攻克青藏铁路

攻克青藏铁路“三大难题”青藏铁路，是实施西部大开发战略的标志性工程，是中国 新世纪四大工程之一。该铁路东起青海西宁，西至拉萨，全校 1956公里。，有960公里的海拔高程在4000米以上，被誉为“离 天最近的铁路”和世界上最高的铁路”。翻越唐古拉山的铁路最高 点海拔5072米，经过海拔4000米以上地段960公里，连续多 年冻土区550公里以上。沿线地质复杂，滑坡、泥石流、地震、 雷击等灾害严重，多年冻土、高寒缺氧、生态脆弱是青藏铁路建 设的“三大难题”。其中，冻土问题是修建青藏铁路最主要的技术 难题。青藏铁路铺设在平均海拔4500米的高原上，由于海拔高， 终年气温很低，路基下是多年冻土层，有的地方冻土层厚达20 多米；这些冻土在温暖的季节会融化下降，寒冷的季节则冻结膨 胀，这一起一降会严重影响铁路路基的稳定。而青藏铁路要经过 这样的冻土地段长达550千米，是铁路全校的一半！21年前，青藏铁路从西宁穿越高山、戈壁、盐湖、沼泽， 修到了 700公里外的格尔木，但工程不得不戛然而止。再往前行， 就是绵延550公里的冻土世界。“这就像要在一个大冰块上修铁路。”中科院“青藏铁路 工程与多年冻土相互作用及其环境效应”项目首席科学家吴相 青说，气温稍微上升，冻土层就要融化，上面的路也就塌了；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，火车很容易脱轨。当时有西方专家称一一这是无法攻克的世界性难题。我们最先想到的是，能不能把冻土挖去？最深的钻孔已伸 入地下128米，依旧是冰，冻土问题难以回避。怎么能让对温度 极为敏感的多年冻土保持足够的稳定性？这成为青藏铁路成败 的关键。直到中国科学院兰州分院院长、冻土专家程国栋院士提出 了 “冷却路基”的思路，冻土难题才最终得到破解。“冷却路基”就是通过技术手段将冻土层的温度降下来。 这就像把“棉被”换成了 “冰箱”，变被动为主动有了这一思路， 青藏铁路才敢最终拍板决定上马。我们都知道热有三种传输方式：辐射、对流和传导，其实 我们也就是通过这三种方式，达到降温的目的。进入西大滩冻土 区，铁路路基两旁插有一排排碗口粗细、高约2米的铁棒。铁棒 间相隔两米，一直向前延伸。这叫做热棒。热棒在路基下还埋有 5米，整个棒体是中空的，里血灌有液氨。热捧的工作原理很简 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，热棒就相当于一个永动的天然制冷机。青藏铁路另一种制冷装置通风管是水平插入路基里。在铁路沿线，路基护坡两端露出一排排空心塑料管，风一吹过，管子发出刺耳的呼叫声。青藏铁路的部分路段采取热棒降温等多 种切实可行的工程措施解决冻土难题。路基受外界影响温度会发 生变化，而通风管利用对流原理及时将这些热量进行交换，从而 保证了下界冻土的稳定性。另一降温的方式是给路基表面盖上一 层遮光板。试想，夏天的太阳光辐射在路基上，下面的冻土肯定 会受不了。就像夏天外出要戴太阳帽一样。在青藏铁路沿线，热棒、通风管、遮光板随处可见，但在 路基内部，一种廉价而有效的“土空调”正悄无声息地运转着。 中铁建筑集团总公司的技术人员把它叫做“肉央馍”的结构 在土层路基中间，填筑了一定厚度的碎石。这种名叫抛石路 基的国内首创做法来自一次野外的无意发现。在高原冻土区考察 中，科研人员无意间扒开了一片碎石堆，在下面发现了冰雪，而 附近的地面因升温都已翻浆。科研人员把这个意外发现模拟进了 铁路施工，实验证明：碎石间因有空隙，相当于一个半导体，冬 季从路堤及地基中排除热量，夏季较少吸收热量，起到冷却作用。抛石路基能将路基温度降低0.5C以上。由于成本更为低 廉，目前青藏铁路已经建成的路基中，有80%以上采取了以抛 石路基和抛石护坡为主的新结构。现如今，青藏铁路已攻克了三大难题，它将成为中国西部一颗最闪耀的明珠!