青藏铁路解决冻土的措施

- 1 - 青藏铁路建设中的冻土工程问题及其应对措施

青藏铁路，是为了满足经济发展和社会需求，以及促进民族团结、巩固国家核心区域的安全，在中国的西藏自治区建设的一条全长2800公里的铁路。然而，这条铁路的施工遇到了种种严峻的技术挑战，其中最难以跨越的是冻土工程问题。

青藏铁路全线穿越索伦江谷，其中四分之三以上的地带属于冻土地区，即冰冻土、深冻土和塑性冻土，冻土地区能耗大，施工成本高，施工难度大，考虑到安全问题，冻土工程施工环境更为恶劣，这就使得青藏铁路建设中的冻土工程问题更加复杂、更加棘手。

首先，由于青藏铁路建设的特殊性，冻土工程施工范围大，地形复杂，气候寒冷，冻土表层深度大，施工条件恶劣，存在质量控制、分层处理、稳定性保证等不少技术难题。其次，由于青藏铁路全线穿越若干国家保护划定的“三江源”保护区，冻土工程施工的时间被严格控制，任何可能对环境产生不可逆转的影响都不容许发生。最后，还有一个令人难以克服的技术挑战，即冻土工程地段的低温处理，必须采取科学的防寒技术、冷却技术和复原技术来满足质量标准，保证施工安全性。

为了解决青藏铁路建设中的冻土工程问题，国家采取了一系列技术措施。首先，采用技术自动化来提高施工质量，并推广新型冻土工程技术，如新型高效加热技术、地表高效冷却技术和软化处理技术;其次，投入大量研究，在新材料合成、新设备应用、新技术运用等方面进行深入研究;最后，采用一系列创新技术解决冻土结构的可塑性 - 2 - 问题，采用温度和湿度监控技术对施工环境进行精密控制，采用抗冻低碳新材料来防止地层破坏。

为了保证青藏铁路建设的安全，国家铁道部采取了多种措施，保证施工质量，实施质量监督，强化施工安全管理，采用多种新型冻土施工技术，开展大规模工程，以及实行“三个一”的原则，即一个区域只建一条线路、一个沟槽只打一次土、一次施工后不再改变地形，从而打造一条安全、节能、环保的青藏铁路。

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修建青藏铁路遇到哪些困难？是如何克服的？

青藏铁路是世界上海拔最高（线路最高点海拔5072米，经过海拔4000米以上路段长960公里）、所经冻土线路最长（546.4公里）、自然条件最为艰苦的高原铁路。

多年冻土、高寒缺氧和生态脆弱这三大世界性难题给青藏铁路建设带来了极大困难。青藏铁路沿线珍稀物种丰富，生态类型独特、原始，环境敏感，一旦破坏很难恢复。

一、为什么多年冻土是工程最大难关？

青藏高原是我国最大的一片冻土区。冻土对温度极为敏感，对铁路的修建有非常大的影响。在冻结的状态下，冻土就像冰一样，随着温度的降低体积发生膨胀，建在上面的路基和钢轨会被它顶起来。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、融化交替出现，就会造成路基严重变形，整个钢轨出现高低不平，甚至扭绞成麻花状，影响正常通车。

在多年冻土区修建铁路，是世界性工程难题，一直没有得到很好的解决。全世界在多年冻土区修建铁路已有百年以上历史，但已建成的多年冻土区铁路病害率很高，列车时速只有六七十公里。已有百年历史的俄罗斯第一条西伯利亚铁路，已经出现了大范围的融化下沉和冻胀隆起等病害，1996年调查的线路病害率达45%。上世纪70年代建成的第二条西伯利亚铁路，1994年调查的线路病害率也达27.5%。美国、加拿大等国家的冻土铁路速度也同样不高。

就高寒冻土来说，俄罗斯西伯利亚的冻土铁路比我们长，有三四千公里，但是其海拔不高，只有两三千米。冻土虽然在加拿大、美国等国家也存在，但它们属高纬度冻土，比较稳定。而青藏高原是世界中、低纬度海拔最高、面积最大的多年冻土分布区，加上青藏高原年轻，构造运动频繁，这里的多年冻土具有地温高、厚度薄、极不稳定等特点，其复杂性和独特性举世无双。青藏铁路穿越的正是多年冻土最发育的地区。

高原冻土施工的重点、难点和解决方案

一、高原冻土施工措施

1、冻土学基础理论

（1）基本概念

冻土是指处于0℃以下，并含有冰的岩石和土体。包括多年冻土（指冻结状态维持在二年或二年以上的冻土）和季节冻土（指冬季冻结，来年夏季融化，冻结状态维持在二年以下的土体）。季节融化层是指每年暖季融化、寒季冻结的多年冻土上部覆盖层。季节冻结层是指每年寒季冻结、暖季融化的土层。多年冻土上限是指多年冻土顶面的埋藏深度。多年冻土下限是指多年冻土底面的埋藏深度。多年冻土人为上限是指工程建筑物修建和运营后，多年冻土新形成的上限。

（2）不良冻土地质现象：

A、冰椎：多年冻土区地下水或河流封冻后地下（河水）流出地表形成的椎状或盾状冰体。

B、冻胀丘；多年冻土区地下水在冻结土层下聚集冻结，形成透镜状厚层冰体，将地表隆起形成丘状的土丘。

C、热融湖塘：由人为作用或自然作用引起高含冰量多年冻土融

化下沉所形成的积蓄水的洼地。

D、热融滑坍：高含冰量冻土分布在平缓山坡，由于人为破坏坡

脚，高含冰量冻土暴露融化，上覆土层失去支撑而坍塌，与融化泥水混合顺坡向下滑动的坡面坍滑现象。

E、沼泽湿地：多年冻土区某些植被覆盖良好的山前平缓低地或洼地，由于地下水的出露和多年冻土层的隔水作用，使之积水而成的潮湿地段。

F、厚层地下冰：指分布于多年冻土上限附近的一种含土冰层。冰中的土块似悬浮于冰中。

G、冻土的描述定名和融沉性等级分类

土类

含冰特征 融沉性等级及类别 冻土定名

冻土

一、肉眼看不见凝冰的冻土 １、胶结性差，易碎冻土。

I级不融沉 少冰冻土 ２、无过剩冰的冻土

３、胶结性良好的冻土

４、有过剩冰的冻土

二、肉眼可见分凝冰，但冰层厚度小于或等于２.５ｃｍ的冻土 １、有单个冰晶体，冰包原体的冻土

青藏铁路多年冻土工程的探索与实践

研究目的:青藏铁路格尔木-拉萨段全长1142km,是世界上海拔最高、跨越高原多年冻土地段里程最长的铁路,沿线自然环境恶劣,地质条件复杂,工程技术难度大,环境保护要求高,建设过程中面临着许多技术难题.文章从青藏高原多年冻土区特点及主要工程问题,科技攻关工作与采取的措施,所取得的主要阶段*成就等几个方面,对如何更好解决在高海拔多年冻土区修建铁路这一难题,把青藏铁路建设成为"世界一流高原铁路",进行了深入的阐述,同时提出了需要进一步深化研究的问题.研究结论:文章经过系统分析和研究,查清了线路通过地区多年冻土的热稳定*、含*量和不良冻土现象的分布和变化规律,为攻克冻土难题提供了可靠的基础工作保*.对路基工程提出了"主动降温、冷却地基、保护冻土"的设计思想、治理原则和具体工程结构类型.