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系列报道《钢铁的天路,柔软的哈达》之《穿越冻土》
中广网    2006-08-17
    

系列报道:《钢铁的天路,柔软的哈达》之

 

《穿越冻土》

 

李熳川

 

 

    8月4日早上,中央外宣办赴青藏铁路采访团一行从格尔木出发,乘坐K917次列车前往拉萨。一路上,我们在欣赏沿途高原瑰丽景色的同时,也亲眼看到了青藏铁路为应对多年冻土难题所采取的技术创新。

    从望昆到安多路段,我们可以清楚地看到,在铁路路基两旁,插有一排排碗口粗细、间隔两米的铁棒,整齐有序地一直向前延伸,这就是青藏铁路建设为攻克冻土路基不稳定的难题而采取的热棒技术。

 

    据青藏铁路建设领导小组办公室副主任覃武凌介绍,青藏铁路要穿越连续多年冻土区550公里,不连续多年冻土区82公里,其中平均地温高于摄氏零下一度的多年冻土区275公里,高寒冰亮多年冻土区221公里。冻土的不稳定性使得在冻土上修建工程一直是世界性的技术难题。青藏铁路建设者为解决这个难题,投入科研经费一亿多元,建立了五个冻土工程试验段,对39项课题展开联合攻关,从理论研究到现场试验、勘测设计和科学施工等方面进行了积极探索,创造性地提出了“主动降温、冷却路基、保护冻土”的新思路。即通过主动降温减少传入地基土层的热量,保证多年冻土层的热稳定性,进而保证建筑在上面的工程质量的稳定。在冻土地带,除“以桥代路”措施,主要采取了片石通风路基、通风管路基、保温板、热棒等工程措施,使路基总沉降和不均匀沉降得到有效控制,确保了冻土地段路基、隧道、桥涵工程的坚固稳定。

 

 

 

 

    大家所看到的热棒就是保持冻土路基稳定的技术措施之一。热棒长7米,在路基下埋有5米,在地面上高2米,整个棒体是中空的,里面罐有液氨。热棒的工作原理很简单,当路基温度上升时,液态氨受热发生气化,上升到热棒的上端,通过散热片将热量传导给空气,气态氨由此冷却变成了液态氨,又沉入了棒底,这样周而往复,热棒就相当于一个永动的天然制冷机,不断地将冻土层中的热量排出。一排排热棒象一个个卫士忠诚地守护着冻土带的铁路,保证着列车的安全行驶。

    青藏铁路的另一种制冷装置――通风管是水平插入路基里的,您只要仔细观察就不难发现,铁路沿线许多路段的路基护坡两端露出一排排空心塑料管,当列出疾驰而过时,管子会发出刺耳的鸣叫声。通风管技术主要是利用对流原理,在管子的一端设计安装了自动温控风门,当温度较高时,风门会自动关闭,温度较低时,风门自动打开,这样,可以对路基中的热量进行及时交换,从而保证了冻土的稳定性。

    还有一种最为简便易行的降温方式是在路基的顶部搭起遮阳棚,边坡盖上一层遮光板,就象人们夏天外出带太阳帽一样,避免阳光直接辐射,减少冻土层的受热升温。

 

 

火车上的小仁青一家。(中广网记者李熳川 摄)

    在青藏铁路的冻土区段,随处可见热棒、通风管、遮光板,而在路基内部,一种廉价而有效的土空调正悄无声息地运转着。这就是青藏铁路建设中在国内首创的抛石路基。也就是在土层路基中间填注一定厚度的碎石,由于碎石之间存有空隙,便可以起到一个半导体的作用。冬季从路堤及地基中排除热量,夏季则较少吸收热量,起到冷却作用。据测定,抛石路基能将路基温度降低0.5摄氏度以上,且成本低廉,施工方便,因此在青藏铁路的路基中有80%以上采取了以抛石路基和抛石护坡为主的新结构。正是由于采取了一系列科学有效的防控措施,确保了青藏铁路建设的顺利完成和运行的基本稳定,使我们乘坐的列车在冻土地带能安全地向前飞驰,也使我们能够安坐车中专心观赏雄伟的玉珠峰、舞动的藏羚羊和迷人的错那湖。

 


玉珠峰。(中广网记者李熳川 摄)  

 

 

羌塘草原。(中广网记者李熳川 摄)

 

 

错那湖。(中广网记者 李熳川 摄)


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    冻土在寒季就像冰一样冻结,随着温度的降低体积会发生膨胀,建在上面的路基和钢轨就会被"发胖"的冻土顶得凸起;到了夏季,融化的冻土体积缩小,路基和钢轨又会随之凹下去。冻土的冻结和融化反复交替地出现,路基就会翻浆、冒泥,钢轨会出现波浪形高低起伏,对铁路运营安全造成威胁。

    冻土问题是目前世界性的难题,世界上几个冻土大国俄罗斯、美国、加拿大等都为解决冻土技术难题付出了艰辛的努力。中国在冻土研究方面起步较晚,在上世纪80年代中期以前,中国的冻土研究基本上继承了前苏联在多年冻土方面研究的经验和理论。但是,通过青藏公路的建设、兰西拉(兰州、西宁、拉萨)光缆的铺设,以及格尔木至拉萨输油管道的建设,再加上自己的理论研究,中国的冻土水平已迎头赶上了世界先进水平。青藏铁路建设又为中国的冻土研究提供了一个世界上最大的试验基地,使中国的冻土研究处于世界领先水平。

    冻土虽然在加拿大、俄罗斯等国家也存在,但他们是属高纬度冻土,比较稳定。青藏铁路纬度低,海拔高,日照强烈,而太阳辐射对冻土有着非同寻常的影响。加上青藏高原年轻,构造运动频繁,并且这里的多年冻土具有地温高、厚度薄、热融发育等特点,其复杂性和独特性举世无双。

    世界上海拔最高、穿越高原多年冻土最长的青藏铁路,如今堪称“世界冻土工程博物馆”。专家称,青藏铁路穿越世界上最复杂的冻土区,不少冻土工程措施都是国内外首创,可谓集冻土工程之大全。

来源:中广民族    责编:白祥保