Строительство железной дороги в Лхасу длиной в 1142 км обошлось примерно в $4,1 млрд. Более половины полотна проложено по земле, которая периодически замерзает и оттаивает. Поезда на своем пути пересекают 675 мостов общей длиной в 160 км. 80% пути проходит на высоте более 4000 метров над уровнем моря.
The construction of the 1142-kilometer-long railway to Lhasa cost about $4,1 billion. More than half of the canvas is laid on the ground, which periodically freezes and thaws. The trains cross 675 bridges with a total length of 160 kм on their way. 80% of the way passes at an altitude of more than 4000 meters above sea level.
В.П. КУЗЬМИНА, канд. техн. наук, академик АРИТПБ, генеральный директор ООО «Колорит-Механохимия», технический эксперт Союза производителей сухих строительных смесей
Ключевые слова: зона вечномерзлых грунтов, портландцемент, бетонная смесь, плывуны в вечномерзлых грунтах, температура вечной мерзлоты, щебень гранитный, армированные колонны, температура твердения цементного теста, температура бетонирования
Keywords: the zone of permafrost soils, ortland cement, concrete mix, quicksand in permafrost soils, the temperature of the permafrost, granite rubble, reinforced columns, the hardening temperature of the cement paste, the concreting temperature
Производство бетонных работ в суровых климатических условиях в зонах вечномерзлых грунтов имеет некоторые особенности по сравнению с бетонными работами в зимних условиях.
Для приготовления бетонных смесей применяют только портландцемент, а при соответствующем технико-экономическом обосновании – глиноземистые цементы.
Температура бетонной смеси, укладываемой на подлежащее сохранению мерзлое грунтовое основание, не должна превышать 10°С.
При бетонировании конструкций, возводимых в распор с вечномерзлым грунтом (без опалубки), применять бетоны с противоморозными добавками не допускается.
Рассчитывая время выдерживания бетонных и железобетонных конструкций по способу термоса учитывают влияние скорости ветра на остывание конструкции: абсолютное значение расчетной температуры наружного воздуха увеличивают на двойную величину скорости ветра в м/сек. Например, температура наружного воздуха минус 35°С, скорость ветра 10 м/сек. Расчетная температура 35+10×2 = -55°С.
Укладывают бетонную смесь послойно такими темпами, чтобы разность температур укладываемых друг на друга слоев бетонной смеси не превышала 10°С.
Вечная мерзлота законсервировала не только древнюю жизнь. Она еще стала резервуаром для хранения природного газа. В вечной мерзлоте, в ледяных клетках из молекул воды, заключены молекулы метана, природного газа.
За последний век температура на Земле увеличилась примерно на полградуса, из-за чего уровень океана поднялся на 17 см.
В районах вечной мерзлоты сосредоточены запасы природных богатств: газа, нефти, минерального сырья, которые там добывают. В условиях вечной мерзлоты нельзя снимать дерн и обнажать лед, нельзя жечь костры, надо тщательно изолировать оборудование, которое выделяет тепло во время работы. В общем, что делать понятно – не добавлять лишнего тепла.
Тут, кстати, можно позаимствовать успешный опыт Китая при строительстве железной дороги Цинхай-Тибет. Высокогорную Тибетскую железную дорогу построили с простыми вентилируемыми подсыпками, чтобы не нагревался грунт под дорогой.
За пятьдесят лет и менее четырех миллиардов долларов китайцам удалось соорудить железнодорожную магистраль протяжённостью более тысячи километров, соединив Гималайское нагорье с основной частью страны. Это стало закономерным завершением выдвинутого еще в двадцатых годах суньятсеновского плана «Реконструкция Китая», ставившего амбициозную цель построить сто тысяч километров железнодорожного полотна, в том числе и линии в Тибете.
В 50-х годах прошлого века при Мао Цзэдуне власти утвердили проект по постройке ветки в Лхасу. Однако сил для практической реализации тогда не хватило – большой скачок и культурная революция дорого обошлись республике. Кроме того, на Тибетском нагорье – пояс вечной мерзлоты, и как пройти сквозь вечную мерзлоту и не разрушить ее никто не знал.
Лишь в 1974 году удалось найти средства для запуска первого пускового участка дороги протяженностью около 800 километров; дорогу строили силами народно-освободительной армии Китая, завершили спустя пять лет, но, пассажирские поезда запустили к юбилею дороги – в 1984.
Чтобы начать строить второй участок, трассу которого предполагалось проложить высоко в горах, пришлось проделать очень серьезную подготовительную работу; значительная часть дороги пролегала по болотам, условиям вечной мерзлоты, пустыням и скалам. Как показали исследования, для укладки железной дороги в вечной мерзлоте надо устроить из гранитного щебня фракции 70-120 мм железнодорожное полотно в форме буквы «U» при отсутствии кварцевого песка. Щебень должен продуваться ветром со всех сторон, и не согревать поверхность вечной мерзлоты. Наличие кварцевого песка создает теплую подушку.
Дорога призвана выровнять диспропорцию в развитии западных и восточных районов КНР, а также укрепить связи «материкового» Китая с автономией в Тибете.
Следует сказать, что природозащитные экологические движения в Китае встали на пути проекта, высказывая разумные и обоснованные предположения, что такая масштабная стройка нанесет непоправимый вред биосфере этого уникального природного региона.
Лишь в начале XXI века стройка закипела. Китаю удалось достичь уровня развития, достаточного для того, чтобы суметь воплотить задумку Сунь Ятсена в металле и бетоне.
Над зыбучими плывунами построили густоармированные железобетонные мосты в виде колонн. Для охлаждения щебеночного полотна применили термосифоны с аммиаком в замкнутом цикле. Тяжелый бетон марки «500» заливали в арматурную опалубку при температуре +5°С.
В 350 километрах от Голмуда на высоте 4900 метров над уровнем моря был построен самый высокогорный железнодорожный тоннель в мире, получивший название Фэнхошань (тоннель Ветреного вулкана).
Несколько фактов о новой дороге:
• 1200 км связали между собой 45 станций, причём 38 не имеют персонала и обслуживаются автоматикой. Трафик тут минимальный, и заставлять людей дежурить на станциях было бы жестоко;
• перепад высот составляет 3 километра: сначала поезд поднимается до пятикилометровой высоты, а затем вновь опускается до 3,6 километровой отметки.
• 80% нового маршрута проложены по высокогорью, вечной мерзлоте и болотам.
Чтобы путешествие по высокогорным районам с их ошеломляющими пейзажами было комфортным, для Цинхай-Тибетской дороги был разработан специальный подвижной состав. Американская корпорация General Electric спроектировала для магистрали тепловозы NJ2, модифицированные для работы в высокогорных условиях, мощностью 5100 л.с. каждый. Локомотивы способны развивать скорость до 120 км/ч с составом в 15 вагонов. В зонах вечной мерзлоты скорость их движения ограничена 100 км/ч.
Вагоны для обслуживания дороги были построены на китайском заводе канадского концерна Bombardier в количестве 361 штуки (308 обычных и 53 специальных туристских). Все они фактически герметично изолированы от окружающей среды, внутри поддерживается комфортное для пассажиров давление кислорода. Стандартные вагоны разделены на привычные и нам три класса: сидячий, плацкарт и купе. Кроме того, в поездах имеются вагоны-рестораны. В большинстве случаев здесь даже не открываются двери вагонов. Для неподготовленного человека оказаться на такой высоте, где давление атмосферы составляет лишь около 35-40% от стандартного на уровне моря, представляет определенную угрозу здоровью.
Несмотря на это, приступы горной болезни, вызванные недостатком кислорода, у пассажиров случались. Для их предотвращения каждое место в вагонах оборудовано индивидуальными кислородными трубками по образцу больничных. Тонированные стекла вагонов со специальным покрытием защищают пассажиров от избыточной солнечной радиации, опять же свойственной высокогорьям.
Пропускная способность магистрали составляет восемь пар пассажирских поездов в сутки (не считая грузовых). В настоящее время Лхаса связана регулярным пассажирским движением не только с соседним «областным» центром Синином, но и с крупнейшими городами страны – Пекином и Шанхаем. В пути экспресс Пекин – Лхаса находится 44 часа.
За восемнадцать лет функционирования по дороге было перевезено более 63 млн пассажиров и 300 млн тонн грузов. Годовой пассажирооборот увеличился с 6,5 млн человек в 2006 году, когда магистраль была сдана в эксплуатацию, до 11 млн человек в 2012 году, годовой грузооборот возрос с 25 млн тонн в 2006 году до 56 млн тонн в 2012 году. Совершенно очевидно, что новая железная дорога значительно активизировала экономическое развитие Тибета и соседней провинции Цинхай. Это безусловный путь инновационного развития региона. При этом состав населения значительно изменился. Тибетцы стали меньшинством. Ханцы заселили весь Тибет.
Скептики же считают Цинхай-Тибетскую железную дорогу лишь очередным этапом постепенной китайской колонизации своеобразного автономного региона и локомотивом освоения его природных ресурсов. Геологи уже обнаружили в высокогорных районах Тибета месторождения меди, свинца и цинка, сырья, крайне необходимого бурно растущей китайской промышленности. Экологи опасаются, что наличие в крае современной железнодорожной магистрали лишь подстегнет правительство КНР к скорейшему освоению этих месторождений с непредсказуемыми последствиями для хрупкой экосистемы региона.
Впрочем, пока это лишь ничем не подтвержденные опасения.
Участки Цинхай-Тибетской дороги, проложенные на насыпи по поверхности земли, огорожены на всем их протяжении, а для перехода мигрирующих животных регулярно проложены специальные тоннели и сооружены мосты.
