青藏铁路是世界上海拔最高、线路最长的高原铁路。唐古拉山上铁路最高海拔5072米,4000米以上的地段有960千米,连续多年冻土层550千米以上,是我国实施西部大开发战略中的四大工程中最艰巨的工程之一。青藏高原上修铁路,地质条件复杂、工程难度大、环保要求高。因此,青藏铁路也是四大工程中技术难度最大的工程。多年冻土、高寒缺氧、环境保护是制约青藏铁路的三大技术难题。最近,在中国科学院、铁路科学院、铁路建设部门及有关高校的科研及工程技术人员的联合努力下,顺利解决了三大难题,青藏铁路正以每2分钟铺25米,日架桥6.5孔,平均日铺轨3000米的速度向拉萨延伸。
青藏铁路全长1142千米,分三段完成。2002年在青海境内修建的是青藏线上地质最为复杂、技术难题最大的望昆(昆仑山口)—望唐(唐古拉山口)段,全长410千米。本段全线共有十大重点工程,即六桥(三岔河特大桥、雪水河长江源特大桥、青水河特大桥、不冻泉特大桥、楚玛尔河特大桥、巴拉才曲特大桥);两隧(风火山隧道、昆仑山隧道);两路(望昆—不冻泉冻土路基;不冻泉—楚玛尔河冻土路基)。这十大工程中三大技术难题也最为集中、突出。科研人员和技术人员通过对昆仑山隧道、风火山隧道等的实地研究,已有效解决三大技术难题,具体如下:
一、多年冻土问题
在冻土上修路,路基随气温变化而具有不稳定性。由于青藏高原气温年变化极大,夏季最高温38℃,冬季最低温-40℃。气温高的季节,冻土融化,形成热融湖塘、暗河,路基翻浆、滑动,路基形成搓板路;气温降低,路基冻结,甚至反常膨胀,形成冻涨球。冻土当中有含土冰层、饱冰冻土、裂隙冰、砂岩、泥岩、泥沙互层。温度升高,造成热融扩大,尤其是在明洞开挖时,仰坡失稳、滑塌、基地泥泞,隧道开挖后,拱部严重掉块,甚至塌方,隧道营运后会因反复冻融破坏结构,影响运营安全。铁路通车后,必然有大量废热从车内排出,对铁路路基有影响。为解决冻土问题,专家采用了如下方法来保证路基的稳定与持久:
1采用片石通风路基,片石通风护道,铺设保温材料,采用热棒技术。(通风路基与通风护道使得空气对流快,使路基温度与周围气温一致,不易形成局部热区,有利于路基稳定)。
2在冻土中及不稳定的地方采用以桥代路(在冻土上修桥,下面无水而是不稳定的冻土),如清水河特大桥。
3隧道工程在衬砌中设置防水保温层。
4重新研究制定混凝土耐久性技术标准,提高混凝土结构的耐久性。为防止热胀冷缩使桥墩出现龟纹,使混凝土与冻土“亲密接触”,采取负温养生措施,夏季采取挖井制冷、放风冷却措施,使温度保持在10度左右,冬季采取烤热、添加防冻剂,给桥墩裹上棉被等措施,保证混凝土的耐久性和防冻性。
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