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青藏鐵路堪稱“世界凍土工程博物館”
  

  隨著凍土路基、凍土區橋梁、涵洞、隧道、房建、管線等工程的順利施工,世界上海拔最高、穿越高原多年凍土最長的青藏鐵路,如今堪稱“世界凍土工程博物館”。專家稱,青藏鐵路穿越世界上最復雜的凍土區,不少凍土工程措施都是國內外首創,可謂集凍土工程之大全。

  即將于7月1日試通車的青藏鐵路格爾木至拉薩段,是目前全球穿越永久性凍土地帶最長的高原鐵路,這條鐵路處于多年凍土區的線路就長達550公里。而凍土對溫度極為敏感,隨著溫度的變化,它會“發胖”或“變瘦”。

據了解,凍土在寒季就像冰一樣凍結,隨著溫度的降低體積會發生膨脹,建在上面的路基和鋼軌就會被“發胖”的凍土頂得凸起;到了夏季,融化的凍土體積縮小,路基和鋼軌又會隨之凹下去。凍土的凍結和融化反復交替地出現,路基就會翻漿、冒泥,鋼軌會出現波浪形高低起伏,對鐵路運營安全造成威脅。

  青藏鐵路建設總指揮部專家組組長、凍土科學專家張魯新說,凍土雖然在加拿大、俄羅斯等國家也存在,但他們是屬高緯度凍土,比較穩定。青藏鐵路緯度低,海拔高,日照強烈,而太陽輻射對凍土有著非同尋常的影響。加上青藏高原年輕,構造運動頻繁,并且這里的多年凍土具有地溫高、厚度薄、熱融發育等特點,其復雜性和獨特性舉世無雙。

  據了解,青藏鐵路有111公里線路鋪有一種特殊的路基,即在土路堤底部填筑一定厚度片石,上面再鋪筑土層的路基。這種多孔隙的“片石層通風路基”為國內首創。它是效果較佳的保護凍土措施,好似散熱排風扇,冬季從路堤及地基中排除熱量,夏季較少吸收熱量,起到冷卻作用,能降低地基土溫度0.5 攝氏度以上。

  全長11.7公里的青藏鐵路清水河特大橋橫架在可可西里凍土區,它是一種“以橋代路”的保護凍土措施,鐵軌飛架而過可以不驚擾凍土。青藏鐵路“以橋代路”橋梁達156.7公里,占多年凍土地段的四分之一。張魯新說,如此大規模采取“以橋代路”措施,在世界上也是首次。

  青藏鐵路有的凍土路基兩旁插有一排排直徑約15厘米、高約2米的鐵棒,這就是熱棒。它是一種高效熱導裝置,具有獨特的單向傳熱性能:熱量只能從地面下端向地面上端傳輸,反向不能傳熱,可以說是一種不需動力的天然制冷機,專家稱之為凍土病害的“青霉素”。大規模使用熱棒可以保持多年凍土處于良好凍結狀態。

  青藏鐵路建設總指揮部指揮長黃弟福說,青藏鐵路建設中創造性地采取了解決凍土施工難題的相應對策:對于不良凍土現象發育地段,線路盡量繞避;對于高溫極不穩定凍土區的高含冰量地質,采取“以橋代路”的辦法;在施工中采用熱棒、片石通風路基、片石通風護道、通風管路基、鋪設保溫板、遮陽篷結構等多項設施,提高凍土路基的穩定性,堪稱集世界凍土工程措施于一身。因此,運行在青藏鐵路上的列車時速將達120公里。

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