四大措施破解青藏铁路千年冻土
2011-12-29刘长奇
地理教育 2011年11期
青藏铁路的修建,创造了世界铁路建设的多项奇迹,其中一个就是解决了铁路穿越千年冻土区的问题。青藏铁路东起青海格尔木,西至西藏拉萨,全长1200千米,其中有600千米属于高海拔寒冷区冻土地质。高原寒冷区冻土层地基的稳定性是铁路面临的最大难题。所以说青藏铁路修建的成败决定于路基,而路基最大的问题就是多年冻土。夏天气温上升,冻土层融化,上面的路就会塌陷;而冬天温度降低,冻土膨胀,就会把建在上面的路基和钢轨顶起来,一降一升,火车极易脱轨。针对以上问题,我国的铁路建设者主要采用以下四个措施来解决冻土问题。
热棒:天然制冷讥
进入两大滩冻土区,铁路路基两旁插有一排排碗口粗细、高约2m的铁棒(如图1),即热棒。铁棒间相隔2m,一直向前延伸。热棒在路基下还埋有5m,整个棒体是中空的,里面灌有液氨。热棒的工作原理是:当路基温度上升时,液态氨受热发生汽化,上升到热棒的上端,通过散热片将热量传导给空气,气态氨由此冷却液化变成了液态氨,又沉入了棒底。这样,热棒就相当于一个天然制冷机。
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抛后路基:廉价土窑调
在青藏铁路路基内部,还有一种廉价而有效的土空调正悄无声息地运转着。在土层路基中间,填筑了一定厚度的碎石(如图2)。当夏季来临时,青藏高原气温升高,抛石路基表面的温度上升,空气密度降低,而路基冻土中的温度较低,空气密度较大,这样热空气与冷空气就不易对流,无形中形成了外界与冻土的隔热层;当冬天来临时,冻土路基的外界温度较低,空气密度较大,而路基冻土层温度较高,空气密度较低,将自然上移,与外界进行热量交换,无形中形成了冷热对流,使路基冻土层温度降低,保护了冻土的完好性。
遮阳板:隔热外农
青藏高原地处中低纬度的高海拔地区,太阳辐射十分强烈是该地区的一个重要特征。遮阳板路基是在路基的边坡和坡面上架设一层用于遮挡太阳辐射的板材,可消除太阳对路堤坡面的有效辐射加热作用(如图3),达到稳定路基温度的目的。
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以桥代路:最后绝招
青藏铁路沿线,给人印象最深的是桥多(如图4)。对于极不稳定的高含冰量冻土区,用热棒、抛石路基等方法都不管用,而以桥代路是解决冻土问题的最后绝招。桥墩打进冻土层30多米,桥墩与冻土层间的摩擦力足以支撑路基的稳固性,此时,冻土的融化和膨胀对路基的影响已显得微乎其