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對於一些稍微嚴重的凍土地段,用拋石路基的方法來建設鐵路,卻不太適用,因為拋石的空氣對流,未必能將凍土中的熱量帶走。
介紹完第一種辦法之後,林小勇繼續開口道:“對於第二種凍土層,依然是採用路基的方式來建設,稱之為熱棒路基!”
“所謂熱棒路基,就是將一根熱棒插入凍土中,其中熱棒的上部,裝有散熱片放熱段),熱棒的下部直接埋入凍土中吸熱段),熱棒中間為絕熱段,熱棒裡面,裝有液態氨,這就是熱棒的組成。”林小勇說到這,頓了頓,繼續解釋道:“液態氨,它的特性是在吸熱會轉化成氣體,遇冷會再次變成液體。”
“由於在天路線高原地區,一年中,相當長的時間內,周圍環境溫度低於熱棒吸熱段周圍凍土層溫度,熱棒中的液態氨吸收周圍土壤中熱量,蒸發成氣體;蒸汽在管內壓差的驅動下,沿熱棒中心通道向上流動至熱棒上部,遇到較冷的管壁後,冷凝成液體,在重力的作用下,沿管壁流到吸熱段繼續蒸發,如此反複,在寒冷的時候,就將土壤中的熱量透過熱棒,帶出去了,從而保證土壤中的溫度不會升高。”林小勇道。
隨著時間的推移,當周圍環境溫度降到很低的時候,其實土壤中的熱量也及其的低,凍土便更加板結,不會出現變形等情況。
如此一來,就達到了熱量傳輸的作用,不至於讓土壤中的溫度過高,導致凍土不穩。
林小勇繼續道:“對於夏天,因為熱棒是單向傳導,不會將大氣中的熱量透過熱棒傳到凍土中,加上冬天凍土層中,儲存了大量的冷量,在夏季不至於使凍土融化,形成了人為的永凍層,從而保證了路基的穩定性。”
對於熱棒路基,在天路線應用的也不少,可相對於拋石路基,還是少了許多,畢竟這個方面的造價,比拋石路基,要高一些。
其實熱棒路基,就是利用空調的原理,舒城甚至懷疑,這個辦法是不是劉老透過自己的話,聯想到這種辦法,這其中的確有這種可能。
自從上次見過劉老和歐陽先生之後,舒城後來還跟劉老聯系過幾次,多多少少提及舒城關於凍土的猜想。
在舒城來天路線之前,舒城和劉老還聯絡了一次,當劉老聽說舒城來去建設天路線的時候,極為高興,並表示過段時間,會到天路線,進行路基的試驗段施工。
對於高原凍土路基的解決辦法,在研究階段,還不止拋石、通風管和熱棒這三種辦法,比如布設隔熱層,就是在路基上鋪設聚苯乙烯等隔熱材料,還有遮陽棚。
這兩種辦法的作用,還是隔絕熱量,保證凍土的穩定性,不讓熱量傳入凍土層,防止路基不穩。
但是,真正投入到實際應用中,都有各自的缺陷,各方面都不如拋石路基和熱棒路基好,因此,在天路線,並沒有使用。
透過林小勇的講解,會議室內眾人,至少大體瞭解了凍土路基的兩種解決辦法,不至於回去之後,別人問起,還一無所知。
最後,林小勇又道:“對於第三種,是專門針對永凍層較厚,凍土嚴重地段,還有沼澤區域,施工時,一般用以橋帶路的辦法。”
對於沼澤區域,在上面修建路基顯然不合適,只好使用修建橋梁的辦法。
林小勇說到這,舒城便接話道:“其實天路線上,這三種辦法處理凍土問題最常見,對於以橋帶路,這裡我介紹一下。”
說到以橋帶路,不少人肯定會想,最困難的凍土區域,都可以用橋來解決,為什麼不把凍土地段的路基,都使用橋梁呢,這樣的話,就不用這麼繁瑣了。
其實這個問題,研究人員也有考慮,首先一點,鐵路乃是百年大計,要保證這條鐵路執行百年,難度極大,如何保證鐵路的穩定,才是最關鍵的。
對於橋梁,哪怕使用的混凝土是強耐久性的混凝土,依舊會受環境的腐蝕,侵襲,時間越長,危險性越大,加上百年時間,誰也不知道周圍土壤、空氣元素是否會有變化。
一旦發生變化,對橋梁有影響的話,絕對是致命的。
而路基卻不同,尤其是使用拋石路基和熱棒路基,讓凍土變得更加幫結,路基更加穩定,也沒有橋梁腐蝕的危害。
因此,研究人員才決定,能使用路基地段,解決使用路基,而不是使用橋梁。
另外一點,也是從造價上考慮,國家雖然有錢,可也要節制,金橋銀洞,由此可見,橋梁建設花費有多麼大。
為了減少投資預算,用路基代替橋梁,顯然更加劃算!
“在以橋代路中,最困難的要數樁基施工,因為地底下是永凍層,說白了,就是冰層。樁基施工過程中,要澆築混凝土,而混凝土凝固時,是需要散熱,一旦散熱,對周圍的永凍層,就會有影響。”舒城道。
普通混凝土的澆築,水化熱散發的熱量很多,像一些大體積的混凝土澆築時,要在混凝土中,埋設小型的塑膠管道,然後透過往塑膠管道裡面灌水來降溫。
高原凍土區施工樁基,直接鑽入永凍層,澆築混凝土時散發的熱量,會讓永凍層四周的冰融化。