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青藏铁路难题“六问”之二

为什么多年冻土是工程最大难关?

    冻土是指温度在0℃以下并含有冰的各种岩土和土壤,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,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,由于对冻土的认识不清,缺乏工程经验,采取的措施单一,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。

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