冻土降温思路之变

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1、冻土降温思路之变　　高原冻土多年冻土、高寒缺氧、生态脆弱是青藏铁路面临的三大难题。其中，冻土问题是修建青藏铁路最主要的技术难题。　　青藏铁路全长1142公里，海拔4000米以上的地段有965公里，其中多年冻土地段550公里，是全球目前穿越高原、高寒、缺氧及连续性永久冻土地区的最长的铁路。　　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。自五十年代开始，技术人员便对冻土地区的筑路技术开展科研与实践，现已基本掌握了青藏高原冻土的普遍性与特殊性，为修建

2、青藏铁路奠定基础。都采取了哪些措施来解决冻土问题呢？请看新京报记者的报道。青藏铁路风火山附近,一名当地村民看到铁路边上竖立的“热棒”，感到新奇。路基降温四方案冻土降温思路之变：棉被改冰箱如何使长达550公里的冻土层保持稳定，成为青藏铁路建设成败的关键，通过传热三种方式的运用，工程建设者发明了天然“制冷机”，以及廉价的“土空调”　　9月21日中午，车行至海拔4636米的五道梁。　　“吃了饭才有劲翻唐古拉山口。”饭店孙老板这句热心的广告词，拦住了不少过往的车辆和游客。　　但一入门许多游客却不敢再进了：四面墙壁的裂缝能插进一个手掌，瓷砖地面也陷

3、下去了四五个大坑，桌子用砖头垫脚才勉强站稳。　　“都是冻土闹的。”孙老板很无奈，房子是一年前新盖的，半年后地面就开始下沉，墙壁也跟着开裂，多次修补也无济于事。　　孙老板的饭店门前就是正在施工的青藏铁路。“铁路建起来，不也得成了大麻花？”孙老板一直很疑惑。　　这个问题，他也曾抛给来饭店吃饭的青藏铁路施工人员。对方只笑笑：“到时你就信服了。”如今，他门前的路段已经修好一年有余，依旧平直如故。“我这才真服了。”在冰块上修铁路从来没有一条铁路会遇到这样的难题　　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

4、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”项目首席科学家吴柏青说，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———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？”吴柏青说，最深的钻孔已伸入地下128米，依旧是冰，冻土问题难以回避。　　“棉被”到“冰箱”的思路转换怎么能让对温度极为敏感的多年冻土，保持足够的

5、稳定性？这成为青藏铁路成败的关键。　　“夏天卖冰棍都装在木箱子里，怕化了拿棉被捂上，原来修路大概就是这个思路，但拿棉被捂冰棍早晚要化。”吴柏青说。　　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。　　9月17日，在吴柏青的办公室里，他拿出了两个烟盒，把一张白纸夹在了中间。　　“上下两个烟盒分别代表季节性冻融层和多年冻土层，中间这张纸被科学界称

6、为零点幕。”吴比画着说，所谓“零点幕”　　就是个界面，在它之下，冻土较为稳定，基本不受外界影响。“零点幕”是不断变化的。比如夏季温度高，这个界面就会降低，反之在冬季就会升高。　　在修建青藏铁路中，课题组要解决的问题是———如何将零点幕升高，把不稳定的季节性冻融层减薄，并让下界的“烟盒”更为稳定。　　天然“制冷机”　　“中学我们都学过热有三种传输方式：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。”吴说。　　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。　　“我们叫它热棒。

7、”吴柏青介绍说，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。”吴柏青说。　　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。　　吴柏青说，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

8、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。”吴柏青说，就像夏天外出要戴太阳帽一样。　　廉价的“土空调”　　在青藏铁路沿线，热棒、通风管、遮光板