青藏铁路在建设过程中解决了哪些问题 建设者在修青藏铁路的过程中遇到了哪些困难,是怎样克服的

作者&投稿:南叔 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
青藏铁路建设破解“三大难题”

“多年冻土、生态脆弱、高寒缺氧”三大世界级难题的突破直接决定着青藏线建设的成败,也成为社会各届关注的焦点。

所谓冻土,一般来讲,就是具有零度及以下温度并含有冰的土类和岩石的总称。按照冻结状态持续的时间,又可以把冬季冻结、夏季全部融化的叫做季节性冻土;而把冻结状态持续二年或二年以上的叫作多年冻土。多年冻土约占地球陆地总面积的25%,我国多年冻土的面积约215万平方公里,占陆地面积的22%,居世界第三。

冻土的形成、演化、作用机理说起来非常复杂,但其实并不难理解。简单地说,冻土就像是冰棍,冬天的时候它会冻得硬梆梆的,但夏天融化时,会变成稀软的一堆。实际上冻土在冻结的时候其硬度甚至超过岩石,在这样的冻土上面无论是建筑房屋,还是修筑铁路,都没有任何障碍,但问题是一到夏天或者因为各种扰动造成冻土的温度升高,它就会开始融化,原先坚硬的结构就会变得非常软弱,造成承载力下降甚至消失,这时别说是铁路,就是一般的房屋都会变形;另一方面,到冬天冻土再度冻结又会产生膨胀变形,同样会对工程造成严重破坏。寒季冻结膨胀、暖季融化沉降,一年年周而复始,这样的冻土就是多年冻土,或者叫不稳定冻土,青藏铁路要解决的首要问题就是它。

中国铁道建筑总公司所属铁道第一勘察设计院,在勘察设计中为解决“三大”难题提供了科学的依据,有效推动了“三大难题”的解决。特别是对“多年冻土”的问题的解决。

一般地来讲,冻土是一个地质的问题,也可以说是一个涉及到环境地质学的问题。但是,仅仅从地质工作的角度来认识和理解冻土问题还不够全面。从生态系统的角度来看,青藏高原的冻土是高原独特生物圈中十分重要的组成部分。成功地解决冻土问题,不仅是确保青藏铁路建设质量的内在需要,同时也是保护高原独特生态环境的内在需要。因此,解决好冻土施工难题本身也是在解决青藏铁路环境保护这一重大课题。

一、冻土问题的解决

冻土问题是青藏铁路建设的难题之最。世界范围内冻土工程病害率一般为30%左右。青藏铁路经过的550公里多年连续冻土区多数为高温冻土,是工程病害的高发区,除普遍存在的融沉和冻胀问题之外,还广泛分布着各种不良冻土现象,如果在设计和施工中处理不当,会对工程稳定性造成严重的影响。

如何主动保护冻土,减少工程对冻土的影响,是勘察设计中形成技术路线的主要出发点。有基于此,铁道第一勘察设计院形成了科学先进、具有生态环保理念的技术路线,即以“冷却地基”这一根本技术路线为指导,实现了设计思想的三大转变,即“从静态设计理念向动态设计理念转变,从采用被动保温措施向主动降温措施转变,从单一的工程措施向综合处理措施转变”,制定了主动保护措施为主、被动保护措施为辅的综合性解决方案,广泛采用了以片石路基、热棒和碎石护坡等主动降温为主,铺设保温材料等被动防护为辅的综合工程措施。其中,片石路基结合碎石护坡措施,片石护道结合碎石护坡措施在青藏线的应用地最为广泛,较好地保护了冻土环境。冻土工程的勘察、设计、科技攻关与实践的效果如下:

一是制定青藏铁路高原多年冻土区工程勘察、设计、施工、验收暂行规定等技术标准,为青藏铁路的建设提供了依据。

二是完成了详细地质勘察和不良地质现象的调研工作,基本查明了全线多年冻土区融沉类和冻胀类不良冻土现象的分布和发育特征,为因地制宜地采取工程措施提供科学的依据。

三是冻土试验工程科研取得了大量阶段性成果。立项科研项目38个,共有来自科研、院校、施工等20余个单位联合参加了科研攻关。在青藏铁路建设初期,设计中根据不同的地温分区、不同含冰量、不同地质条件与水文条件,选定了5个试验段,进行了大规模的现场试验与科学研究工作,研究内容涉及路基、桥梁、隧道和环保等专业,通过现场测试和科学研究,动态地指导设计和施工工作。目前,已经确认了设计采用的片石通风路基,片石、碎石护坡,热棒冷却地基等主动降温措施,铺设保温材料等被动保护措施,桥梁钻孔灌注桩基础、拼装式涵洞在多年冻土区应用的适应性及合理性。

四是大量事实已初步证明了青藏线冻土工程措施的有效性。三年来的工程建设实践表明,设计方案对青藏铁路全线不良冻土现象的分布范围、特征、表现形式及其对工程的影响,认识上是准确的。全线土建工程结构在经过两个冻融循环周期的检验后,安全稳定,状态良好,达到了预期的目标,证实了设计所采取的工程措施是有效的。

二、保护生态环境难题的解决

青藏铁路是铁路建设项目中所遇到的环境问题最多、环境敏感程度和受关注程度最高的项目。铁道第一勘察设计院以国家环保总局等部委确立的“预防为主,保护优先”为原则,在大量前期工作基础上,集中科学院等国内一流研究队伍的优势,编制了环境评价、水保方案等文件,以全新的环保理念对设计方案进行比选和优化,针对生态环境脆弱这一难题,对野生动物通道、植被恢复与再造、湿地冻土保护等,开展了一系列研究并取得了阶段性成果,为建设世界一流高原生态铁路奠定了基础。设计施工中主要采取的措施有7个方面:

1、优化线路方案。为保护自然保护区,线路选择绕避方案;在山体较陡或河流转弯的凹岸地带,为避免大量挖方造成水土流失,设计中采取了以顺河桥代替路基的新方案;在横跨湿地和经过冻土斜坡湿地地段,设计中均采取了以桥代路方案。

2、植被、景观保护方案。对不符合景观要求、植被保护要求、或与当地的区域发展规划和草场保护有冲突的取弃土场予以取消或改移位置。还对各类施工场地、施工便道和施工营地进行了统一规划,划定了用地范围,明确了用地数量,尽可能地缩小施工范围并减少对其以外区域的生态环境造成的影响。

3、表土保存和草皮移植方案。由建设单位统一部署,各施工单位对路基基底、取土场、施工便道等工程表土和植被均采取了异地移植和保存。

4、设计野生动物迁徙通道。在青藏线工程中设置野生动物通道33处,通道形式有桥梁下方、隧道上方及缓坡平交三种形式。实践证明效果比较明显。

5、高寒植被恢复与再造。积极开展植被恢复试验取得成功,对施工中铲除的原地表草皮的移植利用进行了实验研究和设计,将路堤基底和取土场处铲除的草皮在适当地点进行养生,待施工完成后再移植至路堤边坡或取土场,以最大限度地保护和恢复自然植被。

6、建立环保管理体系,加强环保工作监察力度。构筑了由建设单位统一组织、施工单位具体落实并承担责任、工程监理单位负责施工过程环保工作的日常监理、环保监察部门实施全面监控的“四位一体”的环保管理体系,实施了环保目标责任制,将环保责任落实到项目部、工程队以至个人。

在铁路建设史上首次引入环保监理,推行环保监理和环保检查、工作记录、措施审查、工程核对优化及奖惩等一整套较为完善的环保管理制度体系,对优质样板工程实行环保一票否决制。

7、青藏铁路的站房设计体现了建筑与高原景观相融和的特点。在青藏铁路的站房建筑设计中,坚持人性化、特色化、文化性、景观性四项原则,对每个车站建筑至少做出三个不同的设计方案,对全线不同类型的17个站房均进行了优化、比选设计,使站房设计在考虑实用性的基础上,更体现出建筑与景观、藏域文化和谐呼应的人文特色。同时,设计中还考虑广泛运用太阳能等清洁能源。

这些措施被实际证明十分有效,得到了广泛的好评。国家环保总局于2003年8月9日~14日,会同国家青藏铁路建设领导小组办公室、铁道部、交通部、水利部、国土资源部、国家林业局,邀请青藏两省区有关部门和部分生态、动物和植物专家组成检查组,对青藏铁路施工期环境保护工作进行检查后认为:青藏铁路建设中的环保工作在国内重点工程建设项目中居于领先水平,具有示范作用。

三、高寒缺氧难题的解决

青藏铁路格拉段平均海拔高程4440米,含氧量仅为海平面的50%左右,自然条件十分恶劣。根据高原特点,坚持“以人为本”的设计理念,在勘测、施工和运营中大量采用了机械化作业,建立健全覆盖全线的三级医疗保障体系,建立生活供应基地,克服和减轻现场人员的高原反应,确保其生命安全。主要措施有以下几个方面:

1、设计中提高了线路标准。目的是确保列车安全快速通过高原,尽可能地减少高原缺氧对旅客的影响。适度提高设计标准,适速加大曲线半径。全线设计路段最小曲线半径为1200米的路段长达850公里,超过线路全长的70%,全线设计时速都超过100公里,最高时速可达140公里。

2、施工阶段的保障措施。施工机械设备的选择以“选用大型设备,少用小型设备;选用带增压设备的、先进的掘进、钻孔、开挖及运载机械”。

(1)选择高原适应性强、功率大的施工机械,尽量降低施工人员的劳动强度,提高工作效率。

(2)在隧道施工中,采取弥漫式供氧等措施,加强洞内通风,确保在高原缺氧及不良生存条件下施工人员能正常、安全工作。

(3)房屋结构采用轻型拼装式模块化设计,减轻了施工人员的劳动强度,加快了建设进度。

2、运营阶段的保障措施。

(1)在满足运输能力的前提下,近远结合考虑车站分布,最大限度的少设车站,以利减少现场设施、人员并节省工程投资及维护费用。

(2)采用先进的大功率内燃机车作为列车牵引动力,且机车交路采用1140Km长交路,减少了乘务定员和沿线机务布点,相应降低了运营成本。

(3)应用国内外先进的信息化技术,作为世界一流高原铁路的示范性工程,全线铺设一条60芯通信干线光缆,并架设一条35KV电力贯通线路,采用具有国际先进水平的GSM-R系统,作为青藏铁路无线数字移动通信技术制式,并与GPS卫星定位技术相结合,构成信息化工程的基础平台,形成远程调度指挥及相连的列车控制(信号)RBS系统,从而减少了车站地面信号设施及定员。在信息化技术得到广泛应用的前提下,全线34个车站中除办理商务作业的车站外,其余车站均实行无人化管理。

(4)建立新的维修管理机制。充分利用格尔木既有专业段,不再新设车务、工务、电务、水电、房建段。线路维修和大修采用大型养路机械进行作业。由于采用了高标准的可靠的设施及免维修、少维修的设备,因此其它设施或设备维修委外完成,以便减少定员。

(5)采用新型高原专用客车,给旅客提供更舒适的乘车环境。

青藏铁路在建设过程中解决了哪些难题?~

  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。

  二、如何破解多年冻土难题?

  青藏铁路建设首次采取“主动降温、冷却地基、保护冻土”的设计原则,这对“被动保温”是一场革命。设计中,尽量绕避不良冻土现象发育的地段,遇到高温极不稳定的厚层地下冰冻土地段,采取“以桥梁通过”的办法。施工中,采用片石通风路基、片石通风护道、通风管路基、热棒、铺设保温板等多项措施,提高冻土路基的稳定性,其中不少冻土工程措施都是国内外首创。在青藏铁路上有一种特殊的路基,即在土路堤底部填筑一定厚度片石,上面再铺筑土层的路基。这种长达111公里的“片石层通风路基”为国内首创,它好似散热排风扇,冬季从路堤及地基中排除热量,夏季较少吸收热量,起到冷却作用,可有效保护冻土路基稳定。

  青藏铁路建设专家组组长、冻土专家张鲁新教授认为,青藏铁路出现大规模冻土工程病害的可能性比较小,列车时速可达100公里以上,保持全年畅通没有问题。

  三、如何确保建设者人身安全?

  青藏铁路沿线年平均气温在零摄氏度以下,大部分地区空气含氧量只有内地的一半左右。高寒缺氧,风沙肆虐,紫外线强,自然疫源多,被称为人类生存极限的“禁区”。如何在严酷的环境下确保建设者生命安全,也是一项世界性难题。

  铁道部和卫生部制定了完善的卫生保障措施,使医务人员与施工人员的比例达到1.5%-2%,全线配备常规医疗设备3900多台(件),职工生病在半小时内即送到工地医院得到有效治疗。遵循高原生理规律,所有参建人员在海拔较低的地区“习服”一周后,才准许到工地劳动。限定人员作业时间,采用机械施工,降低劳动强度。为了防止高原缺氧,建设单位在海拔4500米至5100米处创造性地运用高压氧舱,填补了国内外医学空白。在世界上首次进行高海拔地区人工制氧科学研究。在海拔4905米的风火山隧道,研制出每小时生产24立方米高纯度氧气的高原医用制氧设备,并将这一技术总结推广,全线共建大型制氧站17个,有效地改善了作业环境。四、如何保护野生动物?

  为保护青藏高原独特而又极为珍贵的野生动物资源,铁路选线尽量避开野生动物栖息、活动的重点区域,西藏段工程绕避了林周彭波黑颈鹤保护区。对必须经过野生动物活动区域的路段,组织专家研究野生动物保护问题,掌握沿线野生动物分布习性和迁徙规律,尽量减少对它们的干扰。青藏铁路沿线共设置33处野生动物通道,沿线路方向累计宽度近60公里。根据不同动物的迁徙习性,通道被设计为桥梁下方、隧道上方及缓坡平交三种形式。

  五、如何保护高原植被?

  建设者采用分段施工、植被移植的方法,先将施工区的草皮切成块,然后用铲车将草皮连同土壤一起搬到草皮移植区,专人负责养护。路基成型后,再把草皮移植恢复到路基边坡上。对昆仑山以南自然条件较好的地段,精选适合高原生长的草种,辅以适合的喷播、覆膜等技术,尽力恢复地表植被。在沱沱河、安多、当雄等高海拔地段,进行种植和移植草皮试验,获得成功后在全线推广,开创了世界高原、高寒地区人工植草试验成功的先例。

  为保护高原湿地,青藏铁路尽量绕避湿地,必须经过湿地时,一般采取“以桥代路”、多设涵洞、路基基底抛填片石等措施,避免路基地下径流被切割,防止湿地萎缩。

建设者在修青藏铁路的过程中遇到的3个困难:生态脆弱、高原缺氧、多年冻土。
生态环保
为了保护高原湛蓝的天空、清澈的湖水、珍稀的野生动物,国家环保总局、国土资源部、铁道部在铁路开工前,组成联合专家组对沿线生态环保工作深入调研,制定了具体的环保措施,并专项预算10多亿元用于生态环保工程。青藏铁路建设全程监控,仅环保投入就达20多亿元,占工程总投资的8%,是中国政府环保投入最多的铁路建设项目,并在全国工程建设中首次引进环保监理,首次与地方环保部门签订环境保护责任书;在铁路建设史上首次提出“创质量环保双优”的目标;首次为野生动物开辟迁徙通道,位于可可西里国家级自然保护区的清水河特大桥,就是青藏铁路专门为藏羚羊等野生动物迁徙而建设的。
青藏高原是巨川大河的发源地,也是世界山地生物物种的重要起源中心,生态环境原始、独特而脆弱。铁路在设计时就注意尽量减少对生态的影响。在自然保护区内,铁路线路遵循“能绕避就绕避”的原则进行规划。施工场地、便道、砂石料场都经过反复踏勘,尽量避免破坏植被。对植被难以生长的地段,施工时采用逐段移植;对自然条件稍好的地段,则进行人工培植草皮。
青藏铁路经过可可西里和羌塘两个国家级自然保护区。为保护野生动物,铁路沿线修建了25处野生动物迁徙通道。青藏铁路建设总指挥部的电子监测证实,大批藏羚羊通过铁路沿线的野生动物通道自由迁徙。环保总局等部门的调查表明,青藏铁路开工建设以来,沿线冻土、植被、湿地环境、自然景观、江河水质等,得到了有效保护,青藏高原生态环境未受明显影响。
高原病
青藏铁路海拔4000米以上的地段占全线85%左右,年平均气温在0℃以下,大部分地区空气含氧量只有内地的50%-60%。高寒缺氧,风沙肆虐,紫外线强,自然疫源多,被称为人类生存极限的“禁区”。
为了战胜高寒缺氧的恶劣环境,保障铁路建设者的生命健康。铁道部、卫生部在中国工程建设史上第一次联合下文,对医疗卫生保障专门作出详细规定,并投入近2亿元,在全线建立医疗卫生保障点。建立健全了三级医疗保障机构。铁路沿线共设立医疗机构115个,配备医务人员600多名,职工生病在半小时内即可得到有效治疗。对职工进行定期体检,安排职工到低海拔地区轮休。青藏铁路在关注建设者的生命健康方面也创造出了许多新纪录。青藏铁路开工以来,累计接诊病人45.3万多人次,治疗脑水肿427例,肺水肿841例,无一例死亡,创造了高原医学史上的奇迹。
青藏铁路沿线的所有重点施工段,基本配有高压氧仓等先进设备,有效地解决了建设者缺氧困难。青藏铁路也是民工待遇最高的铁路工程项目之一,铁路部门投巨资对民工管理实行三统一:“统一生活、统一居住、统一饮食”;第一次规定民工日最低工资,对民工实行免费医疗保障。
高原冻土
冻土在冻结状态下体积膨胀,到夏季则冻土融化体积缩小。在这两种现象的反复作用下,道路或房屋的基底就会出现破裂或者塌陷。青藏高原纬度低、海拔高、日照强烈、地质构造运动频繁,其多年冻土的复杂性和独特性举世无双。
为了攻克冻土难题,自青藏铁路开工建设以来,铁道部高度重视青藏铁路冻土攻关难题,先后安排了上亿元科研经费用于冻土研究,并组织多家科研院校的专家,对青藏铁路五大冻土工程实验段展开科研攻关,获得了大量科研数据和科研成果。青藏铁路冻土攻关借鉴了青藏公路、青藏输油管道、兰西拉光缆等大型工程的冻土施工经验,并探讨和借鉴了俄罗斯、加拿大和北欧等国的冻土研究成果。中国科学家采取了以桥代路、片石通风路基、通风管路基、碎石和片石护坡、热棒、保温板、综合防排水体系等措施,冻土攻关取得重大进展,青藏铁路的冻土研究基地已成为中国乃至世界上最大的冻土研究基地。

青藏铁路的建设者们克服了哪些困难
答:一、高山缺氧工程人员为了解决氧气缺少影响工作人员工作,使的工程缓慢的问题,把大型制氧机带到了高原,为打造隧道的工程人员提供充足氧气,当时洞中氧气含量只相当于海拔1000米左右大大加快了工程的进度.二、冻土问题冻土问题是中国乃至世界最大冻土研究基地为了攻克冻土难题,自青藏铁路开工建设以来,铁道部高度重...

建设者在修建青藏铁路的过程中是怎样克服困难的
答:技术难题和解决方法:1. 千里冻土:青藏高原的连续多年冻土地带对铁路建设是一大挑战。科学家们采取了多种措施,如建造桥墩代替路基、设置片石通风路基、使用通扒帆弯风管路基(主动降温)、碎石和片石护坡、安装热棒、保温板以及建立综合防排水体系等,有效克服了千年冻土带来的困难。2. 高原反应:面对高寒...

建设者在修建青藏铁路的过程中是怎样克服困难的
答:技术难题和解决方法:1、千里冻土。西藏自治区的安多县是一个重要的地理分界点,由此往北上溯550公里,是青藏高原的连续多年冻土地带。青藏铁路穿过冻土区有 550 公里,真正的较深的冻土地段近 400 公里。为了攻克冻土难题,中国科学家采取了以桥代路、片石通风路基、通风管路基(主动降温)、碎石和片石护...

青藏铁路在建设过程中解决了哪些难题
答:气候高寒、缺氧 生态环境脆弱。

西藏铁路建设过程中遇到哪些难题,是怎么解决的?
答:1、千里冻土 青藏铁路要穿越连续多年冻土区550公里,不连续多年冻土区82公里。解决方案:中国科学家采取了以桥代路、片石通风路基、通风管路基(主动降温)、碎石和片石护坡、热棒、保温板、综合防排水体系等措施,解决的千年冻土所带来的的难题。2、高原反应 青藏铁路海拔4000米以上的地段占全线85%左右,...

青藏铁路在建设过程中解决了哪些问题
答:一、冻土问题的解决冻土问题是青藏铁路建设的难题之最。世界范围内冻土工程病害率一般为30%左右。青藏铁路经过的550公里多年连续冻土区多数为高温冻土,是工程病害的高发区,除普遍存在的融沉和冻胀问题之外,还广泛分布着各种不良冻土现象,如果在设计和施工中处理不当,会对工程稳定性造成严重的影响。如何主动保护冻土,...

青藏铁路修建过程中建设者克服了哪些困难
答:青藏铁路 修建过程中建设者克服了高寒、缺氧、冻土等问题。

16. 青藏铁路的修建解决了哪三大难题?
答:为解决高原缺氧问题,他们建起了目前世界上海拔最高的制氧站,在隧道施工中,对洞内进行弥漫式供氧,使洞内氧含量提高,从根本上解决了高原施工缺氧的难题。同时,中铁二十局还给每个职工宿舍都配备了吸氧装备,并提供抗缺氧药物,保证每个职工都能吸上足够的氧气。由于采取了科学的措施,在青藏铁路建设全线,虽然这里施工条件...

青藏铁路克服了哪三道难题?
答:翻越唐古拉山至拉萨,全长1142公里。其中新建线路1110公里,于2001年6月29日正式开工,2006年7月1日试运行全面启动。青藏铁路的建设意义在于它改善了青藏地区的交通运输条件,促进了当地旅游业的发展,加强了本区与东部地区的联系与合作,促进了民族大团结。以上内容参考:百度百科-青藏铁路 ...

青藏铁路修建中遇到过哪些困难,是怎样解决的?
答:一 :工程人员为了解决氧气缺少影响工作人员工作,使得工程缓慢的问题,把大型制氧机带到了高原,为打造隧道的工程人员提供充足氧气,当时洞中氧气含量只相当于海拔1000米左右大大加快了工程的进度。二:冻土问题是中国乃至世界最大冻土研究基地为了攻克冻土难题,自青藏铁路开工建设以来,铁道部高度重视青藏铁路...