青藏铁路高原多年冻土选线原则探讨(1)

文章编号:100020952(2002)04222201

中图分类号:U212132

青藏铁路高原多年冻土选线原则探讨

铁道第一勘察设计院　张学伏

1　概述

青藏铁路起自兰(州)青(海)铁路终点———青海省会西宁市,终至西藏自治区首府拉萨市,全长1956km。其中西宁至青海省西部重镇格尔木市(简称西格段),长846km(含格尔木至南山口),于上世纪八十年代中期建成并投入运营。格尔木至拉萨(简称格拉段),起自格尔木市,基本沿青藏公路南侧,途径纳赤台、五道梁、沱沱河沿、雁石坪,翻越唐古拉山进入西藏自治区境内,经安多、那曲、当雄、羊八井至拉萨,线路全长1142km。其中利用格尔木至南山口既有铁路全长32km,新建铁路全长1100km。

青藏铁路格拉段位于青藏高原腹地,高程大于4000m的地段长约965km,其中多年冻土区地段长约547km。由于青藏高原特殊的地理环境,特别是多年冻土区极其脆弱的生态环境,对铁路建设提出了极高的要求,而科学合理的确定选线原则,并据此指导选择合理的线路方案是建设一流高原铁路的基本前提。2　多年冻土区特征

2.1　自然特征　青藏铁路格拉段自西大滩至安多间经过多年冻土区长达547km。多年冻土区位于青藏高原中腹部,冻土区内线路经过的山系自北向南主要有昆仑山、可可西里山、风火山、乌丽山、开心岭、唐古拉山、头二九山。其中昆仑山是柴达木内陆河水系与长江水系的分水岭;唐古拉山是长江水系与扎加藏布内河水系和怒江水系的分水岭。这些山系中,除昆仑山北坡地势较陡峻外,其余多呈穹形起伏,相对高差一般小于300m,宏观地形相当开阔,山岭浑圆而坡度平缓,呈现“远看是山近看平川”的高原景色。

线路经过多年冻土区的中部昆仑山至唐古拉山间为长江源头区,线路需跨越长江的三大源头楚玛尔河、沱沱河、通天河,该区域地势平坦,地表多为低矮草皮覆盖,线路在该段需经过可可西里国家自然保护区、长江源特殊生态功能保护区、楚玛尔河野生动物核心保护区,索加野生动物核心保护区等。

沿线人烟稀少,自西大滩至安多间,人口聚集地主要有五道梁、沱沱河沿、雁石坪、温泉等几处。

2.2　多年冻土工程地质特征　青藏高原的海拔高度决定多年冻土的存在,海拔高度是控制青藏高原多年冻土发育的主导因素;青藏高原南北纬度的差异决定了高原多年冻土发育的下界海拔高度;由于青藏铁路沿线所经地区受喜马拉雅山、念青唐古拉山、唐古拉山的阻隔,基本属于干旱环境,海洋远近的湿度和温度变化对冻土发育的影响较小。

高原多年冻土同时受纬度影响,纬度每向南推移1°,高原多年冻土下界海拔高度平均上升80～100m。同时,多年冻土的温度和厚度亦受高度及纬度的影响,在高原上海拔每升高100m,年平均地温下降0.8℃～0.9℃,冻土厚度增大20m左右,同一海拔高度下,纬度每向南减小1°,年平均气温就增加0.9℃～1.0℃,多年冻土厚度亦相应减少。

本线经过的多年冻土层中发育着各种类型的地下冰,并与土结合成多种多样的冻土构造,其中主要为分凝、重复分凝成因的层状冰。这种冰层埋藏浅,在冻土层上限至20m深度内构成层状构造的高含冰量冻土及厚层地下冰,它的融化是导致多年冻土区工程破坏的主要原因。

多年冻土由于受地形、地貌、地质构造、自然环境变化以及人为活动等因素影响,会产生一系列不良冻土现象,如冰椎、冻胀丘、厚层地下水、高含冰量冻土、融冻泥流、热融滑塌、热融湖溏、热融洼地和冻土沼泽等,这些不良冻土现象对工程建设有较大影响尤为重要。2.3　高原多年冻土对铁路建设的影响　高原主要是海拔高度高而造成的气压低、含氧量少以及低温严寒、气候多变等。高原对铁路建设的影响,主要体现在人和设备两方面。人主要是铁路的建设者和今后的管理者对高原的不适应的一系列反应而产生的体能下降及疾病等,设备主要是建设的工程设备以及运营的机车设备由于空气稀薄而导致的功率降低。

多年冻土对铁路建设的影响主要表现在冻土受温度影响而产生的对铁路路基、边坡、侧沟、桥涵建筑物和房屋基础的融沉和冻胀等病害。

3　高原多年冻土区造线原则

311　宜高不宜低的原则　即线路通过山岳丘陵地区时,宜选择在融冻坡积层缓坡上部,当线路走向沿大河河谷时,宜选择在高台地上,不宜顺着大河融区边缘定线。

3.2　宜阳不宜阴的原则　即线路应尽量选在向阳的山坡上。因为阳坡日照时间长,水分蒸发量大,地表及地下水含量相应减少,引起冻害和其它病害的因素亦相应减轻。但由于阳坡冻土融解层深,所以陡坡地段要注意绕避热融滑塌等不良地质地段。

3.3　宜粗不宜细的原则　即线路宜选择在岩石、卵石土、砾石土、粗中砂等粗颗粒地层地段通过。当线路需通过粘土、粉土等细颗粒地层时,也应尽量选择含水量小的少冰冻土地带,应尽量避免在饱冰、富冰冻土和含土冰层通过。

3.4　宜绕不宜穿的原则　即线路对一些严重的不良冻土现象地段,如厚层地下冰,热融滑塌、热融湖溏、冰椎冰丘、冻土沼泽等应尽量绕避,当不可避免时,应采取相应的工程措施进行处理。

3.5　宜填不宜挖的原则　即线路应尽量采用路堤,少用路堑。并尽量减少零断石和低填方,以避免破坏冻土,影响路基稳定。

3.6　宜长不宜短的原则　即线路穿越山岭而采有隧道方案时(如风火山、昆仑山),当地层条件相近时,当产生短隧道群方案和单一长隧道方案时,宜选择采用长隧道方案或将短隧道尽量合并,以减少隧道洞口,减少由于隧道洞口过多对洞身冻土的影响和节省采取保温等工程措施的投资等。

3.7　宜单不宜双的原则　即当线路跨越大河需设置大、中桥时,应选择在单一地层地段,如融区地段或基底均为少冰冻土的河段,避免将一座桥设在融区和冻土两种不同的地基上。

3.8　宜大不宜小的原则　即线路在条件允许的情况下,应尽量选用较大的曲线半径,以提高列车行车速度而减短旅客在高原的通过时间。当受地形限制时,需采用小曲线半径时应集中使用

。

3.9　宜近不宜远的原则　即当线路与青藏公路并行时,在给公

路留有充分的改扩建余地后,(一般地段为100m以外),应尽量

靠近公路,以避免对生态环境的再次切割和对野生动物的再次

侵扰。

另外,沿线的居民聚集点十分稀少,在车站的设置上也应尽

量靠近这仅有的几处居民点。

3.10　宜少不宜多的原则　即沿线应尽量少设站点。由于高原

生活、工作条件极为恶劣,在满足输送能力要求前提下,应最大

限度的减少车站数量,以减少管理人员和少破坏自然环境。

4　结论

青藏铁路是目前世界上经过的海拔最高、通过的多年冻土

地段最长的高原铁路,其自然环境和地理条件都极为特殊,为了

更好地贯彻党中央和国务院“以人为本,保护环境,建设一流高

原铁路”的精神,作为一名设计者,通过具体工作实践,对高原冻

土的不断深入的认识,总结了上述十条选线时应遵循的原则,以

供同行的借鉴和指正。

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