第四零七章 高原凍土解決辦法

自從進場之後,舒城便對高原凍土的解決方案,進行了一系列的學習研究,想知道鐵路建設中,是如何解決高原凍土問題的。

和林小勇經過一個星期的討論,終於明白了高原凍土的解決方案。

而今天,舒城開這個會議,就是爲大家普及一下,高原凍土的處理辦法。

聽到舒城的話,林小勇頓了頓開口道:“高原凍土,這個名字,想必大家不會陌生,其實高原凍土,就指在高原上持續凍結狀態兩年或兩年以上的含冰的土壤,土壤中含的都是冰渣。在冬天,它會產生凍膨,導致土壤隆起,而夏天卻會出現熱融,就是土面下沉,周而復始,使地面變得凹凸不平。”

其實說白了,就是土壤受冷就結冰,一旦結冰,參雜在土壤中的水分成冰,體積增大,便會膨脹,導致土壤隆起。

一旦溫度升高,冰便會融化,參雜在土壤中的冰化成了水,體積減小,土壤就下沉。

高原地區,隨着溫度的升高和降低,就不斷的重複着兩種狀態。

如果在這種土壤上,修建鐵路,是人都能想象的出。

一到冬天,土壤膨脹,鐵路就鼓起,這一個包那一個包的,導致鐵路不平,在這種鐵路上,還敢跑火車?

再到夏天,冰融化成水,土壤便成了一個個坑,在其上面的鐵路,也隨之下沉。

一些嚴重地帶,隨着年度的增加,下部凍結的冰並不會融化,日積月累,導致冰層越來越厚,隆起及其劇烈。

鐵路上,鋼軌的坡度和兩根鋼軌的高差,是有規定的,一旦超過這個規定,很有可能就會發生出軌事故。

因此,在沒有解決凍土問題之前,誰也不敢在這種土壤中修建鐵路。

從外國在凍土上建設鐵路就能看出,建成之後,就沒跑過車的。

而施工技術活動,對凍土的影響,尤爲劇烈,在多年凍土上修建鐵路路基以後,改變了地表和大氣的熱交換條件,使多年凍土地溫重新進行熱平衡調整。

由於凍土的冷脹、融沉特性,凍土路基普遍存在嚴重病害。

“我國經過長達半個多世紀的努力,一位位老一輩,前仆後繼,終於找到了幾種解決凍土上修建鐵路的辦法。”林小勇繼續道。

對於林小勇的講話,衆人都沒有打攪,不止是技術人員,連項目部其他成員,都很好奇的望着林小勇,想知道凍土的解決辦法。

“在現有的高原凍土解決方法裡面,有三種比較通用的方法,可以解決高原凍土問題,而這三種解決高原凍土問題的方法,分別是根據凍土凍結的深度和嚴重性來劃分的。”林小勇繼續道:“對於一般的凍土層,凍土厚度不是特別深,凍土表面也沒有水和沼澤,這樣的凍土層,我們稱之爲第一種凍土,也屬於輕微凍土。”

第一種凍土,就是凍結深度不太嚴重,這種凍土因爲含水量稍微少一些,冬天和夏天對它的體積影響較小,但依然有影響,只是隆起和下沉量不是特別多而已。

即便這樣,也得考慮地基下沉因素,畢竟天路線可以說是百年大計,黨和國家領導人,都極其重視。

哪怕下沉一公分,又隆起一公分,造成鐵路出現一個個三角坑,火車都可能傾翻。

因此,任何人都不敢大意。

“第二種,算是中度凍土,就是凍結的深度,比第一種要嚴重,凍結的深度更深,隨着氣溫的變化,土壤上升和下降較爲嚴重。”林小勇又道。

對於第二種凍土,就是在第一種凍土上,凍結的深一些。

從崑崙山到唐古拉山這段距離內,崑崙山地界開始,越往唐古拉山,凍土的厚度,會隨之變化,呈現階梯型。

而崑崙山開始地段,凍土並不是很嚴重,繼續往唐古拉山地段,凍土逐漸變得嚴重起來,最後更是有永久冷凍層。

“最後一種,也是最複雜的凍土,也可以稱之爲重度凍土。這部分凍土,一般位於沼澤地帶,而且凍土深度多的達幾百米,在下面是永凍層,如何在這種凍土上建鐵路,最爲困難。”林小勇繼續道:“因爲隨着溫度的變化,沼澤就像泥潭,凍土板結,可以過車,夏天就深陷,對地基的影響及其嚴重!”

一直以來,如何在凍土沼澤上修建鐵路,纔是鐵路科研人員最爲關注的事情,在這方面的研究,長達半個多世紀。

爲何將凍土分成三種,又使用三種不同的解決辦法,主要原因,還是考慮到預算投資等事情。

區分完三種凍土之後,林小勇繼續道:“對於解決凍土的辦法,設計院給出的答案是:儘量不擾動原有地層,通過某種辦法,讓凍土的溫度,保持在一個範圍內。讓凍土不會因爲溫度的變化,而出現隆起和下沉情況,如此一來,保證線路的穩定性,確保行車安全。”

說白了,就是控制凍土的溫度,一旦凍土的溫度控制在某個很小的範圍內,不會受外界氣溫的影響,就不會有下沉和隆起情況出現。

這種辦法,就是以‘冷卻路基’爲手段的積極的保護凍土原則。

可如何達到這個目的,纔是關鍵所在。

像青藏公路等工程的建設,也存在凍土區域,前期施工地段,卻不是這樣考慮的。

當時修建青藏公路的時候,遇到凍土區段,常用的辦法都是增加熱阻力爲手段,來保護凍土原則。

這種辦法,就是採取不開挖,多填路基的原則,可當溫度變化較大時,凍結和融化厚度不一致時,依然會出現下沉劇烈等情況,最終導致路面破壞嚴重。

“對於第一種輕微凍土,設計院給出的辦法叫片石砌冷路基,也叫拋石路基,拋石路基又分爲兩種,一種叫拋石護坡路基,另外一種叫拋石氣冷路基。”林小勇介紹道。

其實在提出這種拋石路基之前,科研工作者們先做了另外一個試驗,還有另外一種辦法,也能解決高原凍土問題。

這種辦法,叫着通風管路基。

通風管路基,顧名思義,就是在路基下面,並排着埋設一根根混凝土管,就像我們見過的,從路下面埋設一根水管一樣,只是通風管路基,是埋設一大排的管道。

冬天的時候,空氣有較大密度,在自重和風的作用下產生對流,帶走管內的溫度,並不斷的將周圍土體的熱量帶走,降低基底地溫,達到保護凍土的目的。

說白了,就是到了冬天的時候,冷空氣從管子裡穿過,帶走管子裡和周圍土壤的溫度,凍土的溫度便不會因爲在上面鋪設了路基,而導致熱量傳輸不出去的情況出現。

但是,通風管路基有一定的侷限性,它受管徑、風向、管內積雪、積沙等因素影響。

比如管徑不夠大,夏季的時候,管內的溫度對流時沒法將熱量帶出去,對凍土就會產生影響。

還有風向,高原上,風的方向不可能正好和你的路基通風管一致,風正好可以從通風管穿過,一旦風沒法從通風管通過,裡面的熱量便帶不走,對凍土也有影響。

另外,管內積雪、積沙就更加不用說,空氣對流不通,熱量就沒法帶出去。

除此之外,還有另外一個最爲關鍵的原因,通風管路基,造價太高,如果天路線都使用這種形態的路基,天路線的預算,搞不好要多好幾成。

因爲通風管路基的侷限性,讓鐵路科研工作者們沉思,是否有其他辦法,來代替通風管呢?

經過長時間的研究,鐵路方面的領軍人物,在一次偶然的機會,發現了一個奇怪的現象。

他們發現,在堆積石頭的地面,這塊土地周圍的溫度,普遍較低,於是便對石頭,展開了研究。

經過研究發現,石頭堆積在一起,在沒有其他雜物的情況下,具有二極管熱傳導作用。

也就是說,堆積在一起的石頭,可以產生空氣的對流,從而帶走土壤中的溫度,降低土壤的溫度。

“拋石護坡路基,就是在路基斜坡上,增設拋石層;拋石氣冷路基,就是在路基墊層之上,設置一定厚度和孔隙度的拋石層。由於拋石層的孔隙性大,空氣可以在裡面自由的流通。當夏季表面受熱後,熱空氣上升,拋石中氣體處於熱傳導狀態,帶走熱量,且仍能維持較低溫度,防止熱量往下傳播。”林小勇道。

在舒城看來,拋石路基,目的就是一個,夏天,通過空氣對流,帶走土壤中是溫度,同時,拋石還能遮擋陽光,阻止溫度傳入凍土層,讓凍土保持一個相對穩定的狀態,不至於融化下沉。

冬天,冷空氣可以通過拋石下滲,拋石中的拋石依舊處於熱對流狀態,較多的冷空氣傳入地基,凍土更加板結,穩定路基。

這種‘冷卻路基’的辦法,也是天路線,使用的最爲廣泛的一種辦法,加上這種路基的造價並不是很高,利於推廣應用。

唯一需要注意的是,對拋石的粒徑大小的選擇,有一定的規定,還有就是拋石之間,不能有雜物,以防影響空氣對流效果。

當林小勇介紹完第一種高原凍土解決辦法,便開始爲大家介紹第二種解決辦法。

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