青藏鐵路是世界上海拔最高、線路最長的高原鐵路。唐古拉山上鐵路最高海拔5072米,4000米以上的地段有960千米,連續(xù)多年凍土層550千米以上,是我國實施西部大開發(fā)戰(zhàn)略中的四大工程中最艱巨的工程之一。青藏高原上修鐵路,地質條件復雜、工程難度大、環(huán)保要求高。因此,青藏鐵路也是四大工程中技術難度最大的工程。多年凍土、高寒缺氧、環(huán)境保護是制約青藏鐵路的三大技術難題。最近,在中國科學院、鐵路科學院、鐵路建設部門及有關高校的科研及工程技術人員的聯合努力下,順利解決了三大難題,青藏鐵路正以每2分鐘鋪25米,日架橋6.5孔,平均日鋪軌3000米的速度向拉薩延伸。
青藏鐵路全長1142千米,分三段完成。2002年在青海境內修建的是青藏線上地質最為復雜、技術難題最大的望昆(昆侖山口)—望唐(唐古拉山口)段,全長410千米。本段全線共有十大重點工程,即六橋(三岔河特大橋、雪水河長江源特大橋、青水河特大橋、不凍泉特大橋、楚瑪爾河特大橋、巴拉才曲特大橋);兩隧(風火山隧道、昆侖山隧道);兩路(望昆—不凍泉凍土路基;不凍泉—楚瑪爾河凍土路基)。這十大工程中三大技術難題也最為集中、突出?蒲腥藛T和技術人員通過對昆侖山隧道、風火山隧道等的實地研究,已有效解決三大技術難題,具體如下:
一、多年凍土問題
在凍土上修路,路基隨氣溫變化而具有不穩(wěn)定性。由于青藏高原氣溫年變化極大,夏季最高溫38℃,冬季最低溫-40℃。氣溫高的季節(jié),凍土融化,形成熱融湖塘、暗河,路基翻漿、滑動,路基形成搓板路;氣溫降低,路基凍結,甚至反常膨脹,形成凍漲球。凍土當中有含土冰層、飽冰凍土、裂隙冰、砂巖、泥巖、泥沙互層。溫度升高,造成熱融擴大,尤其是在明洞開挖時,仰坡失穩(wěn)、滑塌、基地泥濘,隧道開挖后,拱部嚴重掉塊,甚至塌方,隧道營運后會因反復凍融破壞結構,影響運營安全。鐵路通車后,必然有大量廢熱從車內排出,對鐵路路基有影響。為解決凍土問題,專家采用了如下方法來保證路基的穩(wěn)定與持久:
1采用片石通風路基,片石通風護道,鋪設保溫材料,采用熱棒技術。(通風路基與通風護道使得空氣對流快,使路基溫度與周圍氣溫一致,不易形成局部熱區(qū),有利于路基穩(wěn)定)。
2在凍土中及不穩(wěn)定的地方采用以橋代路(在凍土上修橋,下面無水而是不穩(wěn)定的凍土),如清水河特大橋。
3隧道工程在襯砌中設置防水保溫層。
4重新研究制定混凝土耐久性技術標準,提高混凝土結構的耐久性。為防止熱脹冷縮使橋墩出現龜紋,使混凝土與凍土“親密接觸”,采取負溫養(yǎng)生措施,夏季采取挖井制冷、放風冷卻措施,使溫度保持在10度左右,冬季采取烤熱、添加防凍劑,給橋墩裹上棉被等措施,保證混凝土的耐久性和防凍性。
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