2006.06.29 中國時報
挑戰凍土層 對抗冷與熱
白德華、林克倫
青藏鐵路打破「安地斯山專列」海拔記錄興建鐵路，的確讓許多國際專家
跌破眼鏡，而其中最大挑戰則是如何克服南山口至安多全長五五○公里多年凍
土層的興建技術難關。
凍土層是指高原地區地表下的永凍層，在結凍狀態下的凍土就跟冰一樣熱
漲冷縮，當溫度降低時凍土體積膨脹會頂高上方的路基與鐵軌，到了夏季溫度
升高，凍土融化且體積變小，導致鐵軌下降，而經年累月的氣溫變化將造成路
基變形、鐵軌高低不平，甚至扭曲成麻花狀。
為解決此一工程難題，大陸鐵道專家們苦思研發出一整套包含片石氣冷、
碎石護坡、通風管與熱棒排熱的世界獨有興建技術。
片石氣冷措施是在路基墊層上方設置一定厚度和空隙的片石層，其原理是
片石層上下界面間的溫度梯度會引發空氣對流，進而利用高原凍土區的特點，
加快路基基底地層的散熱，確保凍土層處於低溫狀態。
碎石坡道是在路基一側或兩側堆填碎石或片石形成護坡，寒季時碎石內空
氣對流作用強烈有助於地層散熱，暖季時對流減弱可屏蔽外界熱量滲入地層。
通風管措施是在路基內橫向埋設水平通風管，冬季冷空氣在管內對流可加
強路基填土的散熱，有利於降低基底溫度並提高凍土的穩定性；至於熱棒措施
則是利用管內介質的氣液轉換原理，依靠冷凝器與蒸發器間的溫差，透過對流
循環來傳導熱量。
此外，還有「以橋代路」、基底換填、路基排水等措施，而單是橋面長度
即占了一千五百公里青藏鐵路的七分之一、達兩百公里之長。
如何在多年凍土層內開挖隧道也是難題，為避免開挖熱氣融化凍土，大陸
工程人員在風火山隧道內設置一座大型空調系統，將洞內開挖溫度控制在攝氏
零下五度至五度間，而在澆灌水泥入模時則將溫度升高至五度，以提高凍土回
凍速度確保混凝土質量。
針對含冰量較高的凍土地塹路段，則分層分段採用機械或爆破方式開挖，
儘量減少路基暴露時間，而基坑在開挖後，白天用遮陽材料覆蓋、晚間掀開以
利回凍，目的都是要減少熱氣擾動影響凍土層結構。
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