北方严寒地区路基冻害整治
- 格式:docx
- 大小:32.22 KB
- 文档页数:17
季节性冻土地区铁路路基冻害及对策分析引言一直以来,冻裂、裂缝等质量危害都是冻土地区公路路基的一种质量通病,不仅大大降低了公路建设服务质量,还给后期修筑施工造成了很多的不便,致使公路无法正常运行。
因此,考虑到冻土路基的特性,进一步提高公路结构的稳定性,加强对公路路基的保温养护是非常重要的,同时相关建设单位还应该加大对节能环保型保温材料的应用,以免破坏到周围生态环境,促使道路建设的社会效益与生态效益得以充分体现。
一、季节性冻土地区铁路路基冻害部位分类(一)、表层冻害表层冻害特点是:一般隆起高度为10mm~40mm;在呼和浩特铁路局管内地区一般从11月上旬开始,最晚到12月中旬停止发展,来年4月中旬~5月上旬回落完。
表层冻害危害主要表现在:可引起路肩纵向高低变形、开裂,造成基床表层土体强度降低,从而引起道碴沉陷,导致轨道纵向高低变形;引起坡面隆起变形、开裂,导致土体强度降低。
(二)、深层冻害路基深层冻害产生的时间较晚,在冻期的后半期产生,呼和浩特铁路局管内地区一般在12月中旬以后,直到冻期末冻害才能停止。
深层冻害的产生大多是因地下水的关系,如果没有地下水,即使土质有所差异,下部呈现脱水现象,也无多少冻胀。
二、温度对季节性冻土地区铁路路基的影响通常情况下,在受到气温变化的影响下,冻土路基一般产生升温速率的主要原因体现在两个方面,一方面是冻土中参与的冰和水的相变潜热数量,另一方面则是地基土层的导热系数。
如果冻土地基中含有较高的冰量时,当温度发生变化,将会产生大量的冰水相变。
所以,含冰量高的冻土地基温度对于气温改变的感应相对迟缓。
这样一来,若是在气温胜率相同的情况下,一旦冻土地基处于剧烈相变的地区,其地基温度变化随之产生更多数量的冰水相变。
因此,这种高含冰量的冻土地基的速率不高。
相反,当冻土地基处于平稳区段时,低温发生变化,相变热量减少,此时导热系数将会成为主要影响因素,使得含冰量较高的冻土地基速率加快,同时季节性的冻土地基正是因为这一点,才会导致年平均温度急剧上升。
季节性冻土地区铁路路基冻害及其防治措施摘要:在寒冷地区,在铁路路基中经常见到的一种问题就是冻害,特别是在北方区域的铁路路基只要到天气寒冷的时候就会出现冻害的情况,要紧的将对交通安全造成影响。
通常出现的是因为土壤特性的差异而导致的不平均,在道路上出现凹凸不平的形状各异冻包、双股异向冻起、单股侧向冻起等冻害状况,最后因为土壤融冻降低, 水份在土壤中从头分拨,导致路基翻浆冒泥、坡面塌陷、道碴陷槽以及路基沉没等路基问题,削弱了线路水平以及线路上部设备使用寿命,提高了许多的修理资金。
对于不同的冻害现象,经过认真探讨,运用完善的治理方法,保证交通的安全同行。
关键词:季节性冻土;路基冻害;措施引言我国国土辽阔,季节性冻土区占总面积的55%左右,而铁路路基遭受冻土区路基冻胀的破坏,严重威胁了铁路运营的安全。
无碴轨道在寒冷地区的高速铁路路基冻胀难题是一个世界性的问题,现阶段我国铁路行业没有丰富的经验可以借鉴,也没有精确的规范。
根据议事规则维护方式与沉降控制,高铁路基工后沉降要小于15mm,横向结构物交界处如路基、桥梁等工后沉降要小于5mm。
所以说高速铁路极为严格的管控路基变形,路基最大冻胀变形量要小于5mm,这极大的增加了设计和施工难度,同时要保证防冻技术对策的有效性。
1.季节性冻土地区铁路路基冻害部位分类(一)、表层冻害1、路基基床面平整度差,容易积水路基基床面凹凸不平,非常容易导致基床面出现积水的情况,由于基床表面有积水的浸入,土层含水量过大,超出了起始冻胀含水量,水分在表层中结冰,造成体积胀大,冻结锋面又有水分补充,水含量较冻前增加很多,导致发生冻害。
由路基机床面平整性差而造成的冻害,通常在50mm以内,基本在30-50mm之间。
道碴囊和道碴陷槽的深度决定了冻害的深度。
在我国东北一些铁路局管内,通常在路基机床30-50mm的深度范围内。
2、不是匀质特性的表层路基土体因为路堤自身的土质问题来路不一样,还有就是在进行填筑的时候压实的密实程度以及土层中厚与薄也是不一样的;路堑的土体因为是天然的,可是土的掩盖堆放层次以及厚度也完全不一样。
高寒地区多年冻土路基冻害成因及防治1.前言我国多年冻土分布很广,较集中的地区是东北大小兴安岭和青藏高原。
前者是古代冰川沉积残留物,目前处于退化阶段,具有不稳定的特点。
后者是高海拔的近代大陆性气候的产物,至今仍在发展,具有不稳定的特点。
在铁路工程中,常常会遇到多年冻土区路基施工,例如汤林线、鹤岗线,地处小兴安岭地区,是我国多年冻土分布地区之一。
路基冻害是严寒地区,特别是多年冻土地区铁路线路上分布很广和常见的病害。
它与寒冷的气候有关,冰冻线能达到相当深度;又涉及到土的特性,所以有的土类对冰冻作用很敏感。
2.路基冻害的成因及主要影响因素冻害,是土体在冻结过程中因冻胀所引起的病害。
由于土中的水在冻结过程中能向冷冻峰面迁移、并不断冻结析出冰层,水结成冰,体积增大9%,使土颗粒相对位移而发生冻胀,路基就被抬起,即造成土体的冻胀。
土冻结时,还发生水分向冻结面转移,更使土的冻胀量增大,融化后则使土剧烈沉陷。
路基产生冻胀、下沉等冻害的影响因素是很复杂的,但主要可以归结为温度、土、水和压力四个要素。
四个要素中温度和压力的变化是外因,而土和水是内因。
这四个要素在建筑物的冻害过程中都是存在的。
其中值得提出的是水这个要素,路基土体中的水分是形成路基冻害的决定性因素。
水分迁移是冻土中主要的物理力学过程,是路基产生冻害的基本原因。
冻水结成冰,强度剧增;冰融成水,承载力几乎等于零。
水的这一特性决定了冻土有很高的承载力,而融土的承载力则大为降低。
3.路基冻害的整治在路基工程中除要做好排水系统外,常利用粗颗粒土作为填料或换填材料,来消除冻胀和融沉。
但从土的保温性能来说,土中小孔隙愈多,保温性能愈好,从这一点来考虑,粗颗粒则远不如细颗粒土好。
故在设计中要保持上限位置不变,防止冻害发生,拟利用天然土作为保温材料时,常利用细颗粒土,以减少工程量。
3.1路基冻害的调查冻害的调查工作应包括两大部分:一是从外貌方面调查研究冻害的发生发展过程,即冻害发生的部位、形状、长度、起落时间及发展过程;二是通过钻探、挖探等方法,观察土层的土质种类、厚度、水文地质、冻土结构等。
严寒地区铁路路基冻胀及处理摘要:高纬度严寒地区铁路路基冻胀直接影响轨道平顺性和列车运营安全,本文以工程实例从冻胀产生机理、处理措施以及处理结果进行阐述分析,较好地解决了施工阶段为避免运营中冻胀的相应工程措施,有较强的实践指导意义,可供同类工程参考或同行借鉴交流。
关键词:路基;冻胀;处理1现状基本情况东北某高寒地区铁路正线采用有砟轨道,速度目标值200km/h客货共线铁路,线路全长292.995km。
线路通过地区主要为冲洪积平原及低山丘陵区两个地貌单元,海拔0m~500m之间,多为林区且树林茂密。
工程地处严寒地区,地表普遍分布季节性冻土,一般每年10月下旬开始冻结,3月中达到最大冻结深度,最大冻结深度1.91~2.05m。
地下孔隙潜水主要富含于第四系砂类土、碎石类土及黏性土中,靠大气降水及河流补给,山间沟谷、河流一级阶地埋深一般在0.5~6.5m。
水位季节变化幅度2~3米。
在施工阶段及开通运营前对全线采用人工水准测量对全线路基面冻胀进行监测,共设监测断面3487个,测点位于路基左侧、中心和右侧,共计10641个,分6期进行测量;采用自动监测对代表性断面路基不同部位(中心和左侧或右侧)不同深度的地温(0.2~4.0m)、冻胀变形(0.5m、1.2m、2.5m、4.0m)、含水量(0.5m、1.2m、2.5m、4.0m)、水位(10.0m)进行监测,监测断面30个,每个传感器每日采集4次;采用综合物探对代表性段落进行路基本体含水量测试,全线布设3个段落。
人工和自动监测数据采集从前一年11月初至次年5月底,根据多种监测手段获取的监测结果,确定了冻胀较大段落及分布情况。
为了查明路基冻胀原因,对后期路基防冻胀治理提供依据,建设单位、设计单位、施工单位联合开展现场调查、填料核查以及试验工作,采用取样、化验方法,对全线路基冻胀较大的工点进行填料细颗粒核查,对每个路基工点冻胀量大于8mm测点数量进行统计。
2冻胀原因分析根据路基冻胀监测收集的测量数据、现场路基施工过程中的状态、成型地段路基现场情况调查资料以及填料核查试验数据,分析了本项目铁路路基冻胀的主要原因:⑴施工现场局部还存在有施工不完善、不到位的地方,侧沟、排水沟等防排水措施局部尚未完成,路基两侧侧沟部分段落排水不畅或积水,未形成封闭的防排水体系。
112YAN JIUJIAN SHE严寒地区高速铁路路基冻胀整治技术研究Yan han di qu gao su tie lu lu ji dong zhang zheng zhi ji shu yan jiu李光辉我国北方地区的高速铁路,路基会出现不同程度的冻胀情况。
本文针对这一问题,展开分析并给予相应的整治方案。
世界各国的高铁路基都不相同,冬天高速铁路路基会发生不同程度的冻胀,会引起路基不均匀变形,这样就会影响高速铁路的运行安全性。
本文分析了高速铁路冻害的整治原则,以及整治的方法。
一、路基冻胀问题的成因分析我国北方地区冬天寒冷、温度极低,会产生高速铁路沿线的冻胀问题。
路基冻胀的主要原因是土体中水分凝结在表面,随着冬天温度骤降,土体地表层的温度非常低,而中下层的温度比上层温度高,从而形成土体温度差。
土体中水分有三种形态存在,分别是固态、液体、气态。
土中水主要是结合水和自由水,在土体温度作用下,土体表面的水分开始结冰,形成聚冰层,使得土体产生了冻胀。
冻胀会引起土体体积增加,就是分裂冻胀,如果土体中继续加入水分,那么冻胀程度会加剧。
在多样的内力和外力作用下,会使得水分冻胀不断的迁移,引起大面积的冻胀。
路基冻胀一般是由土质、水、温度三种情况下共同作用产生的。
路基冻害是路基常发性问题,地质条件不好的路段也是冻害的多发地。
二、路基防冻胀措施通常情况下,具有以下几点防范措施:(1)为路基做好相应的保温工作(2)为路基做好一定的排水工作(3)针对高填方路基应及时进行换填(4)在路基中增加一定量的冻胀垫板(5)在路基中加盐、注盐等相关措施。
对于严寒地区的高铁来说,要严格控制轨道的变形问题,因此需要做好路基的冻胀整治工作。
针对高铁路基的结构、变形的情况,对变形的原因进行了有效的评价与分析。
高铁路基的冻胀变形分为路基的本体和表层冻胀两种情况。
对于已经建设完成的严寒地区高铁来说,可以应用“上封下疏、适时监测”的整治策略。
高寒地区路基工程施工措施一、概述高寒地区是指气候条件严酷,冷害频繁的区域。
在这样的气候条件下,进行路基工程施工是一项非常具有挑战性的工作。
因为路基是道路工程中最基础的部分,直接关系到道路的使用寿命和安全性,所以要求在高寒地区进行路基工程施工时,必须做好施工措施,保证道路的质量和使用寿命。
二、施工前准备1. 环境调查在进行路基工程施工之前,必须对高寒地区的环境进行详细的调查和评估,并做好环境保护工作。
包括对气候特点、地质条件、水文状况等方面的调查研究,以便为后期的施工工作提供参考和指导。
2. 资料准备施工前,要对路基工程的设计图纸、技术规范、施工方案等资料进行详细的阅读和准备,确保对工程的认识和了解,为后期的施工工作提供保障。
3. 物资采购根据路基工程施工的具体要求和设计方案,提前做好相关物资的采购工作,确保在施工期间能够按时进行施工。
三、施工方案制定1. 施工人员培训在进行路基工程施工之前,要对参与施工的人员进行专业化培训,使他们能够对高寒地区路基工程的施工要求和特点有一个全面的了解。
2. 施工计划制定根据路基工程的设计要求和实际情况,制定详细的施工计划,包括施工过程中的时间安排、人员配备、物资调配等内容,确保工程的施工进度和质量。
四、施工工艺选择1. 施工方法选择在高寒地区进行路基工程施工时,一般会采用常规挖填方法,但是在具体的施工过程中,还需要根据实际情况配合采用其他的施工技术,如冻土路基处理、高填边坡处理等方法。
2. 施工设备选择在进行路基工程施工时,要根据路基的材料和施工要求选择合适的施工设备,确保施工的效率和质量。
五、工程质量保障1. 建立监测体系在进行路基工程施工之前,要建立一套完善的施工监测体系,包括对施工过程中的工程质量进行实时监测和记录。
2. 质量检测对路基工程施工过程中的关键节点和关键环节进行监测和检测,及时发现问题并加以处理,确保工程的质量。
3. 质量管理在路基工程施工中,要建立一套严格的质量管理制度,包括对施工人员的工作要求、施工材料的使用要求等要求。
交通世界TRANSPOWORLD收稿日期:2019-09-23作者简介:马宁(1990—),男,河北深泽人,从事公路工程建设工作。
季节性冻土导致的公路路基冻害及防治方法分析马宁(河北省交通建设监理咨询有限公司,河北石家庄052560)摘要:在公路的建设与使用过程中,季节性冻土对路基性能产生了较大的影响,威胁公路通行安全。
鉴于此,从翻浆、冻胀两方面分析季节性冻土对路基的影响,并总结了应对路基冻害的方法,包括保温法、土质改善法、路基水分抑制法、优化路基结构等,旨在更有效地防治公路路基冻害,提高公路的路用性能,延长公路的使用寿命。
关键词:季节性冻土;公路工程;路基;冻害中图分类号:U418.53文献标识码:B0引言季节性冻土主要发生在寒冷的北方地区。
在冬季与春季交替时,公路路基土中含有的水分将出现冻融,致使公路路基结构的稳定性降低,导致翻浆、冻胀等病害产生,增大了公路通行的安全风险。
导致路基冻害的因素包括土质、含水量、温度、道路整体结构等。
应采取科学、合理的方法来解决冻害问题,以提升公路路基的稳定性,延长公路的使用寿命。
1季节性冻土导致的公路路基病害1.1翻浆翻浆是指地下水过于饱和并渗透到路面上。
在冬季与春季交替时,翻浆现象较为明显。
由于北方地区在春融期存在早晚温度低、中午温度高的气温特点,使得土壤中的水分进入冻融循环模式,进而破坏道路结构,严重影响道路的质量与使用性能。
季节性冻土主要发生在我国北方地区,且春季该现象较为明显。
翻浆引起的道路凸起一般是由车辆运行轨迹决定的。
高速公路的翻浆现象较为明显时,将威胁车辆的驾驶安全。
1.2冻胀公路路基冻胀的特点主要包括路基变形量过大、纵向断裂、横向不均匀等。
从力学角度分析,冻胀将产生横向挠曲力,且路基中间产生的作用力要明显高于道路两侧。
冻胀现象大多发生在北方地区,其主要影响因素为温度。
高速公路建成后,由于道路结构受到外部环境因素的影响,加大了冻胀产生的几率。
如果高速公路的车流量较大,则路基产生的裂缝更宽,将对高速公路的稳定性造成严重影响。
冻土地区路基处理方法冻土地区是指土壤中存在永久冻结层的地区。
由于寒冷气候和冻结土壤的特殊性质,这种地区的路基处理需要特别的考虑和方法。
以下是一些在冻土地区进行路基处理的常见方法。
1.路基设计在冻土地区进行路基设计时,需要考虑冻土地区特有的问题,如土壤冻结融化引起的沉降和不均匀变形,以及路基的热胀冷缩问题。
因此设计阶段需要进行详细的地质勘察,确认冻结层的深度和土壤类型,以便制定适当的处理方案。
2.土壤改良为了加强路基的承载力和稳定性,常常需要对冻土地区的土壤进行改良。
一种常见的方法是在路基底部铺设厚度适当的砾石层,以增加路基的抗冻和承载能力。
此外,还可以使用化学药剂或冻土专用材料来改良土壤的物理和力学性质,以增加土壤的强度和稳定性。
3.排水系统在冻土地区进行路基处理时,排水系统尤为重要。
由于冻结土壤的渗透性较低,路基上的水分常常无法迅速排出,从而导致冻胀和路基沉降。
因此,需要在路基中设置排水系统,确保在降雨或融雪时能够迅速排水。
这可以包括设置排水管道、挖掘排水沟和设立渗水孔等措施。
4.热胀冷缩控制冻土地区的路基在冬季由于寒冷气候导致土壤收缩,而在夏季由于气温升高而膨胀。
这种热胀冷缩会对路基的稳定性产生负面影响。
为了解决这个问题,可以在路基中设置适当的热胀冷缩控制层或安装热胀冷缩控制设备。
这样可以有效减少路基的变形和损坏。
5.路面材料选择在冻土地区进行路基处理时,路面材料的选择也非常重要。
寒冷气候和冻结土壤的影响会使路面材料更易受损和开裂。
因此,需要选择具有良好抗冻性和耐久性的路面材料,如沥青混凝土或水泥混凝土。
总结起来,冻土地区路基处理需要综合考虑土壤特性、排水系统、热胀冷缩和路面材料等因素。
通过合理的设计和施工,可以确保路基在冻土环境下的稳定性和可靠性,从而提高道路的使用寿命和行车安全。
公路路基冻害处理的技巧与应对公路建设是国家基础设施建设的重要组成部分,公路的建设离不开路基的承载和支撑。
而冬季的严寒气候,却给公路路基带来了不小的挑战。
冻害是指路基、路面基层、路面面层、路基周边土体等处于冻融交替环境下所引起的地基变形和开裂破坏现象,亦即是因冰胀作用、流水侵蚀和物理化学反应等过程所引起的道路工程灾害。
为了保证公路的正常运行,必须要对公路路基冻害进行及时、有效处理。
下面就针对公路路基冻害处理的技巧与应对进行阐述。
一、认识冻害冻害是地面土层在冻融循环作用下发生的形变、破坏现象,主要包括以下几种类型:(1)冰胀:地下水在冻结时容积膨胀,土体随之受到压力,导致土体裂缝或者破坏。
(2)矿物物理破坏:有些矿物中的矿物结晶体积随着温度的下降而增大,从而造成土体破裂。
(3)侵蚀作用:在地下水不停侵蚀的过程中,由于渗流运动和毛管作用的影响,土粒很容易被冻起来,而形成孔隙度不同的层间更迭过程。
侵蚀土壤的冻害主要是由于土壤宏观结构的变化而引起的。
(4)不均匀沉降:当地基路基上面的土层被高速突然冻结,会使路基中的冻土层区域沉降,造成路基的不平整。
二、路基冻害的影响路基冻害对路面有着很大的影响,不仅会降低路面的承载能力,同时也会影响行车安全,具体表现如下:(1)路面破坏:路基的冻害使得路面边缘或者路基中的草皮和桥墩等处出现了坑洞或者断裂。
(2)路面塌陷:因为路面下方土壤结冰,形成了空洞,从而引起路面下沉。
(3)路面变形:随着冰胀的作用,路面会出现局部隆起,或者出现裂纹,影响路面行车平稳度。
(4)路基不稳定性增强:由于冻害作用,土体的受力特性发生变化,从而引起路基不稳定,导致整个道路结构失调。
三、公路路基冻害处理的技巧与应对已经发生路基冻害的路段,应该及时采取应对措施加以处理,以保障公路正常通行。
具体应对措施如下:(1)泼撒盐水:冻土的冻结温度和盐水的冰点降低剂作用使得盐水能溶解和渗透到土质中,从而防止地面结冰。