三大對策

為了解決凍土的“熱融凍脹”，在青藏鐵路的建設中，科學家主要采取了三大對策。

片石路基

在青藏鐵路沿線，當人們看見路面鋪的一層片石時，也許會認為這是為了增加路基的穩定性。其實，這是解決凍土難題所采取的一個對策：片石路基。

在阿爾卑斯山區曾經發現過一個有趣的現象：堆放在一起的石塊層底部的溫度比頂部的溫度低，而且底部還有多年凍土存在。這是石塊空隙中的對流機制和熱傳導機制共同作用的結果。這給工程技術人員以很大的啟示。利用這一機理，青藏鐵路大量采用片石層路基。其做法是，首先用10～30厘米的片石鋪成1.2米厚的片石層，然后鋪30厘米厚的碎石過渡層，最后在上面按路基高度要求填上土。有了這一層片石，就可利用它的頂面和底面之間的溫差，利用片石層內部的傳熱機理，盡可能多地把外界的冷量帶到下面的多年凍土里，同時阻擋外界的熱量傳入底部，這樣就增加了多年凍土的冷儲量，達到了保證多年凍土的熱穩定性的目的，從而使路基處于穩定狀態。

路基有時會發生縱向開裂現象，這是因路基的陰陽坡變形不均勻造成的，也就是說，陰陽坡吸收的熱量不一樣，造成的路基沉降變形也不一樣。這還是凍土在找麻煩。解決的辦法是，除了為下面的凍土主動降溫以外，還要使陰陽坡降溫有一定差別。具體做法是，把片石路基的原理用到邊坡上，在施工中把整個邊坡用一定厚度的片石或者碎石圍護起來，整個路基上下左右都降溫，凍土一下子就踏實了。

熱棒降溫

在青藏鐵路沿線，人們還可以看到路基兩旁排列著一些高約2米、直徑約15厘米的鋼管，這是什么呢？這就是降溫用的“熱棒”。

何謂“降溫熱棒”？就是把一些7～12米長的密封鋼管，在抽真空后注入一定量的制冷劑（青藏鐵路采用的制冷劑是氨水），其原理同電冰箱一樣，把它豎直插進路基土體后，依靠內部和外部的溫差使它里邊的制冷劑蒸發冷卻循環來為土體降溫。

熱棒具有單向傳熱性能，也就是熱量只能從地下向地上傳熱。冬季，棒內的液態氨由液態變為氣態，帶走熱量，增加路基的儲冷量；夏季，熱棒停止工作，保持凍土低溫，使其不融化。熱棒可以插在坡角、路肩、坡面上，組成不同形式的熱棒路基。凍土在熱棒的作用下安安穩穩地睡覺，路基也就變穩定了。

以橋代路

可可西里國家自然保護區美麗而神秘，這里雖然沒有水，沒有河，人們卻看到，青藏鐵路在這里修建了一座長達11.7千米的鐵路大橋——清水河大橋。這是為什么？這就是所謂的“以橋代路”，也是用來解決凍土問題的。青藏鐵路沿線有凍土路段547千米，用“以橋代路”解決凍土問題的路段大約有100多千米。

位于楚瑪爾河高平原地區的清水河附近，這里的凍土不僅不穩定，而且含冰量很高，甚至還有厚厚的地下冰層。它自身潛在的巨大危險再加上全球未來50年的氣溫升高因素，一旦凍土發生融化，它對鐵路的威脅也許只能用“災難”來形容。

“以橋代路”的技術核心是采用對凍土熱擾動較小、承載力較大的混凝土灌注樁基。青藏鐵路的旱橋橋墩的樁基深達20～25米，有的甚至達50多米。因為橋墩直接深入到了地下穩定的巖石層，最大限度地減少了橋梁基礎同凍土的接觸，鐵路就像飛架在凍土之上，穩穩當當地托載著火車飛馳向前。

“以橋代路”不僅保證了路基的穩定，而且這些橋洞還成為野生動物自由遷徙的通道。

在多年凍土上修筑鐵路，對世界上任何國家來說，都是一個大難題。在青藏鐵路的建設中，我國的科技工作者經過幾十年的研究和試驗，為青藏鐵路在凍土區的設計、施工提供了有力的科學技術保障，而且采用全新的技術手段，破解了世界鐵路建設史上第一次面臨的大規模的施工難題，讓青藏鐵路順利穿越險象環生的凍土，在世界屋脊開出一條無比壯觀的鋼鐵天路！