青藏铁路如何穿越632公里冻土区?

  • 李争粉 (兰州分院)
  • 创建于 2018-01-18
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  冻土,一种含冰的特殊土体。冻结时,强度很高,在寒区可做为建筑物基础,但是融化的时候化成一团稀泥,完全丧失承载力造成建筑物变形,甚至破坏。中国是世界第三冻土大国,多年冻土占了国土面积的1/5,且主要为高海拔冻土。

  这让寒区工程成为一项世界性难题。荣获2017年度国家科技进步奖一等奖(创新团队)的中国科学院寒区旱区环境与工程研究所冻土与寒区工程研究创新团队,通过大量的研究,提出通过调控辐射、调控传导和调控对流的成套的“冷却路基”的筑路技术和设计参数,解决了青藏铁路冻土相关的关键科学和技术问题。该研究成果在国际上引起了强烈反响。

  该团队学术带头人程国栋院士告诉记者,近60年时间里,冻土团队一直发扬牦牛精神,把SCI文章写在祖国的高寒大地上。

青藏铁路如何穿越632公里冻土区?

青藏铁路上的冻土团队

  1960年国家因修建青藏铁路,成立冻土研究队;1989年成立冻土工程国家重点实验室。2000年,举世瞩目的青藏铁路工程上马,但由于国家经济实力和高原、冻土条件下的筑路技术尚未成熟等原因,青藏铁路的全线建设工作一直没有付诸实施。

  青藏铁路全长(西宁至拉萨)1142公里,其中需要新修的格尔木至拉萨段,全长1110公里,跨越多年冻土区长度为632公里,全线海拔4000米以上地段长度约为965公里。

  为攻克青藏铁路冻土难关,2001年“青藏铁路工程与多年冻土相互作用及其环境效应研究”项目设立,由程国栋任项目主管。

  “冻土区筑路遇到的主要问题是冻胀和融沉问题,可以说,青藏铁路成败的关键在路基,路基成败的关键在冻土,冻土的关键问题在融沉。”基于此,程国栋带领团队提出“主动冷却”路基的理论与技术,提出了通过调控辐射、调控传导和调控对流的成套的“冷却路基”的筑路技术和设计参数,解决了青藏铁路冻土相关的关键科学和技术问题。

  2001年6月青藏铁路正式开工,2006年通车。如今,青藏铁路已经安全运营12年,是世界上冻土区跑得最快的铁路。

青藏铁路如何穿越632公里冻土区?

把文章写在高寒大地上

  青藏铁路的顺利通行让世界看到了中国在冻土研究领域取得的成绩。青藏高速公路的建设则是冻土团队“主动冷却”成果的另一大应用。

  据程国栋介绍,高速公路宽幅路基,有大尺度效应;沥青路面吸热,有强吸热效应;另外,高速公路对变形的要求很高。所以青藏铁路应用的“冷却路基”的技术,必须进一步发展以满足高速公路更高的要求。冻土团队通过试验研究优选出了4种调控技术供高速公路采用。青藏高速公路一旦上马,这些调控技术对保证高速公路稳定将起到重要的作用。

  此外,冻土团队还解决了我国寒区其他重大工程的相关科技问题,如青藏直流联网工程、中俄原油管道、哈大高铁等。

  如今,冻土团队整体的研究水平及影响力都处于国际冻土工程研究的前列。冻土团队已经获得了国家科技奖5项。另外,还获得包括“中国科学院杰出成就奖”在内省部级奖30余项。

  程国栋告诉记者,未来国家的冻土和寒区工程需求依然强劲。青藏高速公路、格尔木—拉萨输油管道、西宁至成都高铁等冻土区重大工程将要修建。“一带一路”倡议又一次为冻土与寒区工程提供了发展的机遇,也提出了挑战。六大经济走廊有四条是跟冻土与寒区工程有关的,冻土和寒区工程在“一带一路”中大有用武之地。

青藏铁路如何穿越632公里冻土区?

 

 

责任编辑:黄巧