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世界最高之铁路--青藏铁路
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楼主 |
发表于 23-9-2006 10:30 AM
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如何解决冻土问题?
冻土是青藏铁路工程建设中遇到的最大难题之一。在多年冻土区修建铁路工程,关键在于保护冻土地基不发生融化和退化,使工程结构置于稳固的地基上。
青藏公路的养护工作做得非常勤,经常会翻修,可有些路段差不多年年修,却年年坏,这就是冻土在作祟。冻土究竟是什么?高原地质勘探人员通过钻孔提取的岩心表明冻土的结构:地表是薄薄的草皮,往下两米的范围是冻结的砂砾层,再往下便是混杂有泥土的冰块,甚至是纯冰块。青藏高原研究所副所长刘小汉说,在冻土上建铁路就等于是在冰块上修铁路,当时有西方专家称,这是无法攻克的世界性难题。
青藏铁路格尔木至拉萨段,是目前全球穿越永久性冻土地带最长的高原铁路,仅处于多年冻土区的线路就长达550公里。而冻土对温度极为敏感,随着温度的变化,它会“发胖”或“变瘦”。
青藏高原地表下有十几米的含水层。冻土地段有100米厚的多年冻土,而地表有三米厚的活动层。每年冬季,水结冰后含水土壤膨胀,地面上会出现一个一个凸起的包。到了夏季,冰又化成水,水有可能会流走,原来凸起的地方会变成一个凹坑,铺在地面上的路基和钢轨也会随之下陷。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的状况,对铁路运营安全造成威胁。而且青藏铁路纬度低、海拔高、日照强烈,而太阳辐射对冻土变化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。这样对于青藏铁路的安全造成了几乎是无法克服的困难,这也就是1979年青藏铁路工程下马的最主要的原因。
刘小汉说,从来没有一条铁路会遇到这样的难题。当时我国请来了很多俄罗斯专家,因为他们曾经修建过西伯利亚大铁路,对付冻土很有经验。
当时请来的人数很多,时间也很长,最后他们对我们说,对不起,我们没有办法帮助你们,因为我们西伯利亚的下基不融化,你们的冻土下基会融化,因为青藏高原的纬度低的多,所以我们实在无能为力。
借助外援不成,要想修通青藏铁路,把火车开进拉萨,就必须自己想办法。刘小汉说,当时最先想到的办法是,能不能把冻土挖去?
这样极大的提高了工程的成本,而且即便是这样,因为挖开后,冻土层又在融化,它又接近地表了,又变成新的活动层,所以这个思路是行不通的。
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。所谓“冷却路基”就是通过技术手段将冻土层的温度降下来。有了这一思路,青藏铁路才敢最终拍板决定上马。工程建设者发明了天然“制冷机”,以及廉价的“土空调”。
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。工程人员管它们叫热棒。
据介绍,热棒在路基下还埋有5米,整个棒体是中空的,里面灌有液氨。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,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。
以往的多年冻土区铁路工程,主要采取增加路堤高度和铺设保温材料等措施,隔断或减少外界进入路基下部的热量,从而阻止或延缓多年冻土退化,属于被动保温措施。大量工程实践表明,这种方法不能从根本上改善路基的热物理状态,隔热保温措施在阻止暖季外界热量传入地基的同时也隔断了寒季冷量的输入,不利于路基工程的长期稳定。
在青藏铁路沿线,热棒、通风管随处可见。如果这些还对付不了冻土,工程人员还有一项绝招,就是建造高架桥。因为桥墩打进冻土层30多米,桥墩与冻土层间的摩擦力足以支撑路基的稳固性,冻土的融化和膨胀对路基的影响这时已显得微乎其微。
青藏铁路采用的“以桥代路”方法是一种很好的保护冻土的措施,同时也可以有效保障铁路的运营安全。铁轨飞架而过可以不惊扰冻土。青藏铁路“以桥代路”的桥梁长达156.7公里,占多年冻土地段的四分之一。在举世闻名的可可西里自然保护区内,青藏铁路建设者修建了全长11.7公里的清水河特大桥。
冻土层,图片中白色的就是冰层。
图片中插着一排排的就是所谓的热棒 |
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发表于 15-10-2006 08:50 PM
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哇!这些照片好棒! “帖主”(是这样叫吗?我不太清楚) 是从哪里拿下的?
可以分享吗? |
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发表于 16-10-2006 01:30 AM
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楼主 |
发表于 16-10-2006 05:25 PM
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原帖由 喜悦~回忆 于 15-10-2006 08:50 PM 发表
哇!这些照片好棒! “帖主”(是这样叫吗?我不太清楚) 是从哪里拿下的?
可以分享吗?
你要那些照片吗?你只要在google或yahoo搜索图片就会找到很多的。 |
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发表于 21-10-2006 12:08 AM
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发表于 2-4-2007 03:09 AM
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希望楼主还有下文。。。
谢了这个好贴子!!! |
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