高原冻土施工的重点、难点和解决方案
1.1多年冻土地区基础设计的原则
由于冻土所具有的特殊工程地质特性，因而基础类型的选择除考虑铁塔安全等级、类型外，还应考虑冻土类型、冻土环境、交通条件及人工作用便捷性等。本工程设计在多年冻土地区基础采用了保持冻土地基冻结状态和按地基融化状态的设计原则。
对于地质情况较好，基础负荷不大，环保要求高的塔位采用掏挖式基础。掏挖式基础在以往的工程中也施工过，施工工艺成熟。施工过程主要控制好坑壁坍塌、保持冻土稳定等措施。
季节性冻土地区按地基土融化状态设计为大开挖基础，主要设计基础型式有适合于冬季施工的装配式基础、锥柱基础，以及跨河及冻土地质条件极差、基础负荷大的灌注桩基础。
（1）桩基础。主要为钻孔灌注桩基础，在基础作用力较大且地质条件较差的河网地区的塔位使用钻孔灌注桩基础。相对于其它软弱地基基础而言，具有施工方便，可以保证铁塔运行安全的特点。因此在本工程的跨河地段和地质条件较差地段采用这种常规的钻孔灌注桩基础较为安全可靠和经济适用。
（2）预制装配式基础。该基础适合于非多年冻土、多年冻土地区的基岩及融区、低含冰量的冻土区、地下冰分布均匀的富冰冻土粗粒土地段及不冻胀和弱冻胀性的地基上。
（3）锥柱基础。由于锥柱基础可以通过自身的结构型式改变消除切向冻胀力，因此在季节性冻土和多年冻土地区广泛地应用，特别在多年冻土地区最大冻结深度在2～4米之间基础易于开挖成型不易垮塌的地区。
1.2多年冻土地区基础施工的关键工作
1.2.1基坑开挖：
⑴按地基土冻结状态设计的基础关键是保持土壤冻结状态，减少人为扰动；
⑵按地基土融化状态设计的基础关键是做好遮阳防雨措施以保持坑壁的稳定，并采取必要的抽水排水工作；
⑶管桩基础桩孔的成型和孔壁稳定。
1.3.2基础工程:
⑴现浇基础混凝土配合比设计、浇制、养护；
⑵预制管桩基础的安装、回填；
⑶基础辅助措施如热棒的施工技术及工艺。
1.3多年冻土地区基坑开挖基本原则
⑴按保持冻结原则设计的基础，摸清规律掌握好开挖的时机与时间，在人工开挖的条件下，对厚层地下冰、地表沼泽化或径流量大的地段基坑开挖尽量在天气较为寒冷的季节施工；若在暖季施工时采取遮阳、防晒措施，选择在气温较低的时段内快速施工。在饱冰冻土、含土冰层地段施工时，可在暖寒季交替期施工，视天气情况采取遮阳和防晒措施，能够保持冻土的稳定。
⑵按容许融化原则设计的基础，设计要求进行基底换填的按设计进行换填，设计未要求的，铺设厚不小于30的碎石垫层。对于在暖季施工融化地下水比较多的基坑，需要采取抽水排水措施，为防止坑壁坍塌应采取挡土板、钢筒或混凝土护壁措施。
⑶基坑一般采用爆破方式进行开挖（可可西里保护区视时间而定，要避开动物迁徙的季节），爆破作业采用松动爆破或预裂爆破（药量按冻土爆破设计原则控制）。基坑从开挖到下桩（浇制）要连续，必须突出“快”字。
⑷桩基础开挖视地质情况采取人工掏挖和机械旋挖相结合的方式。
2多年冻土地区基坑开挖技术措施
2.1各类基础基坑开挖主要施工方法见表2－1
2.2 施工准备
2.1.1 施工前应仔细核对设计文件，全面调查与核实杆塔位的地质及地形，发现与设计不符的情况，立即上报处理。
2.1.2 按照设计要求，结合桩位所处地形合理规划施工便道及施工场地。针对送电线路施工的特点，应遵循不破坏施工场地周围植被、不扰动基坑周围冻土的原则。
2.3 基坑开挖的一般要求
2.3.1 按保持冻结原则设计的基础，在厚层地下冰、地表沼泽化或径流量大的地段基坑开挖尽量在寒季施工；在暖季施工时应采取遮阳防雨措施，选择在气温较低的时段快速施工。
2.3.2 按容许融化原则设计的基础，也尽量选择在寒季开挖，对于不可避免
的需在暖季施工的基坑，在做好遮阳防雨措施的同时，必要时还要做好抽水排水、以及防止坑壁坍塌的防护措施。
2.3.3人工挖掘预制装配式基础时可采用小炮松动爆破和风镐联合的方式进行基坑开挖。在寒冷的冬季也可用牛粪（或煤砖）在坑中心围火局部融化的方式进行开挖。
各类基础基坑开挖施工方法一览表表2-1
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2.3.4 人工大开挖基础也可采用也可松动爆破和风镐联合的方式进行基坑开挖，药量按冻土爆破设计原则控制。炮孔可用人工打钎成孔和麻花钻机械成孔。炸药可使用黑色炸药、硝铵炸药，严禁使用甘油类炸药。基坑开挖宜分段进行，开挖作业要连续，必须突出“快”字。
2.3.5 当冻土采用爆破法施工时，施工地点离建筑物、公路、铁路的距离应符合或大于《土方与爆破工程施工及验收规范》（201）的有关规定。
2.3.6 为避免污染基坑周围的环境，坑内弃土应全部置于塑料编织布上，并置于离基坑边缘的距离不小于常温下规定的距离加上弃土堆的高度的地点。对于植被茂盛的地点，需将原植被集中收集并加以养护，待基础完工后重新覆盖在基坑上，以保持原始地貌。
2.3.7基坑开挖预留300以上防冻层，待浇筑前基坑操平时再挖至设计深度，以避免气温上升冻土解冻后造成不均匀下沉。
2.3.8基础坑开挖后，若不能及时浇筑时则在坑底铺盖厚度不小于1m的稻草帘等保温、防冻。
2.4 特殊基坑的开挖
2.4.1 泥水坑的开挖
对于在饱冰冻土地带施工，由于气温、地温及施工扰动引起冻土融化而造成坑内大量积水，尤其是基坑为细粒土质的，要制定专门的技术方案。
⑴对不塌方且渗水速度较慢的水坑，可采用人工掏挖，挡土板或钢筒护壁的施工方法，挖至设计深度后，立即进行混凝土浇
制或吊装预制管桩。
⑵对于渗水较快的水坑，采用人工掏挖，挡土板或混凝土护壁的施工方法，同时必须选用合适的抽水设备排水，边排水边挖至设计深度。
⑶对于渗水量大且坑壁坍塌的大开挖基坑，开挖时必须使用挡土板加以支撑。开挖时先开口挖下0.3～0.5m，然后在坑壁四周设水平横撑木，将挡板由横撑木及坑壁间插下，边插边打，横撑木间距视土质而定，一般为0.8～1.0m。挡板顶端要有防止打裂的措施，若使用钢板挡土板则更好。挖掘过程中是边挖边下挡土板，要注意观察挡板有无变形及断裂危险。若发现异常应及时更换或者在横撑上加水平顶杠，增强挡土板骨架的刚度。确保挖坑深度达到设计要求。
2.4.2 桩基坑的开挖
本工程桩基础应用于具有强冻胀的低温高含冰量多年冻土区，具有对冻土的热扰动较小的优点。根据本工程的具体地质条件，在冻土环境、地质情况相对较好的情况下采用人工开挖的方式必要时辅以混凝土或钢筒护壁的施工方法。在冻土环境恶劣，人工开挖可能导致冻土不可恢复的扰动的情况下采用钻机开挖干法成孔的施工技术。对于冻土融化基坑内部水量较大的，需要采取排水措施。坑口采用钢板护壁的施工方案。
2.5 需要采取的措施
2.5.1 对于预制装配式基础，视地形情况采取吊车
吊装就位的方式。
2.5.2 对于现浇基础关键是混凝土配合比设计、
原材料保温加热、混凝土浇制、养护。
2.5.3 对于设计对基础有辅助措施的按设计进行。
2.6 施工工器具及机械选择：
2.6.1 根据送电线路基础施工的实际情况及本工程的特点，基坑土石方开挖机具见表2-2：
2.6.2基础施工工器具
3 多年冻土地区基础施工技术措施
3.1 高原多年冻土条件下混凝土的特点
3.1.1 常年低温、负温，混凝土强度增长慢。
3.1.2 四季及昼夜温差较大，混凝土受正、负温影响。同时风速大，刮风时间长，易造成混凝土水分蒸发、失水而造成风蚀破坏。
3.1.3 在混凝土硬化初期，若不保温，易造成水化停止，强度停止发展，混凝土表明出现龟裂，甚至更大裂缝。
3.1.4 一年四季及昼夜间温度梯度较大，出现正、负温交替变化频繁，因而冻和融交替频繁，易造成混凝土结构的疲劳破坏。
3.2冻土环境对混凝土的特殊要求
3.2.1 超塑化。要求在坍落度达200的条件下，保温不泌水不离析，便于施工，易于密实。
3.2.2 负温早强性能。要求在单位胶凝材料用量相同的条件下，混凝土在规定温度为-20℃的条件下， 7d和28d龄期的抗压强度比同期基准混凝土分别提高20%～40%和10%～20%。
3.2.3 对冻土层的热扰动要小。要求当入模温度在5℃左右时，离基坑表面20处冻土的最大温升为3℃，离基坑1m处冻土
的最大温升为0.66℃，离基坑表面2m处的最大温升为0.21℃（不考虑环境温度影响因素）。
3.2.4 坍落度保持适宜。要求当初始坍落度为200～210时，1h后混凝土的坍落度要求保持在170～180。
3.2.5 凝结时间适宜。要求凝结时间差要求一般在30～60。
3.2.6 使用温度范围广。要求可满足本工程沿线不同季节、不同使用环境条件的混凝土的施工，适用温度范围为-20～10℃。
3.2.7 抗风蚀性能。
3.3 高原冻土环境下混凝土的施工技术措施
3.3.1 原材料
拌制混凝土的原材料必须符合下列要求：
（1）水泥。施工用的水泥优先采用硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥，其性能应符合《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》（175-99）的规定。应选择适宜低水灰比特性的水泥，有针对性地选择活性高、水化热大的水泥品种，其性能应符合相关标准的规定。进场的每批水泥（100t为一批，不足100t按一批计），必须具有厂家出具的质量合格检验报告，并经过复检合格后方可使用。储存期超过3个月的水泥必须经过复检合格后方可使用。储存期间因受潮结块的水泥不得使用。
（2）骨料。骨科的品质除应满足10210—2001的规定外，砂的含泥量不得超过3%，石子的含泥量不得超过1%，石子的针片状颗粒总含量不得超过10%。在条件许可的情况下，应优先选用含泥量小、针片状颗粒含量少、压碎指标值小的非碱活性连续级配砂石。
（3）拌合水。拌制混凝土用水应满足10210—2001的规定；不得使用含有超量42-、2+、C1-的水搅拌混凝土。
（4）外加剂。根据不同种类混凝土的物理、力学性能和长期耐久性能的要求，基础混凝土所用的外加剂应选用具有如下多重效能的复合高效外加剂：
一是高效减水。能保证在混凝土的流动满足施工要求的前提下，最大限度地降低混凝土的水灰比和单方拌合用水量，从而提高混凝土的一系列耐久性能，有效降低混凝土的水化热温升。
二是早强。可促进水泥的水化反应，提高混凝土早期抵抗冰晶冻融应力破坏的能力。
三是防冻。可降低混凝土毛细孔中水的冰点，转变冰晶的晶形结构，从而有效地抑制或降低毛细水冰晶应力的破坏作用。
四是引气。可在混凝土中引入分布均匀的封闭小孔，可以有效地缓冲冻融过程中冰晶应力对混凝土造成的疲劳破坏作用。
五是增实。可以细化水泥石的孔结构，从而进一步改善混凝土的抗渗性、抗冻性以及其它耐久性能。混合材料的掺入亦可适当降低混凝土水化热。
六是保坍。即可适当延长混凝土的初凝时间，又能明显缩短混凝土的初、终凝时间差，因而既能减少混凝土在拌和及浇制过程中的坍落损失，又能保证一旦浇灌完毕，混凝土能迅速凝结硬化，从而获得足够的抗冻临界强度。
3.3.2 配合比
（1）必须根据不同冻土地段、不同环境条件、不同温度范围以及不同地质条件的具体要求进行混凝土配合比设计，并经过
各地冻土 xx 【冻土带范围】： 我国冻土带主要分布在北纬 30 度以北的广大地区，此线以南几乎不见冻土。西部川陕地区由于山脉地形屏障，北纬 33 度以南未出现过冻土现象。 【主要测站最大冻土xx】 xx5 厘米； xx至 xx 一线 8-10 厘米； 合肥 11 厘米； xx—xx45 厘米； xx85 厘米； xx—银川 103 厘米； xx、xx120 厘米以上； xx200 厘米； xx150 厘米； xx、大连 90 厘米。 【冻土 xx 的影响】 冻土气象观测资料对建筑、工程施工、交通运输和农田水利建设都具有重 要意义。在季节性冻土地区埋设输油管道和自来水管等地下管道时，需在冬季 采取加热或绝热措施，或者深埋至最大冻土层以下，以免有冻裂的危险，但过 深则会造成人力、物力的浪费；房屋地基也要在最大冻土深度以下，以保证坚 固安全；春季冻土融化使道路返浆，不便行走和运输、并对农业生产和人民生 活造成重大影响。冻土最深的地方是在大兴安岭北部、新疆和青藏高原，例 如，内蒙古的二连浩特和新疆的乌恰都在300 厘米以上，位于新疆天山腹地的和静县巴音布鲁克气象站，曾记录到 439 厘米的深度，是我国冻土记录中的冠军。
在高山或高原上的冻土，有些年份常延至盛夏才能融化，还有至9 月份未 化完的，新的一年的冻土过程又开始了，实际上这些地区已逐渐向永久冻土层 过渡。 大约在年平均气温低于—5 度，便会有永冻土存在，青藏公路昆仑山北坡、西藏北部安多地区永久冻土层厚达 80—100 米； 山西省海拔 2896 米的五台山气象站 1976 年修建上山公路，在顶段一米深 也有经夏不化的永冻土存在。 我国 xx 面积约有 214."8 万平方公里，主要集中在青藏高原和大小兴安岭地区。
冻土是一种特殊的、低温易变的自然体，会给各类工程造成冻胀和融沉的问题。在寒季，冻土像冰一样冻结，并且随着温度的降低体积发生膨胀，建在上面的路基和钢轨就会被膨胀的冻土顶得凸起；到了夏季，冻土融化体积缩小，路基和钢轨又会随之凹下去。冻土的冻结和融化反复交替地出现，路基就会翻浆、冒泥，钢轨出现波浪形高低起伏，对铁路运营安全造成威胁，其特殊性和复杂性在世界上独一无二。世界上几个冻土大国俄罗斯、美国、加拿大等都为解决冻土技术难题付出了艰辛的努力。中国在冻土研究方面起步较晚，在20世纪八十年代中期以前，中国的冻土研究基本上继承了前苏联在多年冻土方面研究的经验和理论。 青藏铁路创了两个世界之最：世界上海拔最高的铁路，全线经过海拔4000米以上地段有965公里；同时它也是世界铁路工程史上穿越多年冻土最长的铁路，达到了550公里。在冻土区修建铁路是一个世界性技术难题，对施工技术和施工能力是严峻的挑战 青藏铁路建设中的冻土难题 (2007-09-17 10:46:33) 转载 标签： 教育杂谈 多年冻土、高寒缺氧、生态脆弱是青藏铁路建设中无法回避的三大难题，其中多年冻土尤为关键，是最难啃的一块骨头。如今，青藏铁路即将全线通车试运营，这无疑表明，中国已解决了铁路穿越多年冻土地带的工程技术难题。 据了解，冻土在寒季就像冰一样冻结，随着温度的降低体积会发生膨胀，建在上面的路基和钢轨就会被“发胖”的冻土顶得凸起；到了夏季，融化的冻土体积缩小，路基和钢轨又会随之凹下去。冻土的冻结和融化反复交替地出现，路基就会翻浆、冒泥，钢轨会出现波浪形高低起伏，对铁路运营安全造成威胁。 据有关专家介绍，冻土虽然在加拿大、俄罗斯等国家也存在，但他们是属高纬度冻土，比较稳定。而青藏铁路纬度低，海拔高，日照强烈，加上青藏高原构造运动频繁，且这里的多年冻土具有地温高、厚度薄等特点，其复杂性和独特性举世无双。 针对这种情况，青藏铁路有111公里线路铺设了一种特殊的路基，即在土路堤底部填筑一定厚度片石，上面再铺筑土层的路基。这种多孔隙的片石层通风路基为国内首创。它是效果较佳的保护冻土措施，好似散热排风扇，冬季从路堤及地基中排除热量，夏季较少吸收热量，起到冷却作用，能降低地基土温度0.5 摄氏度以上。 全长11.7公里的青藏铁路清水河特大桥横架在可可西里冻土区，它是一种以桥代路的保护冻土措施，铁轨飞架而过可以不惊扰冻土。青藏铁路中这种以桥代路桥梁达156.7公里，占多年冻土地段的四分之一。据称，如此大规模采取以桥代路措施，在世界上也是首次。
高原冻土区路基施工技术措施 一、高原多年冻土区路基施工的主要特点： 多年冻土区现存的自然环境和生态环境是地质历史时期的产物，是由古代和近代地质地貌过程和气候条件所决定的。 特点一：在不破坏多年冻土区现存的自然环境和生态环境的前题下，多年冻土是稳定的，但如果多年冻土被破坏，地基多年冻土将产生衰退，甚至融化，路基地基将受到严重影响。 特点二：多年冻土区路基受施工季节影响较大，应尽量减少季节对多年冻土的热干扰。 特点三：水对路基地基影响较普通地区大。水携带的热量较空气要大得多，水在路基工程附近的聚集，对路基地基多年冻土的热干扰很大，甚至引起多年冻土大量融化。 特点四：多年冻土工程地质条件十分复杂，在不大的范围内，各种工程类型的多年冻土可能均有分布。 特点五：本工程地处青藏高原，冻结期较长，最长达七个月。特点六：多年冻土区路基工程受不均匀冻胀和热融下沉影响较大。 二、高原多年冻土区路基施工技术措施： 根据高原多年冻土区路基的特点，总结相关工程施工的经验和教训，对多年冻土路基必须采取相应技术措施。 技术措施一：路基施工中，为减小路基热融下沉，应注意减少填料蓄热对地基多年冻土的影响；路堤较高时，宜分两次填筑；高温多
年冻土地段路堤宜在暖季时期填筑。路堑开挖后，基底换填层下的卵碎石土工作垫层对减少路基冻胀和融沉有重要作用，所以在施工中应认真作好工作垫层。基于多年冻土区路基工程的特殊性，多年冻土区路基工程必须满足在抗冻胀、抗融沉方面的特殊要求。 技术措施二：多年冻土区路基施工应充分重视多年冻土环境保护和环境保护工程的施工，严格按环保要求组织施工。为满足环境和路基稳定要求，防止因周围环境的冻土被破坏，致使热融发生扩散而危及铁路路基稳定，要求青藏铁路取土场应离开路基500m以上，且必须由环保部门指定。施工时尽量采用移挖作填的办法解决填料，充分利用弃碴和路堑挖方。 技术措施三：针对路基不同的施工部位，宜选择合适的施工季节。高含冰量多年冻土分布地区，路堑开挖将高含冰量多年冻土直接暴露在大气中和阳光下，多年冻土的热状态受到严重干扰，高含冰量冻土的融化，甚至可使施工无法进行，所以高含冰量多年冻土路堑的开挖选择在寒冷季节，暴露的多年冻土不会融化，相反，多年冻土的温度还会下降，有利于多年冻土的稳定。 基底和边坡的换填应在暖季初期完成，这时填料的畜热较少，对边坡和基底多年冻土的热干扰较小。 高温高含冰量多年冻土地段路堤的填筑宜在暖季早期进行，这时多年冻土上的活动层尚未完全融化，而填料的蓄热又较少，地基高温高含冰量多年冻土可得到有效的保护，对路堤的稳定是十分有利的。
青藏铁路高原冻土施工技术及环境保护 --- 辛卫（主讲） 为贯彻铁道部党组提出的“高起点、高标准、高质量”修好青藏铁路，保护好每个青藏铁路参建员工的身体健康，预防和减少高原病发生，真正体现“以人为本、科技先导、环境保护、机械化快速施工” 的施工组织原则,作为我们每个参建员工来说，都必须对青藏铁路施工技术及青环境保护进行学习，并运用于施工生产过程中去。 下面就对青藏铁路高原冻土施工技术及环境保护作概括讲述：一、青藏铁路高原冻土施工技术 1、青藏铁路格拉段概况 青藏铁路由青海省省会西宁至西藏自治区首府拉萨，全长1963 公里，其中西宁至格尔木段（长845 公里）已于1984 年交付临管运营。 格尔木?拉萨简称格拉段，为新建单线I级铁路，全长1118公 里（青海省境内564 公里，西藏自治区境内554 公里），该段处在世界上海拔最高、气候条件恶劣的青藏高原腹地，线路北起青海省西部重镇格尔木市，基本沿青藏公路南行，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，经安多县、那曲地区、当雄县到拉萨市。沿线地质构造复杂，经过连续多年冻土地区553.758 公里（多年冻土北界位于西大滩断陷盆地，南界位于安多谷地），主要存在高原冻土、高地震烈度及活动断层等工程地质问题，在建设过程中将面临三大技术难题：高原缺氧、多年冻 土、环境保护。
2、冻土学基础理论 （ 1 ）基本概念 冻土是指处于o °c以下，并含有冰的岩石和土体。包括多年冻土（指冻结状态维持在二年或二年以上的冻土）和季节冻土（指冬季冻结，来年夏季融化，冻结状态维持在二年以下的土体）。 季节融化层是指每年暖季融化、寒季冻结的多年冻土上部覆盖层。 季节冻结层是指每年寒季冻结、暖季融化的土层。 多年冻土上限是指多年冻土顶面的埋藏深度。 多年冻土下限是指多年冻土底面的埋藏深度。 多年冻土人为上限是指工程建筑物修建和运营后，多年冻土新形成的上限。 （2）不良冻土地质现象： A、冰椎：多年冻土区地下水或河流封冻后地下（河水）流出地表形成的椎状或盾状冰体。 B、冻胀丘；多年冻土区地下水在冻结土层下聚集冻结，形成透镜状厚层冰体，将地表隆起形成丘状的土丘。 C、热融湖塘：由人为作用或自然作用引起高含冰量多年冻土融化下沉所形成的积蓄水的洼地。 D 、热融滑坍：高含冰量冻土分布在平缓山坡，由于人为破坏坡 脚，高含冰量冻土暴露融化，上覆土层失去支撑而坍塌，与融化泥水混合顺坡向下滑动的坡面坍滑现象。 E、沼泽湿地：多年冻土区某些植被覆盖良好的山前平缓低地或洼地，由
青海省高原冻土区路基施工技术简析 发表时间：2017-09-20T15:52:29.673Z 来源：《防护工程》2017年第11期作者：飞常生 [导读] 首先选择洁净、耐冻、无级配、无风化、无水锈和裂纹的石料，片块石粒径应在20～40cm范围内为宜。 青海地方铁路建设投资有限公司青海西宁 810000 摘要:近几年，国家不断加大对青海省的交通基础设施建设力度与投资，在交通状况与日俱进的发展同时，施工管理与施工技术的难题也在不断的更新，新工艺、新设备、新材料、新技术也同样需要不断的更迭。青海部分地区属高海拔常年冻土区，路基病害因当地的地质、气候、水文等条件的影响频繁出现，比如季节性的不均匀冻融沉陷。为了更好的减少常年冻土区路基后期维修投资，以下简述两种在青海省共和至玉树高速公路建设中在高海拔（平均海拔4300米以上）应用到的防止冻土区路基沉陷的特殊路基施工工艺、参数及材料等方面的问题。 关键词：高原；冻土区；路基施工；技术简析 1片石通风路基的施工及应用（适用于饱冰、富冰冻土区路段） 1.1材料准备 首先选择洁净、耐冻、无级配、无风化、无水锈和裂纹的石料，片块石粒径应在20～40cm范围内为宜，片块石最小边长宜大于20cm，石料强度不小于30MP，空隙率不宜小于25％，且空隙内不得充填碎石或其它杂物；压碎值不大于25％。其中，片石应该在料场加工至合格粒径后运至施工现场。 1.2基底处理 在不通过水草沼泽时填筑30cm的砂砾或石渣，通过水草沼泽时填筑50 cm的砂砾或石渣，冲击碾压入地面，冲击碾压后上部填筑30cm 厚的砂砾。 1.3填筑片块石 填筑1.2米厚片块石层并用重型振动压路机压实，填筑片块石时按水平分层、先低后高、先两侧后中央后卸式投片块石，石料用机械（推土机或挖掘机）整平，对于个别不平整处，人工用小石块找平。填料要一次性倒够，尽量一次性填筑到设计层高。 1.4碾压 片块石路基的压实应采用重型振动压路机或冲击式压路机，碾压遍数一般不应少于6～8次；碾压的纵向行与行之间应宜重叠0.5m左右，前后相邻区段应重叠2.0m以上；压路机的线压力应与片块石的抗压强度极限相匹配，避免使片块石破碎和挤压破坏骨架结构。 1.5填筑碎砾石过渡层 在填筑片块石全宽范围内填筑碎砾石过渡层，严格控制碎砾石最小粒径，以防止漏入倾填片块石路基中，影响通风降温效果。填筑后碾压按石质路堤控制压实度和平整度。其上铺设透水土工布并填筑10 cm厚的砂砾，然后铺设抗拉强度大于80KN/M，延伸率小于等于3%的土工格栅，采用双向塑钢土工格栅，且宽度不小于4米，连接处绑扎后采用U型钢钉固定，钢钉按纵横向2米布设。 1.6应用原理 冻土区片块石路基的主要工作原理在于其冷季时的自然对流降温效应，减少下部冻土通过沥青路面吸热量的增加。暖季时有效缓冲地表辐射的热量从而保证冻土的稳定性。 2热棒技术在冻土路基中的施工及应用 热棒技术在青海省共和至玉树高速公路项目中已经多处被应用，共和至玉树公路建设周期已经长达6年，一期工程中热棒技术在巴颜碦拉山冻土区已经工作了3年多，截止2016年使用热棒技术的冻土路段并无任何明显的冻融沉降现象，而未使用前此路段为路基路面病害重发区。 2.1热棒的工作原理 热棒制冷技术实际上是一种液汽相的转换对流循环来实现热量传输的系统，其传热能力强，传热温差小，均温性能好，单向传热等特点，它由一根密封的钢管组成，管的上部装有散热叶片，称为冷凝段，管部竖直于大气中，管底蒸发段埋入冻土中。当外部空气温度低于地基多年冻土温度时，热棒即开始工作，蒸发段的液体工质吸热蒸发成气体在压差的作用下上升至冷凝段，与管壁接触冷凝成液体返回蒸发段，如此循环将地下热量传至大气中，从而保持冻土的常温。当外界温度高于地下温度时，热棒因管内工质的物理性能无法进行液汽转换而自动停止工作。 热棒的间距主要是根据其制冷的有效半径确定的。其有效半径在2m左右，依据对地基处治的要求不同，热棒的间距一般为有效半径的 1.0至 2.5倍。 2.2热棒的施工工艺 2.2.1施工准备 工程施工前，应对主要材料和机具及劳动力等进行充分准备，并作出合理安排。 2.2.2钻孔 根据热棒施工工序要求，垂直和斜置热棒待路基整治改建结束以后，在路基两侧边坡上稍作平整处理，利用工程钻机，施工钻孔，为热棒吊装作好准备。 2.2.3热棒埋置点定位 依据设计要求采用经纬仪放样定位，平整场地，立起钻架，准备开钻； 2.2.4钻机固定 一般采用较简单的地锚固定法，在地层较复杂，特别难钻，钻机震撼较大的情况下，必须采用钢绳固定或支架支撑； 2.2.5热棒埋置角度控制
高原冻土施工技术措施 二、高原多年冻土区路基施工的主要特点： 多年冻土区现存的自然环境和生态环境是地质历史时期的产物，是由古代和近代地质地貌过程和气候条件所决定的。 特点一：在不破坏多年冻土区现存的自然环境和生态环境的前题下，多年冻土是稳定的，但如果多年冻土被破坏，地基多年冻土将产生衰退，甚至融化，路基地基将受到严重影响。 特点二：多年冻土区路基受施工季节影响较大，应尽量减少季节对多年冻土的热干扰。 特点三：水对路基地基影响较普通地区大。水携带的热量较空气要大得多，水在路基工程附近的聚集，对路基地基多年冻土的热干扰很大，甚至引起多年冻土大量融化。 特点四：多年冻土工程地质条件十分复杂，在不大的范围内，各种工程类型的多年冻土可能均有分布。
特点五：本工程地处青藏高原，冻结期较长，最长达七个月。 特点六：多年冻土区路基工程受不均匀冻胀和热融下沉影响较大。 四、高原多年冻土区路基施工技术措施： 根据高原多年冻土区路基的特点，总结相关工程施工的经验和教训，对多年冻土路基必须采取相应技术措施。 技术措施一：路基施工中，为减小路基热融下沉，应注意减少填料蓄热对地基多年冻土的影响；路堤较高时，宜分两次填筑；高温多年冻土地段路堤宜在暖季时期填筑。路堑开挖后，基底换填层下的卵碎石土工作垫层对减少路基冻胀和融沉有重要作用，所以在施工中应认真作好工作垫层。基于多年冻土区路基工程的特殊性，多年冻土区路基工程必须满足在抗冻胀、抗融沉方面的特殊要求。 技术措施二：多年冻土区路基施工应充分重视多年冻土环境保护和环境保护工程的施工，严格按环保要求组织施工。为满足环境和路基稳定要求，防止因周围环境的冻土被破坏，致使热融发生扩散而危及铁路路基稳定，要求青藏铁路取土场应离开路基500m以上，且必须由环保部门指定。施工时尽量采用移挖作填的办法解决填料，充分利用弃碴和路堑挖方。 技术措施三：针对路基不同的施工部位，宜选择合适的施工季节。高含冰量多年冻土分布地区，路堑开挖将高含冰量多年冻土直接暴露在大气中和阳光下，多年冻土的热状态受到严重干扰，高含冰量冻土的融化，甚至可使施工无法进行，所以高含冰量多年冻土路堑的开挖选择在寒冷季节，暴露的多年冻土不会融化，相反，多年冻土的温度还会下降，有利于多年冻土的稳定。 基底和边坡的换填应在暖季初期完成，这时填料的畜热较少，对边坡和基底多年冻土的热干扰较小。 高温高含冰量多年冻土地段路堤的填筑宜在暖季早期进行，这时多年冻土上的活动层尚未完全融化，而填料的蓄热又较少，地基高温高含冰量多年冻土可得到有效的保护，对路堤的稳定是十分有利的。 技术措施四：由于水对路基地基多年冻土的热干扰很大，甚至引起多年冻土大量融化。防止地表水、地下水与地基多年冻土接触是维护地基多年冻土稳定的关键。路基施工前必须预先做好临时排水系统，并将临时排水和永久性排水系统统筹考虑，以减少对施工地段地表的破坏，保护好多年冻土环境。 技术措施五：针对多年冻土区工程地质条件的复杂性，在路基工程开工前，应做好冻土工程地质资料的核对工作。高含冰量多年冻土分布以及不良冻土现象分布地段，采取利用通风路基技术，加设保温盲沟，加设防水保温护道，铺设土工格栅等措施来保障路基稳定。 通风路基是采取在路堤基底用重型压路机压实后，直接在基底面上埋设钢筋混凝土通风管或码砌1m厚无风化片石，最后在钢筋混凝土通风管或码砌片石顶上封一层过
高原冻土施工的重点、难点和解决方案 一、高原冻土施工措施 1、冻土学基础理论 （1）基本概念 冻土是指处于0℃以下，并含有冰的岩石和土体。包括多年冻土（指冻结状态维持在二年或二年以上的冻土）和季节冻土（指冬季冻结，来年夏季融化，冻结状态维持在二年以下的土体）。季节融化层是指每年暖季融化、寒季冻结的多年冻土上部覆盖层。季节冻结层是指每年寒季冻结、暖季融化的土层。多年冻土上限是指多年冻土顶面的埋藏深度。多年冻土下限是指多年冻土底面的埋藏深度。多年冻土人为上限是指工程建筑物修建和运营后，多年冻土新形成的上限。 （2）不良冻土地质现象： A、冰椎：多年冻土区地下水或河流封冻后地下（河水）流出地表形成的椎状或盾状冰体。 B、冻胀丘；多年冻土区地下水在冻结土层下聚集冻结，形成透镜状厚层冰体，将地表隆起形成丘状的土丘。 C、热融湖塘：由人为作用或自然作用引起高含冰量多年冻土融 化下沉所形成的积蓄水的洼地。 D、热融滑坍：高含冰量冻土分布在平缓山坡，由于人为破坏坡 脚，高含冰量冻土暴露融化，上覆土层失去支撑而坍塌，与融化泥水混合顺坡向下滑动的坡面坍滑现象。 E、沼泽湿地：多年冻土区某些植被覆盖良好的山前平缓低地或洼地，由于地下水的出露和多年冻土层的隔水作用，使之积水而成的潮湿地段。
F、厚层地下冰：指分布于多年冻土上限附近的一种含土冰层。冰中的土块似悬浮于冰中。 2、沿线冻土分布 该项目位于位于青海省海南州共和县恰卜恰镇同德路以南，环城东路至次汗素桥以西，次汗素村西山以东，平均海拔在 2800 米以上的。本项目建设地点每年有部分时间为冰冻期 3、高原多年冻土区工程施工特点 本工程施工具有施工工期短、劳动效率低下、施工条件艰苦、生态环境十分脆弱和环保意识强等特点。 4、高原多年冻土区工程施工技术要求 （1）施工前做好多年冻土工程地质核查工作，如果与设计不符，及时通知业主申请变更。 （2）施工时重视多年冻土环境保护工作，严格按照设计进行土石方施工。 （3）路基工程施工采用“机械化为主，人工为辅”的施工方式。 （4）为减少施工对多年冻土的水状况影响，必须贯彻“先排水、后主体”的施工原则。排水包括永久性排水和临时排水。 （5）路基防护工程根据路基成型情况及时安排施工，尽量缩短裸露时间，防止雨水冲刷边坡造成水土流失。 （6）高原多年冻土区桥涵基础施工技术关键：明挖基础施工采用“基坑爆破一次成型，机械化快速开挖”工艺，严禁拉槽式开挖，基坑开挖后及时进行施工和回填，缩短暴露时间，减少多余热量进入多年冻土从而影响其热稳定性；孔桩基坑主要采用旋挖钻机施工工艺，尽量减少施工热扰动；基础混凝土一般采用低温早强耐久性混凝土，
高原冻土施工技术措施 冻土的描述定名和融沉性等级分类 多年冻土区现存的自然环境和生态环境是地质历史时期的产物，是由古代和近代地质地貌过程和气候条件所决定的。 特点一：在不破坏多年冻土区现存的自然环境和生态环境的前题下，多年冻土是稳定的，但如果多年冻土被破坏，地基多年冻土将产生衰退，甚至融化，路基地基将受到
严重影响。 特点二：多年冻土区路基受施工季节影响较大，应尽量减少季节对多年冻土的热干扰。 特点三：水对路基地基影响较普通地区大。水携带的热量较空气要大得多，水在路基工程附近的聚集，对路基地基多年冻土的热干扰很大，甚至引起多年冻土大量融化。 特点四：多年冻土工程地质条件十分复杂，在不大的范围内，各种工程类型的多年冻土可能均有分布。 特点五：本工程地处青藏高原，冻结期较长，最长达七个月。 特点六：多年冻土区路基工程受不均匀冻胀和热融下沉影响较大。 四、高原多年冻土区路基施工技术措施： 根据高原多年冻土区路基的特点，总结相关工程施工的经验和教训，对多年冻土路基必须采取相应技术措施。 技术措施一：路基施工中，为减小路基热融下沉，应注意减少填料蓄热对地基多年冻土的影响；路堤较高时，宜分两次填筑；高温多年冻土地段路堤宜在暖季时期填筑。路堑开挖后，基底换填层下的卵碎石土工作垫层对减少路基冻胀和融沉有重要作用，所以在施工中应认真作好工作垫层。基于多年冻土区路基工程的特殊性，多年冻土区路基工程必须满足在抗冻胀、抗融沉方面的特殊要求。 技术措施二：多年冻土区路基施工应充分重视多年冻土环境保护和环境保护工程的施工，严格按环保要求组织施工。为满足环境和路基稳定要求，防止因周围环境的冻土被破坏，致使热融发生扩散而危及铁路路基稳定，要求青藏铁路取土场应离开路基500m 以上，且必须由环保部门指定。施工时尽量采用移挖作填的办法解决填料，充分利用弃碴和路堑挖方。 技术措施三：针对路基不同的施工部位，宜选择合适的施工季节。高含冰量多年冻土分布地区，路堑开挖将高含冰量多年冻土直接暴露在大气中和阳光下，多年冻土的热状态受到严重干扰，高含冰量冻土的融化，甚至可使施工无法进行，所以高含冰量多年冻土路堑的开挖选择在寒冷季节，暴露的多年冻土不会融化，相反，多年冻土的温度还会下降，有利于多年冻土的稳定。 基底和边坡的换填应在暖季初期完成，这时填料的畜热较少，对边坡和基底多年冻土的热干扰较小。 高温高含冰量多年冻土地段路堤的填筑宜在暖季早期进行，这时多年冻土上的活动层尚未完全融化，而填料的蓄热又较少，地基高温高含冰量多年冻土可得到有效的保护，对路堤的稳定是十分有利的。 技术措施四：由于水对路基地基多年冻土的热干扰很大，甚至引起多年冻土大量融化。防止地表水、地下水与地基多年冻土接触是维护地基多年冻土稳定的关键。路基施
高原冻土施工的重点、难点和解决方案 1.1多年冻土地区基础设计的原则 由于冻土所具有的特殊工程地质特性，因而基础类型的选择除考虑铁塔安全等级、类型外，还应考虑冻土类型、冻土环境、交通条件及人工作用便捷性等。本工程设计在多年冻土地区基础采用了保持冻土地基冻结状态和按地基融化状态的设计原则。 对于地质情况较好，基础负荷不大，环保要求高的塔位采用掏挖式基础。掏挖式基础在以往的工程中也施工过，施工工艺成熟。施工过程主要控制好坑壁坍塌、保持冻土稳定等措施。 季节性冻土地区按地基土融化状态设计为大开挖基础，主要设计基础型式有适合于冬季施工的装配式基础、锥柱基础，以及跨河及冻土地质条件极差、基础负荷大的灌注桩基础。 （1）桩基础。主要为钻孔灌注桩基础，在基础作用力较大且地质条件较差的河网地区的塔位使用钻孔灌注桩基础。相对于其它软弱地基基础而言，具有施工方便，可以保证铁塔运行安全的特点。因此在本工程的跨河地段和地质条件较差地段采用这种常规的钻孔灌注桩基础较为安全可靠和经济适用。 （2）预制装配式基础。该基础适合于非多年冻土、多年冻土地区的基岩及融区、低含冰量的冻土区、地下冰分布均匀的富冰冻土粗粒土地段及不冻胀和弱冻胀性的地基上。 （3）锥柱基础。由于锥柱基础可以通过自身的结构型式改变消除切向冻胀力，因此在季节性冻土和多年冻土地区广泛地应用，特别在多年冻土地区最大冻结深度在2～4米之间基础易于开挖成型不易垮塌的地区。 1.2多年冻土地区基础施工的关键工作 1.2.1基坑开挖：
⑴按地基土冻结状态设计的基础关键是保持土壤冻结状态，减少人为扰动； ⑵按地基土融化状态设计的基础关键是做好遮阳防雨措施以保持坑壁的稳定，并采取必要的抽水排水工作； ⑶管桩基础桩孔的成型和孔壁稳定。 1.3.2基础工程: ⑴现浇基础混凝土配合比设计、浇制、养护； ⑵预制管桩基础的安装、回填； ⑶基础辅助措施如热棒的施工技术及工艺。 1.3多年冻土地区基坑开挖基本原则 ⑴按保持冻结原则设计的基础，摸清规律掌握好开挖的时机与时间，在人工开挖的条件下，对厚层地下冰、地表沼泽化或径流量大的地段基坑开挖尽量在天气较为寒冷的季节施工；若在暖季施工时采取遮阳、防晒措施，选择在气温较低的时段内快速施工。在饱冰冻土、含土冰层地段施工时，可在暖寒季交替期施工，视天气情况采取遮阳和防晒措施，能够保持冻土的稳定。 ⑵按容许融化原则设计的基础，设计要求进行基底换填的按设计进行换填，设计未要求的，铺设厚不小于30cm的碎石垫层。对于在暖季施工融化地下水比较多的基坑，需要采取抽水排水措施，为防止坑壁坍塌应采取挡土板、钢筒或混凝土护壁措施。 ⑶基坑一般采用爆破方式进行开挖（可可西里保护区视时间而定，要避开动物迁徙的季节），爆破作业采用松动爆破或预裂爆破（药量按冻土爆破设计原则控制）。基坑从开挖到下桩（浇制）要连续，必须突出“快”字。 ⑷桩基础开挖视地质情况采取人工掏挖和机械旋挖相结合的方式。 2多年冻土地区基坑开挖技术措施 2.1各类基础基坑开挖主要施工方法见表2－1
国家计划委员会地质局 高原多年冻土地区区域水文地质普查规程 （试行） ·只限国内发行· 地质出版社
本规程是委托青海省地质局负责起草的，经过一九七四年九月在河南新乡召开的全国水文地质普查规范会议上讨论修订后，从一九七五年起在全国各省、市、自治区地质局及国家计委地质局直属队范围内试行。本规程对一般高山岛状冻土区和高纬度带的常年冻土区亦可作为参考。目前还缺乏高原冻土区的工作经验，请各单位在试行过程中，通过生产实践，不断总结经验，提出修改和补充意见，使之日趋完善。 国家地质总局 国家地质总局 高原多年冻土地区区域水文地质普查规程 （试行） （只限国内发行） * 地质总局书刊编辑室编辑 地质出版社出版 地质印刷厂印刷 新华书店北京发行所发行·各地新华书店经售 * 1975年10月北京第一版·1975年10月北京第一次印刷 印数1—18，000册·定价0.07元 统一书号：15038·新136
一、一般工作要求 1、多年冻土地区水文地质及工程地质普查工作的主要任务为： (1) 研究多年冻土的分布规律、特征及其成因； (2) 初步查明多年冻土地区各含水层的岩性、厚度、水位、水质、水量、埋藏条件和分布范围及各含水层之间的水力联系等； (3) 初步查明地下水在多年冻土发育条件下的补给、径流、排泄条件及其动态变化规律； (4) 研究河、湖融区及构造融区的形成和分布及融区内的水文地质条件； (5) 调查矿泉和热矿泉的成因及分布，并初步确定其使用价值和开发利用前景及矿泉和热矿泉对多年冻土的影响； (6) 对测区内水文地质条件简单、供水有利的地段，应为工业供水、牧业供水等做出初步评价； (7) 调查多年冻土区的区域工程地质条件； (8) 结合测区内重点工程建设进行工程地质测绘，搜集必要的资料。 2、地貌测绘，要求对地貌形态和不同成因类型的微地貌进行详细描述，尤其对冰川地貌，冰缘地貌应进行重点调查。 (1) 对冰蚀地貌，如：粒雪盆、冰斗、角峰、鰭脊、槽谷、悬谷、盘谷、冰坎等要描述其分布特征、海拔高度、形态规模、发育程度，并鉴别其相对新老；对冰磧地形，如：终磕垄、鼓丘、蛇形丘、冰砾阜、冰水扇等，要描述其分布地区．形态特征、组成物质和相互关系； (2) 对于现代冰川，应调查其分布地区、冰川类型及其发育程度等l、 (3) 对多年冻土地区特有的冰缘地貌，如：寒冻石流、融冻滑坍、热融沉陷、疙瘩状地形、冻胀丘、冻胀裂缝、沼化湿地、冻土沼泽、湖塘、冰锥、冰丘、爆炸性充水鼓丘等，要详细描述其分布的地质地貌条件，形成原因、特征及其活动规律等。 3、第四纪地质调查，应弄清各类沉积物分布、成因类型、相对新老及岩性岩相变化规律。在地层出露比较好的地区，要实测第四纪地质剖面。对于粗颗粒岩石地层应描述：颜色，颗粒组份、矿物成份、分选性、粘粉土含量、磨圆度、胶结程度、砾石的排列方向、风化程度、表面特征及夹层的分布情况等；对细颗粒地层，要详细描述其颜色、岩性、矿物成份、层理结构、层面特征、夹层透镜体的分布情况、成岩程度等，并要注意采集化石，若无化石则应系统地采集孢粉样品。 4、沉积岩地区应查明含水层的岩石性质、分布范围、厚度、产状、裂隙发育程度及其富水性等。注意研究红层中盐类矿物的含量、分布和在汇水面积中所占比例以便评价其对水质的影响。 5．在火成岩分布地区，应调查火成岩的产状与分布范围、岩石的构造和矿物成份，火成岩侵入和喷发的时代以及各岩体间的相互关系。 在变质岩地区须鉴别岩石种类，确定变质因素，研究劈理、片理、带状构造及小型褶皱与断裂现象。 应调查各类岩石的风化程度、风化厚度、风化带的分布规律及风化产物的渗透性。 6．查明构造破碎带的性质、产状、分布及充水条件以及稻皱形态、类型、破碎程皮。组成褶皱的地层岩性、裂隙发育程度，并对节理、裂隙比较发育的地层，进行一定数量的裂隙统计。调查新构造运动的性质、类型、强度与冰川冻土的关系。 7．在多年冻土区的勘探地质编录工作中，除了详细描述岩性外，还要详细描述土壤中的含冰量和冻土构造(参阅附录2中的表1、表2)，进行冻土构造的划分和进行含冰量的划分(参阅附录5中的表2)。
青藏高原共玉公路花石峡段路基工程 施工技术研究 罗余良 （中铁十二局集团第一工程有限公司） 摘要：针对根据多年冻土的特殊工程地质性，结合共和至玉树公路多年冻土的实际地质情况，对冻土路基及桥梁的施工采取了灵活的处治原则。在冻土路基及桥梁施工中，处理技术的关键是尽量减少对冻土的扰动及破坏。 关键词：多年冻土路基工程桥梁工程施工技术 第一章工程概况 1．概述 共和至玉树（结古）公路改扩建工程，是G214线的重要组成部分，也是《青海省高速公路网规划》“3410网”中的一条南北纵线—“共和至多普玛高速公路”的重要组成部分，公路起点位于海南州共和县（与正在实施的京藏高速相接），终点位于玉树州结古镇（与结古镇至巴塘机场一级公路相连）。共和至玉树（结古）公路改扩建工程GYⅡ-SGC5标段，起点桩号：K336+000，终点桩号：K376+000，全线长40km，冻土路基段长28.2km。道路采用高速公路建设标准，设计速度80km/h，均为分离式路基，路基宽度10m。路线经苦海滩、醉马滩、红土坡垭口，地处海拔4100m～4290m之间。 主要路段划分情况：K336+000～K352+000苦海滩段，线路长16km，为平原区路段；K352+000～K364+000醉马滩段，线路长12km，为平原区路段；K364+000～K370+000红土坡路段，线路长12km，为丘岭路段。 主要工程数量有：路基开挖土石方21.4万m3，路基填方134.1万m3（其中片石路基26.4万m3），路基基底处理50万m3，路面371161m2，中桥134m/2座，小桥115.5m/7座，涵洞951.11m/39道，通道182m/19道。 2 地理、水文气候情况 2.1地形地貌 花石峡过境线位于青海省果洛州玛多县花石峡镇内,沿线地形平坦,开阔,属
高原冻土区路基施工技术措施 多年冻土区现存的自然环境和生态环境是地质历史时期的产物，是由古代和近代地质地貌过程和气候条件所决定的。 特点一：在不破坏多年冻土区现存的自然环境和生态环境的前题下，多年冻土是稳定的，但如果多年冻土被破坏，地基多年冻土将产生衰退，甚至融化，路基地基将受到严重影响。 特点二：多年冻土区路基受施工季节影响较大，应尽量减少季节对多年冻土的热干扰。 特点三：水对路基地基影响较普通地区大。水携带的热量较空气要大得多，水在路基工程附近的聚集，对路基地基多年冻土的热干扰很大，甚至引起多年冻土大量融化。 特点四：多年冻土工程地质条件十分复杂，在不大的范围内，各种工程类型的多年冻土可能均有分布。 特点五：本工程地处青藏高原，冻结期较长，最长达七个月。特点六：多年冻土区路基工程受不均匀冻胀和热融下沉影响较大。 高原多年冻土区路基施工技术措施： 根据高原多年冻土区路基的特点，总结相关工程施工的经验和教训，对多年冻土路基必须采取相应技术措施。 技术措施一：路基施工中，为减小路基热融下沉，应注意减少填料蓄热对地基多年冻土的影响；路堤较高时，宜分两次填筑；高温多年冻土地段路堤宜在暖季时期填筑。路堑开挖后，基底换填层下的卵碎石土工作
垫层对减少路基冻胀和融沉有重要作用，所以在施工中应认真作好工作垫层。基于多年冻土区路基工程的特殊性，多年冻土区路基工程必须满足在抗冻胀、抗融沉方面的特殊要求。 技术措施二：多年冻土区路基施工应充分重视多年冻土环境保护和环境保护工程的施工，严格按环保要求组织施工。为满足环境和路基稳定要求，防止因周围环境的冻土被破坏，致使热融发生扩散而危及铁路路基稳定，要求青藏铁路取土场应离开路基500m以上，且必须由环保部门指定。施工时尽量采用移挖作填的办法解决填料，充分利用弃碴和路堑挖方。 技术措施三：针对路基不同的施工部位，宜选择合适的施工季节。高含冰量多年冻土分布地区，路堑开挖将高含冰量多年冻土直接暴露在大气中和阳光下，多年冻土的热状态受到严重干扰，高含冰量冻土的融化，甚至可使施工无法进行，所以高含冰量多年冻土路堑的开挖选择在寒冷季节，暴露的多年冻土不会融化，相反，多年冻土的温度还会下降，有利于多年冻土的稳定。 基底和边坡的换填应在暖季初期完成，这时填料的畜热较少，对边坡和基底多年冻土的热干扰较小。 高温高含冰量多年冻土地段路堤的填筑宜在暖季早期进行，这时多年冻土上的活动层尚未完全融化，而填料的蓄热又较少，地基高温高含冰量多年冻土可得到有效的保护，对路堤的稳定是十分有利的。 技术措施四：由于水对路基地基多年冻土的热干扰很大，甚至引起多年冻土大量融化。防止地表水、地下水与地基多年冻土接触是维护地基多
广东石油化工学院机电工程学院 热能与动力工程专业 传热学小论文 题目：热管在解决高原冻土问题中的应用 班级：热动10-1 学号：25 姓名：梁嘉诚 成绩： 热管在解决高原冻土问题中的应用 摘要：我国是冻土大国,多年冻土面积约占国土总面积的2214%。冻土由于其低温、易变、温度敏感等的特殊工程地质性质，修建其上的道路容易产生路基下沉、路面开裂、凹陷、冻胀翻浆等病害，严重影响着多年冻土区道路的稳定性和安全通行。热管在解决高原冻土问题中的应用的研究在我国开始不久。 关键词：热管、冻土、高原 热管技术是1963年美国洛斯阿拉莫斯(Los Alamos)国家实验室的乔治格罗佛(George Grover)发明的一种称为“热管”的传热元件，它充分利用了热传导原理与致冷介质的快速热传递性质，透过热管将发热物体的热量迅速传递到热源外，其导热能力超过任何已知金属的导热能力。 热管就是利用蒸发制冷，使得热管两端温度差很大，使热量快速传导。一般热管由管壳、吸液芯和端盖组成。热管内部是被抽成负压状态，充入适当的液体，这种液体沸点低，容易挥发。管壁有吸液芯，其由毛细多孔材料构成。热管一段为蒸发端，另外一段为冷凝端，当热管一端受热时，毛细管中的液体迅速蒸发，蒸气在微小的压力差下流向另外一端，并且释放出热量，重新凝结成液体，液体再沿多孔材料靠毛细力的作用流回蒸发段，如此循环不止，热量由热管一端传至另外一端。这种循环是快速进行的，热量可以被源源不断地传导开来。热管在很多方面都有应用，热管在解决高原冻土的问题的应用是其中一个。 首先我们先来认识一下什么是冻土。冻土是指零摄氏度以下，并含有冰的各种岩石和土壤。冻土是一种对温度极为敏感的土体介质，含有丰富的地下冰。因此，冻土具有流变性，其长期强度远低于瞬时强度特征。正由于这些特征，在冻土区修筑工程构筑物就必须面临两大危险：冻胀和融沉。 我国在解决高原冻土最好的例子就是青藏高原铁路了，青藏铁路冻土路基工程中广泛应用的低温热管。低温热管导冷的自身传热和结构条件实际上是热管在冻土区工作时的能量交换制约条件,主要是热管传热极限(指沸腾极限)和热管结构特征，其中包括工质充液量、蒸发段和冷凝段长度及管径。 冻土区应用的低温热管属于小温差传热类型，启动温差一般在1e左右。热管蒸发段的主要传热机理是热传导和蒸发，当热管处于低热流量时，热量一部分通过工质传导到气-液分界面上，另外一部分则通过自然对流到达气-液分界面.随着热流量增大，与管壁接触的液体会在核化中心生成气泡，如果生成的气泡无法通过液池上升到其表面，则会在蒸发段形成一层气泡使蒸发段热阻剧增，影响热管正常工作。由此可见，沸腾极限在小温差传热的低温热管中起到了关键控制作用。影响沸腾极限的主要因素是液池热阻，而液池热阻又是由热管充液量决定的。因此，热管的充液量是影响热管传热极限的决定因素，应根据热管总长度计算而定。热管总热传输率研究表明，总热阻是热流和工质温度之间的热阻以及冷流温度和工质之间的热阻，这些热阻由冷凝器和蒸发器之间的长度决定。在热管运行条件和热管尺寸确定的
高原多年冻土区路基施工工法 GGG（京）A2003-2008 柴金存张玉峰夏孝畲张满儒祁鹏 （安通建设有限公司四川武通路桥工程局） 1前言 在我国，多年冻土分布面积约全国面积的22.4％。而青藏高原多年冻土带又是全球公布最大、海拔最高的多年冻土地区。青藏公路自格尔木至拉萨全长约1150Km,其中760Km路段由北向南穿越青藏高原腹地多年冻土地区。由于多年冻土有融沉性、冻胀性、冰（水）害等工程特性，而气候升温和工程活动引起的多年冻土退化导致的工程病害一直伴随着青藏公路整治改建的全过程，长期的工程实践表明，多年冻土区公路成败的关键在路基工程。 2工法特点 2.1 全部机械化施工，全线分区段平行作业，区段内流水作业，提高工程进度。 2.2 利用此工法施工，通过对关键技术的控制，可控制工程质量。 2.3 通过试验检测和观测，实现控制质量目的。 3适用范围 本工法适用于大片连续多年冻土区和岛状多年冻路基工程
的施工。 4工艺原理 4.1多年冻土的力学特性 4.1.1未冻土转化为冻土时产生体积膨胀 在冻土的形成过程中，当温度降低到土体的冻结温度以下时，水份向正在冻结的土体中迁移并发生相态变化逐渐缓慢直至消失。在这个过程中，土体中的液态水凝固并以冰的形式田中到土颗粒间隙中，当土体中水相态变化的体积膨胀足以引起土颗粒之间的相对位移时就引起了土体的冻胀。 4.1.2冻土相对于未冻土体的物理力学性质发生改变 冻土的强度和变形特性与未冻土体的最大差别在于冻土中冰的存在，冻土的力学特性一定程度上取决于冻土中冰的力学特性。通过以往研究经验和室内模型试验，冻土的抗压强度和抗剪强度相对于未冻土体有较大的提高。 4.2冻土路基施工原理 4.2.1保护多年冻土 所谓保护多年冻土施工方案，就是要有效的采取综合保温措施并使路堤填高大于最小临界高度，使成型后的路基基底人为上限控制在一定深度内，保护路基下多年冻土不融化，以确保路基稳定。 4.2.2破坏永冻土 所谓破坏多年冻土方案，就是在路基建成后允许路基下地基
青藏高原公路沿线环境保护与公路地质病害 r 摘要: 分析生态环境与冻土环境对公路路基的影响与危害,提出保护生态环境与冻土环境对公路的重要性。 关键词:青藏高原生态环境;冻土环境;公路病害 青藏高原号称为地球的第三级,由于平均海拔高,气候寒冷,物质循环缓慢,在高原生长的物种生长发育明显低于其它地区。如高寒草甸植被，在其生长周期内植物的生长高度一般仅为10~30厘米，并且物种群落结构单一，每平方米内的物种种类在8~20种之间，甚至更少。层次分化不明显，公路沿线生态环境无论是在其内部结构或外部环境特征上都具有十分明显的脆弱性。青藏高原系统结构简单，生态系统稳定性不良，能够承受的外界压力比较小，一经较强的扰动则生态系统便发生崩溃。其主要表现为生物物种数量减少，种群覆盖度降低，土壤受到明显的侵蚀，调查发现，20世纪70~80年代修建国道214线时铲除植被的位置仍荒秃一片，公路两侧的取土坑破坏了自然植被，甚至部分取土坑局部长期积水，有的已经发展成为热融湖塘。 20世纪后期，公路沿线自然植被有不同程度的退化或破坏现象，为了保护和改善公路沿线自然环境，国家把整治公路沿线环境景观提上日程，并在后续的公路改建过程中加强环境保护意识，防止由于环境变化引起的冻土融化对公路路基造成的病害起到了积极的作用。 1、气候变化与冻土环境的联系
全球气候变暖是当今国际社会十分关注的问题，从20世纪40年代以来，据有关资料显示，全球气温平均升高0.5~1.0℃，青藏高原的气温也随着全球气候变暖而上升，从而导致多年冻土上限下降，直接影响多年冻土区工程安全。 青藏高原气候转暖影响着多年冻土发育和分布，而高原多年冻土温度、厚度及空间分布的变化则是对气候变化的响应。人类在工程施工中开挖地表、铲除草皮、修筑路堤等，都要产生强烈的热侵作用。改变土体与大气的热交换条件，从而使地—气相互作用的产物冻土温度场发生变化，导致地温平衡状态变化，干扰冻土环境和生态环境自然平衡能力。 由于气候持续转暖和人类活动不断增加的影响，使高原多年冻土呈区域性退化状态。多年冻土退化造成季节融化层增厚或下伏多年冻土层完全消失，导致地下水位降低，表土层水分减少，地温升高，地表变干，促使草场类型和植物种属发生变化，加速草场退化的速度。 2、冻土环境改变与工程建设的相互作用 冻胀和融沉是青藏高原公路的两大病害，其原因主要是气候变化和工程建设改变了多年冻土的生存环境条件。加快了多年冻土退化，导致冻土温度变化，使冻土环境丧失了恢复能力。冻胀常见的是冻融翻浆、路基凹陷、纵向开裂以及路基边坡开裂、滑塌等。 在青藏高原冻土区，沥青路面的铺筑改变了地表与大气
2019年高考地理必考知识点：青藏高原冻土查字典地理网的小编给各位考生整理了2019年高考地理必考知识点：青藏高原冻土，希望对大家有所帮助。更多的资讯请持续关注查字典地理网。 ▲高考地理必考知识点：青藏高原冻土 青藏高原冻土是指零摄氏度以下，并含有冰的各种岩石和土壤。一般可分为短时冻土（数小时/数日以至半月）、季节冻土（半月至数月）以及多年冻土（数年至数万年以上）。地球上多年冻土、季节冻土和短时冻土区的面积约占陆地面积的50%，其中，多年冻土面积占陆地面积的25%。冻土是一种对温度极为敏感的土体介质，含有丰富的地下冰。 因此，冻土具有流变性，其长期强度远低于瞬时强度特征。正由于这些特征，在冻土区修筑工程构筑物就必须面临两大危险：冻胀和融沉。随着气候变暖，冻土在不断退化。 ▲高考地理必考知识点：青藏高原冻土 青藏高原抬升对高原及其周边，乃至东亚自然生态环境产生了诸多影响。多年冻土是青藏高原自然生态系统重要的组成部分，因此高原隆升对青藏高原多年冻土形成，地域分异规律，以及历史演变亦有重要作用。主要表现如下几方面：从中新世中期至上新世末(距今15～2.8百万年前)青藏高原抬升比较缓慢，至上新世末，青藏高原主体内部山地高原不超过2 000 m，盆地区不超过1 000～1 500 m(朱允铸等，1994)。
自此以后高原抬升速度及幅度逐渐加剧，尤其是自更新世以来，连续几次大幅度抬升，至晚更新世末期(距今1.1～2.5万年前)高原面海拔达到4 000～4 500 m。由于高原巨大的海拔高度，使其具备了形成和保存多年冻土的低温条件，与同纬度的我国东部地区相比，现今年均气温低18～24℃，具有-3.0～-7.0℃的年均气温。 晚更新世末期受全球气候波动控制，气温普遍下降。晚更新世冰盛期降临青藏高原，形成了现今存在的高原多年冻土的主体。可见，现今青藏高原具有的低温条件，为高原晚更新世以来及现存多年冻土的形成与保存提供必要的气候环境。青藏高原抬升对高原多年冻土发生、发展及保存起了决定性作用。 ▲高考地理必考知识点：青藏高原冻土的影响因素一 岩性和含水量对多年冻土厚度的形成影响 岩性和含水量对多年冻土厚度的形成起重要作用。昆仑山与唐古拉山之间的丘陵地带次之(60～130m)，高平原及河谷地带最小(0～60m)。这种差异，首先是高度地带性决定的；其次，与前述地温梯度和地中热流在高山区比盆地要小些有关。第三，岩性和含水量的差异显然是很重要的影响因素，高山和丘陵地带的基岩导热系数大、含水量较小，而在高平原上松散层导热系数小、含水量较大，因而，高山和丘陵地带形成了较厚的冻土层。 当然，在河谷地带除上述影响因素外，河水和地下水以及河床相沉积较粗(砂卵砾石)等，对减薄冻土层厚度，甚至形成融区有重要作用。冬季逆温层控制我国东北大部分多年冻土区，加上岩性、含水量等影