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1、攻克青藏铁路的瓶颈一一冻土冻土，是指温度在0C以下,并含有冰的各种岩土和土壤。是一种对温度极为敏感的土体介质，含有丰富的地下冰。一般可分为短时冻土、季节冻土以及多年冻土（数年至数万年以上）。冻土具有流变性，其长期强度远低于瞬时强度特征。正是由于这些特性，在冻土区修筑工程构筑物就必须面临两大危险：冻胀和融沉。其中起重要作用的是水的存在形态，当水变成冰时体积增大，使土体膨胀，地表因此而拱起升高，这就是冻胀；当土中的冰转变为水时，体积收缩,地表便发生融化下沉,简称融沉。在这两种现象的反复作用下，道路或房屋的基底就会出现破裂或者塌陷。世界上多年冻土区的大量工程实践也证明：发生病害或破坏的工程建筑多数属
2、高温冻土。而青藏高原是全球气候变化的“启动器”和“放大器”，其升温将高于全球平均值。如果以青藏高原未来50年气温升高2C来预测,多年冻土将会退化乃至消失，从而引起路基塌陷、桥基失稳。因此，高温冻土加温室效应，使青藏铁路的修筑面临着双重挑战。青藏铁路沿线的冻土现象主要有：冻胀丘、热融滑塌、热融洼地、石海、冻胀草丘、冰锥、冻拔、热融冲沟、石环、斑土等。青藏高原纷繁复杂的冻土环境，成为制约青藏铁路建设的瓶颈。1961年，为了攻克青藏高原多年冻土区筑路技术难关，中国惟一的青藏高原冻土观测站在海拔4900多米的风火山诞生。几代科技工作者与高原冻土展开了艰苦卓绝的斗争。*中国高原冻土筑路科学研究城40多年
3、来，风火山观测站开展了气象观测、太阳辐射比观测、地中热流观测、不同地表热对比观测、冻土力学观测、深孔地温观测、23个试验路基观测等工作。每一项观测内容，每一个基础数据，都直接关连着青藏高原生态环境的稳定，关连着青藏铁路的成败。西北院科技人员共测取了1200多万个涵盖高原冻土地区各种气象条件和地温变化的数据，积累了极为宝贵的第一手资料，为突破高原冻土筑路技术难关奠定了坚实的科技基础。如今，风火山上已修筑厚层地下冰地段试验路基523米,包括路堑、半路堑、零断面、低路堤、高路堤和涵洞；建立气象观测达12个项目，地温观测建立80余孔，其中，在1960年钻成的35米深的冻土地温观测孔，已由人工观测变成自
4、动观测系统；建立工程变形观测点10多个；建立公路黑色路面温度观测、桥涵变形、下沉地温观测和桩基试验观测10多个。这里被誉为“中国高原冻土筑路科学研究城”。*解决冻土问题的三类方法目前，青藏铁路现有的冻土工程措施可分为三类。一调控辐射，即在路基顶部和路基边坡铺设遮阳棚、遮阳板，减少到达地面的太阳辐射。二调控对流，即通过路基结构形式强制土体产生对流效应，有效利用自然冷能资源来保护多年冻土，如片石通风路基。三调控传导，路基铺设保温材料、热棒（桩）、加高路基高度等措施，改变土体热传导过程。在青藏铁路，有一种特殊的铁路路基，即在土路堤底部填筑一定厚度片石，上面再铺筑土层的路基。这种多孔隙的片石层通风路基
5、是效果较佳的保护冻土方法，好似散热排风扇，冬季从路堤及地基中排除热量，夏季较少吸收热量，起到了冷却作用，能降低地基土温度0.5C以上。青藏铁路片石通风路基长达111公里。*以桥代路根据多方面的研究成果，专家们总结出了不同冻土地温带的青藏铁路工程设计原则：对于不良冻土现象发育地段，线路尽量绕避；对于高温极不稳定冻土区的高含冰量地质，采取“以桥代路”的办法；在施工中采用了热棒、片石通风路基、片石通风护道、通风管路基、铺设保温板等多项设施，提高冻土路基的稳定性。以桥代路措施是目前最可靠的方法，桥梁桩基深入地层二三十米，即使地面冻土有大的变化，也不会对铁路造成威胁，能有效地抵抗未来温度升高的影响。*消
6、融冻土的“青霉素”在青藏铁路清水河实验段，两排直径约15厘米、高约2米的“铁棒”插在路基两旁。这些铁棒就是热棒。热棒又叫无芯重力式热管、热虹吸管。它是一种高效热导装置，具有独特的单向传热性能，热量只能从地面下端向地面上端传输，反向不能传热，可以说是一种不需动力的天然制冷机。根据在青藏铁路清水河地段进行的热棒技术试验结果，以及国外应用热棒技术的现状分析，热棒技术在解决青藏铁路建设冻土问题中达到了满意效果，通过热棒技术冷却青藏铁路路基、增加路基冷储量是可行的。热棒在冻土病害维修方面比较实用，在铁路路基出现冻土病害时，使用热棒可以很快起到“药到病除”的效果，所以专家称之为冻土工程的“青霉素”。大规模使用热棒后可以保持青藏铁路沿线多年冻土处于良好的冻结状态。
攻克青藏铁路的瓶颈
