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青藏铁路两侧的“禁卫军”,1.5万根神秘“热棒”,有何用途?
当经过青藏铁路时,会发现一个特别的现象,不仅风景漂亮,而且路基两旁插着一排排金属棒,这些金属管像“禁卫军”一样,屹立在路面两侧,露出地面之上的部分大约有两米高,据不完全统计,青藏铁路沿线像这样的金属棒大约有15000根左右。
这些排列整齐的金属棒到底是什么?在铁路两旁有何用途?
其实,这些金属棒的名字叫做热棒,是利用碳素无缝钢管做成的高效热导装置,虽然露在地面上的只有两米,但在地下还深埋着五米,具有非常独特的单向传热性能,在内陆并不常见,你可别小看它,它其实有很大作用。
众所周知,青藏铁路穿越了约550公里的连续多年冻土区,是目前全球穿越高原,高寒及多年冻土地区最长的铁路,冻土是一种对温度极为敏感的土体介质,所谓冻土,就是指温度低于零摄氏度时水分冻结的土壤或者疏松岩石,按冻融变化情况,冻土可以分成以下几个级别:季节冻土、隔年冻土和多年冻土。
青藏高原因为海拔高,气温较低,冻土层分布就十分广泛,我国北方和西部地区都能见到季节冻土。
而像黑龙江北部和青藏高原,天山阿尔泰山等,这些高寒地区就是永久冻土的领地。
冬季冻土的体积发生剧烈膨胀,顶推上层的路基路面,在夏季,冻土随着温度升高而融化,体积缩小后使路基发生沉降,这种周期性变化很容易导致路基和路面的塌陷下沉,铁路轨道产生变形,严重影响到铁路路基。
冻土的存在,也给了青藏高原地区的道路基建带来了非常大的挑战,当年在多年冻土层地区修建青藏铁路时,筑路技术问题就成为一个较大的难题。
如今大家见到的热棒便是经过了多年的研究实验,最终有着明显效果的解决措施,而热棒的主要作用就是为了给冻土降温处理冻土病害的。
热棒的学名是低温热棒中心,还带有测温管热棒,作为导热系统,它的原理很简单,在碗口粗的密闭空心长棒中灌有液氨,上面装上散热片,为冷凝段,下面的吸热部分则直接埋进冻土中,为蒸发段,他们的存在就像是一个个为地基准备的,无需能源的空调。
当冬天温度降低时,热棒利用液氨沸点低的特点,吸收冻土深处的热量,通过散热片将热量传导给空气,最后遇到较冷的管壁,冷却后变成液体,重新回到吸热段蒸发,这样可以保证土层可以持续冷冻状态不松软。
虽然名字中有热字,但其实更像一个不断工作的制冷机一样,维持着冻土的低温,阻止其融化,从而消除了冻土体积的变化,保证了路基的平整,还大大减轻了维修铁路人员的负担。
除此之外,热棒技术不会受到路基结构限制以及噪音干扰,具有较长的使用寿命,无需日常维护,实现了真正意义上的环保,而且埋设热吧的成本低点与以桥代路方案相比,能节省出10亿以上的资金。
正因热棒有这么多的优点,才得到了相关专家和青藏铁路专家们的一致肯定,热棒技术由江宁开发区的中盛集团研发,这一伟大的发明破解了青藏铁路高原冻土的魔咒。
可以说,青藏铁路能成功建成,绝对离不开热棒,青藏铁路开通不仅填补了西藏地区综合交通运输的空白,还降低了物资进出的运输成本,为西藏的各方面的发展提供了更多的便利,可以说是功不可没。
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