的依据。

3. 建立多年冻土的处理原则，探索高速铁路多年冻土地基处理设计理论与工程技术。合理的多年冻土地基处理是高速铁路能够保持长期安全稳定基础。依据多年冻土复杂的存在状态与性能长期演化规律，建立高铁地基处理设计理论，并探索相关的地基处理工程技术，是高原高寒地区高速铁路建造关键技术难题。

4. 年冻土地区高速铁路路基防融沉控制技术。与季节性冻土高速铁路路基结构不同，除了要防止基床活动层往复一年的冻胀融沉，还要兼具防止多年冻土地区融沉的功能要求，这就需要高铁路基要具备“阻热传冷”能力，因此，科学合理的高速铁路路基基床结构设计和多年冻土保持技术是技术难题之一。

5. 高速铁路多年冻土地基水热防护技术。水热防护技术不严谨，导致表水入侵地基是多年冻土融沉的主要原因之一。提出更加严格水热防护技术，确保将大气降水和地表水流拒止于高速铁路多年冻土冻土边界之外，是非常重要的技术问题。

6. 年冻土地区高速铁路运营维护技术。高原高寒地区气候条件更加恶劣，低温条件持续时间更长，给高速铁路运营维护提出了前所未有的挑战。涉及到一系列的高铁运维设备的适应性改造升级，并提出相应的高速维护整治技术。

二、重要意义

上述系列重大技术难题的攻克，将提升我国在高原高寒地区高速铁路建设的技术水平，打破多年冻土地区是高铁修建的“禁区”的观念，培养和造就一大批科技人才，形成成套的具有自主知识产权的标准技术体系，为高原高寒地区高速铁路建造和维护提供重要支撑，助力我国高速铁路“走出去”战略，为世界上高原高寒地区的高铁建设贡献“中国方案”，提升和带动高铁沿线国家和地区的交通运输能力和社会经济发展，使之充分融入中国倡议的“一带一路”宏伟建设。