青藏鐵路穿過凍土區(qū)有550公里,實際上真正的凍土地段不到400公里;而在這400公里中,屬于較不穩(wěn)定、不穩(wěn)定多年凍土地區(qū)不會超過190公里,其中極不穩(wěn)定高溫凍土地段在100公里之內。
歷史上對凍土開展過哪些研究 青藏鐵路凍土研究涉及的內容之深、投入的人力物力之多、經(jīng)歷的時間之長在世界上都是罕見的。
早在60年代,鐵一院便與中科院原冰川凍土研究所、鐵道部科學研究院西北研究所一道,在青藏高原以風火山地區(qū)為代表,開展了高原凍土的研究。這一研究已堅持開展了近40年,取得了豐碩的成果。現(xiàn)在可以肯定講,青藏鐵路沿線凍土的基本分布特征已基本搞清,在凍土地區(qū)修建鐵路在技術上已沒有大的問題,是科學的、完全可行的。
另外,1974年8月,根據(jù)中央指示和當時加快勘測設計工作的要求,曾成立了由中國科學院、鐵道部、一機部、鐵道兵、
青海省、
西藏自治區(qū)等有關領導同志組成的青藏鐵路科研工作領導小組,下設鹽湖凍土、高原機電設備、通信信號、施工等四個協(xié)作組;組織了全國9個部門與19個省、市、自治區(qū)的68家工廠、部隊、研究所、設計院和大、專院校,共1700多名科技人員,開展了青藏鐵路科研工作,進行了大量的研究與實踐,并取得了卓有成效的成果,部分成果于1980年底通過了審查鑒定。
多年凍土區(qū)土建工程設計的主要原則
青藏鐵路的成敗決定于路基,而路基最大的問題就是多年凍土。根據(jù)不同的工程地質條件,土建工程應根據(jù)不同情況,采取相應的不同設計原則:
在年平均地溫較低的穩(wěn)定型多年凍土區(qū)應采取保持地基凍結狀態(tài)的設計原則;在年平均地溫較高、含冰量較少、基沉降量可以得到有效控制的地段,采用施工及運營期允許融化的原則;在極不穩(wěn)定的凍土地段,可采用鋪設保溫層、通風路基、清除富冰凍土、熱樁、以橋代路等綜合技術措施;在不融沉或弱融沉的少冰凍土、多冰凍土地區(qū)可采取不考慮建筑物熱力影響的常規(guī)設計方法;在各類凍土地區(qū)都必須加強對凍土的環(huán)境保護,對取棄土場、路基填筑方式等制定嚴格的技術要求。
多年凍土的解決辦法與技術
目前有多種解決的辦法與技術,一是適當提高路基填土高度,用天然土保溫,這種方法價廉,可普遍采用。二是在路基埋設工業(yè)保溫層(PU、EPS等),埋設5~10厘米保溫板,在工程實踐中均取得極佳工程效果。三是埋設通風管,就是在路堤中埋設直徑30厘米左右的金屬或混凝土橫向通風管,可以有效降低路基溫度。四是采用拋石路基,即用碎塊石填筑路基,利用填石路基的通風透氣性,隔阻熱空氣下移,同時吸入冷量,起到保護凍土的作用。五是在少數(shù)極不穩(wěn)定凍土地段修建低架旱橋,工程效果有保證,但造價高。青藏高原溫度對凍土的影響非常大,一般情況地面溫度比氣溫高3℃~4℃,沒有太陽的直接照射,設置保溫層地基或者通風地基可降低原地面溫度2℃~3℃。而修筑這樣的保溫地基和通風地基,每公里增加造價為60~200多萬元。
多年凍土地區(qū)的具體工程措施 (1)合理控制路基高度,是保護凍土最有效、最經(jīng)濟的方法。
(2)鋪設保溫層,1993年在昆侖山等地推廣使用,效果良好。
(3)通風路基,能起到通風保溫和保護凍土的作用。
(4)以橋代路,保證工程的可靠性。
(5)橋涵工程采用樁基礎,滿足防凍的要求。
(6)建立完善的排水設施,防止地下冰融化導致的路基下沉。
全球氣候變暖會影響凍土的深度(凍土上限),進而影響到路基的穩(wěn)定性嗎?
全球氣候變暖是一個世界性的問題,也是一種自然規(guī)律。據(jù)氣象資料顯示,自中國唐代以來,地球的平均氣溫基本上是按照“冷、熱、冷”這樣一個客觀規(guī)律演化的,上一個“冷”的周期結束于剛剛過去的上世紀80年代,現(xiàn)在剛剛步入又一個“熱”的周期,這一周期大概持續(xù)到2500年左右。在這500年中,氣溫的升高是一個逐漸而緩慢的過程,每年升高的溫度僅僅在0.02~0.03℃之間,這種細微的溫度變化對凍土、尤其是永久性凍土的影響是很小的;并且,這種全球性的氣候變暖主要體現(xiàn)在冬季氣溫的變化上,而這種影響對于冬季氣溫常年在-30℃左右的青藏高原來說,更是微乎其微的;再一方面,設計中早已預先考慮了溫度變化可能帶來的影響,而且這種設計中的“留有余地”,要遠遠大于全球氣候變暖可能產(chǎn)生的結果。可以說,全球氣候變暖對青藏鐵路的凍土基本上不會產(chǎn)生不利的影響。