只要去过西藏的朋友都知道，青藏高原铁路两旁有一根根插在地上的铁棒。

但是你知道吗？这些铁棒看似不起眼，其实每一根造价至少20万！

而且美国早已觊觎它多年，这些铁棒到底是干什么用的？

01.热棒

这些铁棒被称为“热棒”，长约2米，深插在路基下5米深的地底。

一共插植了约1.5万根，每根造价高达20万人民币。这看似昂贵，但其作用不可估量。

1956年勘探时，工程师发现青藏高原存在严重的地基冻胀问题。

寒冷季节，地基会随着冻土膨胀抬高，最大可致使路面抬高1米。一旦路轨变形，列车就很难通过。

为解决这问题，工程师设计出这种“热棒”。

它们等间距插入地下，在寒冷时会通入热水或蒸汽，融化冻土防止地基抬升。

可能会有人疑问，至于这样麻烦吗？

其实，青藏高原的自然环境十分恶劣，建造铁路十分困难，缺氧的高原反应只是平常事，冻土融化才是青藏高原的大灾难。

02.青藏高原的冻土问题

青藏高原的冻土问题根源于极端的气候条件。

这个高原地区的冻土面积高达85%，特别是格尔木到拉萨段，冻土成了铁路建设的主要难题。

这里的气温季节性变化巨大，冬季极寒，夏季炎热。这种极端的气候导致了土壤的周期性膨胀和收缩。

冻土问题的严重后果在铁路建设中显而易见。

每到冬季，土壤中的水分结冰，导致土壤体积膨胀，变得坚硬。

而在夏季，冻土融化，土壤变得松软。

这两个季节性变化会对铁路的基础结构造成严重破坏。铁路路基会发生以下问题：

变形：冻土的膨胀和收缩导致铁路路基的变形，使铁轨和路面不断下沉或移位。

破裂：冻土的冻胀作用可能导致铁路路基破裂，造成裂缝和不平整的路面。

坍塌：在极端情况下，冻土的不稳定性可能导致整个铁路路基的坍塌，使铁路无法通行，甚至引发严重的事故。

面对这一严峻的挑战，工程师们提出了多种解决方案。

经过反复的实验，热棒技术横空出世，为解决冻土问题提供了更经济和可行的方法。

这些热棒，或称热泵，以其精妙的工作原理，成功地维持了冻土的稳定状态，确保了铁路的安全性和可持续性运营。

这看似平常的热棒，是如何发挥作用的？

03.铁棒的工作原理

这些神奇的铁棒，有着令人惊叹的工作原理。

铁棒长达七米，其中有五米埋藏在地下，只有两米暴露在空气中。

这种设计保证了铁棒可以深入到冻土层中，直接影响冻土的温度，使其保持在较低的水平。

铁棒的内部是空心的，并填充有液氨。

液氨的沸点非常低，只有零下33摄氏度。

这一特性使得液氨可以在冻土内部的温度条件下发挥出神奇的作用。

当冻土内部的温度上升时，液氨开始蒸发，转化为氨气，并上升到热棒的顶部。

在那里，热棒上的散热片将热量传导到周围的空气中，使氨气冷却并凝结成液氨。

液氨由于重力作用回流到热棒的下部，准备再次进行循环。

这个循环过程保持了冻土的温度在较低水平，不论是在寒冷的冬季还是炎热的夏季。

这意味着冻土不会融化或变软，因此铁路的基础保持了结实和稳定的状态。

不过这些铁棒的造价昂贵，每根约20万美元，但与传统桥梁建设相比，它们还是节省了很高的成本。

04.热棒VS架桥

其实铁棒和桥梁的建设成本之间存在显著的对比，而且这个对比不仅在经济层面有所体现，还对铁路的长期稳定性和维护产生了深远的影响。

第一是桥梁建设成本高昂，不适用于整条铁路。

一开始，工程师们曾考虑使用桥梁来解决青藏铁路上的冻土问题。

然而，桥梁建设成本实在太高昂了，这使得无法在整条铁路上都采用桥梁作为解决方案。

高昂的建设费用限制了桥梁的使用范围，从而使得其他地段仍然面临冻土问题的挑战。

第二是铁棒的造价虽高，但节省了成本，据说省下数十亿成本。

与桥梁不同，铁棒（热棒）的造价虽然也很高，每根约20万美元，但相较于桥梁建设，它们仍然节省了大量成本。

据估计，青藏铁路的15000多根铁棒为我国节省了数十亿的建设成本。这项成本节约在长期运行中将逐渐积累，为铁路的可持续性提供了经济支持。

第三是热棒防腐材料确保长期使用，维护青藏铁路的稳定性。

在建造热棒时，我国工程师还采用了防腐材料，以确保它们在未来30年内能够完好无损。这一举措不仅延长了铁棒的使用寿命，还维护了青藏铁路的稳定性。

长期的稳定性保障使得青藏铁路能够持续运行，确保了旅客和货物的安全和顺畅运输。

正是这样惊人的技术，引得许多国家窥视，美国更是眼馋了好几年。

05.外国对铁棒的热情

被这项技术吸引的，大多都是那些拥有类似冻土层并寻求开采自然资源的国家。

美国作为一个拥有丰富石油和天然气资源的国家，面临着类似青藏高原冻土的挑战。

特别是在阿拉斯加等地，厚实的冻土层限制了资源的开采。

当美国得知我国成功应用铁棒技术来保持冻土稳定时，他们感到非常兴奋。

这项技术为美国提供了解决冻土问题的新途径，为开采自然资源提供了可能性。

不仅是美国，其他拥有类似自然条件和资源开采需求的国家也开始关注铁棒技术。

这项创新的全球应用潜力巨大，各国工程师和科学家纷纷研究如何将铁棒技术引入自己的项目中，以解决类似的冻土问题。

06.其他解决冻土方法

除了热棒技术和铺设隔热层以外，还存在其他解决冻土问题的创新方法，这些方法在青藏高原的铁路建设中发挥了重要作用。

片石通风路基是一种常见且有效的冻土问题解决方案。

它包括在路基底部铺设大量碎石块，这些石块之间的缝隙较大，能够促进通风和热量的传递。在冬季，当寒冷的风吹过时，这些石块能够从路基中带走热量，有助于保持冻土的稳定。

而在夏季，石块还能够遮挡太阳辐射，减少热量的吸收，从而降低冻土的温度。

对于地质条件较为恶劣的冻土地区，如河流、沼泽等，采用以桥带路的方法可以确保线路的稳定性。

这种方法将桥梁结构深入地下的多年冻土层中，以避免冻土的融化和变形。

这样，即使在冻土层下方存在液态水或温度波动较大的情况下，铁路仍能保持稳定。

在路基建设完成后，铺设高反射白色反光板也是一种有效的方法。

这些反射板能够很好地反射太阳光，减少夏季路基表面的热量吸收。

通过反射太阳辐射，它们有助于维持冻土的稳定状态，防止冻土融化。这是一种相对简单但高效的冻土问题解决方案。

07.铁棒：青藏铁路的勇士

通过一根根小小的铁棒，可以看出我国日益壮大的科技实力。

如今这些铁棒就像勇敢的战士一样，默默地保卫着我国的青藏铁路，确保列车在这个恶劣环境下能够顺利通行。

不难理解为什么连美国对这项设计都如此垂涎欲滴了。