青藏铁路多年冻土区路基防排水设施技术探讨
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青藏铁路冻土解决方案青藏铁路是我国西部地区重要的铁路干线,它连接了青海省和西藏自治区,是中国铁路网中的一条重要支线。
然而,由于青藏地区地势高、气温低,冻土是铁路建设中的一大难题。
在这种情况下,如何有效地解决青藏铁路的冻土问题成为了工程建设的重中之重。
首先,针对青藏地区的特殊气候和地质条件,我们需要采取科学合理的工程措施。
在铁路路基设计上,可以采用加热路基的方式来防止冻土的产生。
通过在路基下方设置加热管道,利用地热或其他能源对路基进行加热,从而有效地防止冻土的形成。
这种方法不仅可以保持路基的稳定性,还可以提高铁路的运行效率和安全性。
其次,对于已经形成的冻土,我们可以采用加热处理的方式来解决。
通过在冻土下方设置加热设备,利用热能对冻土进行融化处理,从而恢复土壤的稳定性和承载能力。
这种方法可以有效地解决已经存在的冻土问题,保证铁路的安全运行。
除了加热处理,还可以采用保温措施来防止冻土的产生。
在铁路路基和桥梁设计中,可以采用保温材料来对路基和桥梁进行保温,防止土壤温度过低而导致冻土的产生。
这种方法可以在一定程度上减少冻土对铁路的影响,保证铁路的正常运行。
另外,科学合理的排水系统也是解决冻土问题的重要手段。
在铁路建设中,我们需要合理设计排水系统,确保路基和桥梁的排水畅通。
通过排水系统的设计和建设,可以有效地降低土壤含水量,减少冻土的产生,保证铁路的安全运行。
总的来说,青藏铁路的冻土问题是一个复杂的工程难题,但通过科学合理的工程措施和技术手段,我们完全有能力解决这一问题。
通过加热处理、保温措施和科学合理的排水系统,我们可以有效地防止冻土的产生,保证青藏铁路的安全运行。
相信在不久的将来,青藏铁路将成为一条安全、高效的铁路干线,为西部地区的经济发展和交通运输做出更大的贡献。
青藏铁路解决冻土的措施
青藏铁路沿线存在大量的永久冻土地区,为了确保铁路的安全和稳定,需要采取一系列措施。
一般来说,主要有以下几点:
1. 路基设计时采用特殊的隔热层和防渗层来保护冻土层。
隔热层能够减少路基与谷底地表温度之间的热交换,从而减少冰川融化和冻土融化。
防渗层则能够防止地下水对冻土的融化作用。
2. 铁路桥梁设计时,采用特殊技术加强冰洲、水洲等冻土地区的基础。
钢管桩、钢板桩等方法可以增加桥梁的稳定性和承重能力。
3. 维护路基、桥梁、隧道等设施,及早检测并处理融化和冻融作用带来的影响。
及时清理桥梁冰挂、隧道冰柱等问题。
4. 加强手段,防止路基断层滑坡、山体滑坡等问题。
采用防护网、防护墙等措施,确保铁路线路的稳定。
青藏铁路冻土路基分析及防治方法摘要:青藏铁路是世界上海拔最高、线路最长的高原铁路,解决了多年冻土这一世界性工程难题。
冻土是指零摄氏度以下,并含有冰的各种岩石和土壤,是一种对温度极为敏感的土体介质。
在冻土区修筑工程构筑物面临两大危险:冻胀和融沉。
本文主要围绕修筑青藏铁路过程中的冻土问题,以及从多年冻土区路基沉降变形、冻胀及不良地质环境等方面,系统论述了路基工程的主要病害类型、影响因素和防治方法。
关键词:青藏铁路;冻土;路基;防治方法0 引言我国是世界上第三冻土大国,约占世界多年冻土分布面积的10%,约占我国国土面积的21.5%。
青藏铁路格尔木至拉萨段多年冻土区线路总长约554km,其中,多年冻土地段长度448km,占多年冻土区线路总长的81%,融区地段长度106km,占19%[1]。
外界条件的变化会导致冻土升温,造成冻土内部结构发生变化进而引起冻土承载力降低,最终导致冻土路基会产生裂缝、冻胀、沉降等现象,影响路基长期稳定。
青藏铁路建设面临的核心技术难题之一在于如何在高温、高含冰量多年冻土地基上修筑稳定的线路。
1 青藏铁路沿线的冻土特征青藏高原冻土区是北半球中、低纬度地带海拔最高、分布面积最广、厚度最大的冻土区,北起昆仑山,南至喜马拉雅山,冻土面积为141万平方公里,占我国领土面积的14.6%。
青藏高原多年冻土的生存、发育和分布主要受到地势海拔的控制,随着地势向四周地区倾斜形成闭合的环状。
2 冻土区铁道路基主要病害2.1路基沉降变形沉降变形是多年冻土区铁路工程最主要的病害,其多发生在含冰量大的粘性土地带。
多年冻土区路堤变形的最主要因素是融沉。
积水渗透和路堤本身的热效应会引起路基的融沉。
冻土融沉还与地基土体、含水量、冻土层中粉黏粒含量等因素密切相关。
2.2冻胀季节性冻土区的路基病害以冻胀为主,直接影响到铁路的平顺性,给铁路工程安全带来严重隐患。
影响路基冻胀的主要因素有土质、温度和水分。
黄新文等[2]根据吉珲客运专线路基冻胀变形的监测数据,发现基床排水不畅是引起路基冻胀变形较大的主要因素。
青藏铁路冻土工程技术摘要论世界上最大、最高的高原,当然是青藏高原。
它有着独一无二的地理位置和复杂的自然、地质条件,青藏高原被人们称为“世界屋脊”。
青藏铁路的格拉段穿过永冻土地区约547km,岛上的另一部分,深季节冻土区土壤和冻土沼泽湿地和湿地坡,穿过线海拔高度超过4000m,面积大约为960km,在唐古拉山地区,最高海拔5072m,为世界的轨道。
格尔木到拉萨,青藏铁路部分的总长度约100km,毫无疑问,冻土是青藏高原冻土解决最大的问题之一。
关键词多年冻土;工程技术;青藏铁路1冻土问题冻土是一种对温度极为敏感的土体介质。
冻土,是指温度在0℃以下,并含含有丰富的地下冰和各种岩土和土壤。
冻土面临着两个大工程问题:冻胀和融沉。
冻土在冻结的状态下体积膨胀,到了夏季,冻土融化体积缩小。
冻土的冻结和融化交替出现,就会造成路基不稳定,影响正常通车。
而冻土又有着很强的流变性,它的长期强度远低于瞬时强度。
这些特性造成了当冻土区开始工程并建造建筑筑物时,路基、桥涵、隧道等都会受到这两大工程问题的困扰。
2多年冻土路基工程的主要技术措施2.1 通风管路基工程通风路基防止热融的原理是利用的通风而产生的对流作用,将填土产生的热量或外界引发的各种热量尽快散失,以便降低对基底的热干扰,防止基底因热融而下沉。
青藏铁路多年冻土区路基用UPVC管和钢筋混凝土管通风管道,由于通风管道的温度调节,减少左右两侧的不均匀沉降的路基土体,消除了因为路基土体的不均匀沉降引起的张力裂缝;而且,UPVC通风管和钢筋混凝土排气管具有一定的拉伸强度和剪切强度同加筋路堤一样都在路基土体上发挥了作用,使水路基水体起到了水平钢筋、消除沿软弱面所产生的裂缝。
在青藏高原北麓河试验站的通风路堤试验表明,通风管可以有效地降低路堤填土的温度。
经试验观测后,自动温控风门安装后,降温效率有所提高。
2.2 使用热棒青藏铁路沿线的冻土路基旁有一些直径约为十五厘米,高两米左右的铁棒,它被成为天然制冷机。
青藏铁路多年冻土区路基排水设施病害及治理措施王志伟;王进昌;王兴【摘要】受气候变暖和工程活动的影响,冻土极易发生融化而产生融沉变形,并诱发多年冻土区工程构筑物的破坏.在青藏铁路建设阶段,路基的排水沟主要采取\"U\"型混凝土侧沟、混凝土块拼装式侧沟等柔性结构,但由于受到地基土往复的冻胀、融沉作用,这些路基排水沟破损严重,后期的维修和养护工作困难.本文针对青藏铁路多年冻土区发育的路基排水沟病害,基于大量的野外病害调查工作,分析总结了排水沟病害的主要类型及其诱发因素,最后提出了几种有效的防排水措施,对于确保青藏铁路的长期安全运营和日常的养护维修都具有重要的指导意义.【期刊名称】《甘肃科技》【年(卷),期】2018(034)024【总页数】4页(P107-110)【关键词】青藏铁路;多年冻土;路基排水;排水沟;病害【作者】王志伟;王进昌;王兴【作者单位】青藏铁路公司, 青海西宁 730000;青藏铁路公司, 青海西宁 730000;中铁西北科学研究院有限公司,甘肃兰州 730070【正文语种】中文【中图分类】U2161 概述青藏铁路格尔木至拉萨段全长1142km,穿越多年冻土区长度约546.4km,其中高温极不稳定区199.8km,高温不稳定区74.5km,低温基本稳定区和低温稳定区170.5km,高含冰量地段223.2km,低含冰量地段221.8km。
高温不稳定和高温极不稳定多年冻土的热稳定性较差,在气候变暖和工程活动双重影响下,高温高含冰量冻土极易发生融化而产生融沉变形,土体的冻胀和融沉是诱发工程构筑物破坏的主要原因。
在青藏铁路建设阶段,采取了许多保护多年冻土路基的工程措施,如以桥代路、气冷路基、土互道路基、热棒路基、片(碎)石护坡路基等,这些措施对于保证青藏铁路的安全运营起到了良好作用。
作为路基附属的防排水设施,在青藏铁路建设阶段也采取了大量与普通地区不同的“U”型混凝土侧沟、拼装式混凝土块侧沟等柔性结构侧沟,但青藏铁路运营至今的实际情况表明,这些路基防排水结构措施不完全适合,主要由于季节性冻土层的反复冻融作用,“U”型混凝土侧沟、拼装式混凝土块侧沟破损变形严重,工务养护部门每年不得不投入大量的人力物力对排水设施进行维修。
一、多年冻土问题在冻土上修路,路基随气温变化而具有不稳定性。
由于青藏高原气温年变化极大,夏季最高温38℃,冬季最低温-40℃。
气温高的季节,冻土融化,形成热融湖塘、暗河,路基翻浆、滑动,路基形成搓板路;气温降低,路基冻结,甚至反常膨胀,形成冻涨球。
冻土当中有含土冰层、饱冰冻土、裂隙冰、砂岩、泥岩、泥沙互层。
温度升高,造成热融扩大,尤其是在明洞开挖时,仰坡失稳、滑塌、基地泥泞,隧道开挖后,拱部严重掉块,甚至塌方,隧道营运后会因反复冻融破坏结构,影响运营安全。
铁路通车后,必然有大量废热从车内排出,对铁路路基有影响。
为解决冻土问题,专家采用了如下方法来保证路基的稳定与持久: 1 采用片石通风路基,片石通风护道,铺设保温材料,采用热棒技术。
(通风路基与通风护道使得空气对流快,使路基温度与周围气温一致,不易形成局部热区,有利于路基稳定)。
2 在冻土中及不稳定的地方采用以桥代路(在冻土上修桥,下面无水而是不稳定的冻土),如清水河特大桥。
3 隧道工程在衬砌中设置防水保温层。
4 重新研究制定混凝土耐久性技术标准,提高混凝土结构的耐久性。
为防止热胀冷缩使桥墩出现龟纹,使混凝土与冻土“亲密接触”,采取负温养生措施,夏季采取挖井制冷、放风冷却措施,使温度保持在10度左右,冬季采取烤热、添加防冻剂,给桥墩裹上棉被等措施,保证混凝土的耐久性和防冻性。
二、高寒缺氧问题如前所述,青藏铁路沿线海拔4000米以上的地区有960千米,占全线总长的84%,许多地方常年温度在-10℃以下。
人们常说,“到了昆仑山,气息已奄奄;过了五道梁,哭爹又喊娘;上了风火山,三魂已归天”。
在海拔4000多米的地方,人们常常感觉到头晕、恶心,脚下仿佛踩着一团棉花,软弱无力。
人缺氧会头痛脑胀,胸闷气短,夜不成寐,会诱发脑水肿、肺水肿等疾病。
空气稀薄,高寒缺养,被称为“生命的禁区”。
高寒缺氧严重威胁着青藏铁路建设中的建设者。
通常,人们只关注通车后,火车内的寒冷缺氧问题,而对露天从事建设的百万大军关心较少。
青藏铁路多年冻土工程的探索与实践
研究目的:青藏铁路格尔木-拉萨段全长1142km,是世界上海拔最高、跨越高原多年冻土地段里程最长的铁路,沿线自然环境恶劣,地质条件复杂,工程技术难度大,环境保护要求高,建设过程中面临着许多技术难题.文章从青藏高原多年冻土区特点及主要工程问题,科技攻关工作与采取的措施,所取得的主要阶段*成就等几个方面,对如何更好解决在高海拔多年冻土区修建铁路这一难题,把青藏铁路建设成为"世界一流高原铁路",进行了深入的阐述,同时提出了需要进一步深化研究的问题.研究结论:文章经过系统分析和研究,查清了线路通过地区多年冻土的热稳定*、含*量和不良冻土现象的分布和变化规律,为攻克冻土难题提供了可靠的基础工作保*.对路基工程提出了"主动降温、冷却地基、保护冻土"的设计思想、治理原则和具体工程结构类型.。
青藏铁路高寒冻土区特殊路基施工技术研究
青藏铁路二期工程位于青藏高原腹地,全长1142公里,路基工程占全线总长的90%以上,途经海拔4000米以上地段约960公里,经过连续多年冻土地段550公里,沿线地质复杂,各类灾害严重。
由于高原特殊的地理位置和自然环境条件,青藏铁路建设面临“高寒缺氧、生态脆弱、多年冻土”三大难题的严峻挑战。
其中如何处治高寒冻土区路基地下水问题是青藏铁路建设面临的必须解决的重要技术难题,它是保证高寒冻土区地下水路基工程稳定的一个重要环节。
同时如何保证多年冻土区路基工程的稳定也是建设青藏铁路必须攻克的首要难题。
我国多年冻土分布很广,除青藏高原外,在东北大小兴安岭地区也广有分布。
因此,解决多年冻土区路基修建的技术问题,不仅是当前青藏铁路建设必须完成的首要任务,也是今后加速冻土区建设、开发将面临的主要难题。
由于青藏铁路沿线穿越的山岭较多,地形起伏较大,故高堤、深堑路段时有发生,最高路堤高达20m以上。
在这种地质环境中修筑铁路,如何保证路堤工程的稳定性、保护高原生态环境,实施可持续发展战略,维护国家整体利益,也是工程建设中必须解决的重要技术问题。
为解决高寒冻土区路基地下水所引起的路基冻胀、融沉问题,施工时我们依据不同地形、地质条件,分别对深、浅路堑,路堤地基三种不同情况的路基地下水处治提出了三种相应的地下水排水构造形式及其相应的施工工艺,有效地保证了地下水路基的稳定。