作者Morbert ()
看板EarthScience
标题[新闻] 青藏铁路挑战冻土层 对抗冷与热
时间Thu Jun 29 19:27:05 2006
青藏铁路挑战冻土层 对抗冷与热
Yahoo!奇摩新闻
http://tw.news.yahoo.com/060629/19/3aqqb.html
白德华、林克伦青藏铁路打破「安地斯山专列」海拔记录兴建铁路,
的确让许多国际专家跌破眼镜,而其中最大挑战则是如何克服南山口
至安多全长五五○公里多年冻土层的兴建技术难关。
冻土层是指高原地区地表下的永冻层,在结冻状态下的冻土就跟冰一
样热涨冷缩,当温度降低时冻土体积膨胀会顶高上方的路基与铁轨,
到了夏季温度升高,冻土融化且体积变小,导致铁轨下降,而经年累
月的气温变化将造成路基变形、铁轨高低不平,甚至扭曲成麻花状。
为解决此一工程难题,大陆铁道专家们苦思研发出一整套包含片石气
冷、碎石护坡、通风管与热棒排热的世界独有兴建技术。
片石气冷措施是在路基垫层上方设置一定厚度和空隙的片石层,其原
理是片石层上下界面间的温度梯度会引发空气对流,进而利用高原冻
土区的特点,加快路基基底地层的散热,确保冻土层处於低温状态。
碎石坡道是在路基一侧或两侧堆填碎石或片石形成护坡,寒季时碎石
内空气对流作用强烈有助於地层散热,暖季时对流减弱可屏蔽外界热
量渗入地层。
通风管措施是在路基内横向埋设水平通风管,冬季冷空气在管内对流
可加强路基填土的散热,有利於降低基底温度并提高冻土的稳定性;
至於热棒措施则是利用管内介质的气液转换原理,依靠冷凝器与蒸发
器间的温差,透过对流循环来传导热量。
此外,还有「以桥代路」、基底换填、路基排水等措施,而单是桥面
长度即占了一千五百公里青藏铁路的七分之一、达两百公里之长。
如何在多年冻土层内开挖隧道也是难题,为避免开挖热气融化冻土,
大陆工程人员在风火山隧道内设置一座大型空调系统,将洞内开挖温
度控制在摄氏零下五度至五度间,而在浇灌水泥入模时则将温度升高
至五度,以提高冻土回冻速度确保混凝土质量。
针对含冰量较高的冻土地堑路段,则分层分段采用机械或爆破方式开
挖,尽量减少路基暴露时间,而基坑在开挖後,白天用遮阳材料覆盖
、晚间掀开以利回冻,目的都是要减少热气扰动影响冻土层结构。
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