青藏铁路建设挑战世界性科技难题

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青藏铁路建设挑战世界性科技难题

2024-07-02 23:52| 来源: 网络整理| 查看: 265

2002年9月25日,青藏铁路昆仑山隧道贯通,10月19日,风火山隧道也随之贯通。这两条世界上最长高原冻土隧道和世界上最高的冻土隧道施工的重大突破,标志着我国在高原冻土区筑路取得成功经验,在冻土科研方面有了可喜进展。

青藏铁路是目前全球穿越永久性冻土地带最长的高原铁路。在多年冻土地带修筑铁路是世界性技术难题,虽然前苏联、加拿大修建了许多穿越冻土地区的铁路,但他们是高纬度地区,与高海拔地区冻土在特性上有许多不同。青藏铁路格尔木至拉萨段,必须穿越550公里多年冻土地段。由于青藏高原对全球变暖最为敏感,升温最早,升幅最大,冻土受环境温度的“刺激”活动更加频繁,对青藏铁路的威胁也更大。如何使它保持“沉睡”状态不乱动,是青藏铁路成败的关键。

冻土娇气而又敏感。可分为短期冻土、季节性冻土和多年冻土。在我国,多年冻土达215万平方公里,青藏高原是我国最大的一片冻土区。冻土对温度极为敏感,随着温度的升降会“发胖”和“变瘦”。多年冻土常年都处于冻结状态,但是随着夏季的到来,会有一定程度的融化,一到冬季又重新冻结。冻土的这种特性对铁路的修建有非常大的影响。冻土在冻结的状态下就像冰一样,随着温度的降低体积发生膨胀,这样建在上面的路基和钢轨就会被它顶起来,到了夏季,冻土发生融化,体积缩小,钢轨也就随之降下去。冻土的反复冻结和反复融化交替出现,就会造成路基翻浆、冒泥,整个钢轨出现高低不平,甚至扭绞成麻花状,影响正常通车。早在20世纪50年代,铁道部第一勘测设计院就在青藏高原风火山一带海拔4800 多米的地方建立了冻土铁路试验路基,建立了冻土观测站,对高原冻土进行科研观测。在试验路基各个不同的地方,分别使用遮阳棚、泡沫砖等设施遮挡阳光,通过外部设施组织温度变化,并随时进行记录。半个世纪来,风火山观测站成为青藏线上惟一一个24小时有人值班的观测站,为解决冻土问题积累了丰富的经验。

青藏铁路施工单位从去年8月以来,在青藏铁路昆仑山、风火山隧道和清水河、北麓河、沱沱河等地设立了5个冻土实验段,组织200多名科研和工程技术人员对冻土试验工程39项科研课题展开联合攻关,即便是大雪纷飞的严冬季节也从未间断,获取了大量数据。根据多方面的研究成果,他们在施工中采用了片石通风路基、片石通风护道、通风管路基、铺设保温板和热管等多项设施,提高冻土路基的稳定性有明显效果。在清水河等含冰量非常高的地区,为保证工程质量,中铁十二局等施工单位实施了以桥代路工程,将桥基修建在地下百米多深的永久冻土层上,地面上则架起了长达数公里乃至十几公里的大桥作为铁路路基。青藏铁路冻土隧道均采用了旋挖钻机等施工设备,减少带进冻土层的热量。今年4月,中铁十二局青藏铁路指挥部经过一百多次混凝土配合比正交试验及张梁送混凝土的工艺研究,成功预制出第一孔先张法预应力混凝土T梁。这种青藏铁路耐久梁是专门为高原冻土区“以桥代路”设计的一种梁型,具有耐冻循环和终身稳定等特点,基本解决了青藏线冻土区桥梁预制难题。风火山隧道被列为全线重点工程之首,是世界上海拔最高的隧道,有“世界第一高隧”之称。承建单位中铁二十局创造性地采用了“随开挖、随支护、早封闭、快衬砌”的施工方案,解决了在冻土地带修筑隧道的技术难题,为我国冻土施工积累了宝贵的经验。



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