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青藏铁路片石层表面开放与封闭的片石气冷—碎石护坡组合路基降温效果试验研究

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Ｖｏ ． ９ ＮＯ ３ １２ ．
Ｍａ ｙ， ２ ０ ０８
青 藏 铁 路 片 石 层 表 面 开 放 与 封 闭 的片石 气 冷一 碎 石 护 坡 组 合 路 基 降 温 效 果 试 验 研 究
武 小鹏 ，王 小军 ，刘保 升
（ 中铁 西 北 科 学 研 究 院 有 限公 司 ，甘 肃 兰 州 ７ ００ ） ３ ０ ０
走 向均 为 ￥ ０Ｗ ，即路 基 左 侧 为 阳坡 侧 ，也 是 背 ８。
对 流 ，而表 面开放 片石 层 则 主要 依 靠 “ 囱效 应 ” 烟
和外 界 低温风 的作 用 ，使其 内部形 成 强迫 对流 实现 降温＿ ３ 剖，封 闭 和开 放 碎 石层 冷 却 机 理 的室 内模 型
对 比试验 研究 表 明 ：在其 他条 件 相 同的情 况下 ，开
通 过现 场实体 工 程试验 ，研 究 片石气 冷一 碎石护 坡
组合 路基 片石 层表 面 的封 闭与开 放对保 护 多年冻 土
的作用 及效 果 。
１ 试 验 工 程 实 施 方 案
片石气冷一碎石护坡组合路基 Ｄ ２ ＋２ ０ Ｋ１ ４ ５ ０ 断 面和 Ｄ ２ ＋３ ０断面位 于青 藏 铁路 清 水 河地 Ｋ１０ ４ ０
放碎 石层 的降 温速 度快 于封 闭 的碎 石层 ；但 从长 时 间看 ，封 闭结 构 的降温 能力要 强 于开放 结构 。本 文
收稿 日期 ：２ ０ ５２ ；修订 日期 ：２ ０ ９１ ０ ７０ ２ ０ ７０ —５
基 金 项 目 ：铁 道部 科 技 研 究 开 发 计 划 项 目 （ Ｏ ３ ２ ） ２ Ｏ ＧＯ １
区 ，该地 段 年 平 均 气 温 约 一４ ３℃ ，年 平 均 风 速 ． ４ ５１ ・Ｓ ，主 导 风 向 ＮＥ 向 ，多 年 冻 土 上 限 为 ． Ｉ ～ Ｔ １Ｏ ． ． ～２ ５ｍ，年 平均 地 温 为 ～ １ ６ 一 ０ ７℃ ，为 ．～ ． 多 冰 和 富 冰 冻 土 地 段 。 Ｄ ０ ４＋ ２ ０ 和 ］ Ｋ１ ２ ５
修建后 出现 了比较严 重 的沙害 ，很 多地段 路 基表 面 都 被积 沙覆 盖 。当片石 气冷～ 碎 石护 坡组 合路 基 的
片石层 表面被 封 闭后 ，其 降温机 理 明显改 变 。表面
封 闭片 石 层 的 致 冷 机 理 主要 基 于 Ｒ ｙｅｇ — ｅ ａｄ ａ ｌｉｈＢ ｎ ｒ
层 厚度 和 片石粒 径 以及 碎 石护坡 厚度 均相 同，路 基
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第２ 卷 ， ３ ９ 第 期
２ ００ ８年 ５月
文 章 编 号 ：ｌ Ｏ一６ ２ （０ ８ ３ｏ １ ５ Ｏ ｌ４ ３ ２０ ）０ 一ｏ ３０
中 国 铁 道 科 学
ＣＨ Ｉ ＮＡ ＲＡＩ Ｗ ＡＹ ＣＩ Ｉ Ｓ ＥＮＣＥ
摘
要 ：为 了维持多年冻土 区路基 的稳定 ，青藏 铁路 部分路 段采用 片石气 冷一 碎石护坡 组合路 基主动保 护 碎石护坡组合 路基 ２ 测试 断面 、２ 个 个冻融循环 的地 温监测 资料 ，研究 片石层
多年冻土 。为考察片石气冷～碎石护坡组合路基 片石层 表面被 风沙 和积雪等封 闭后 ，其 降温效 果是否失 效 ，基 于青藏铁路清水河地 区片石气冷 表面开放与封闭对片石气冷～碎石护坡组合路 基降温 效果 的影响 。结 果表 明 ：片石层表 面封 闭的片石气 冷一 碎 石护坡组合路基及其基底平均地温 比片石层表面开放 的片石气 冷～ 碎石 护坡组合路基 低 ｏ １ ～Ｏ ２ ．６ ． ３ｏ Ｃ，负积温 值封闭 比开放大 １ ５ ３ １ ． ２℃ ・ ，最大融化深度抬升幅度封闭 比开放大 Ｏ ． 。说明片石层表面封闭的片石气 天 ～Ｏ４ｒ ｎ
风 侧 ，右侧 为 阴 坡 侧 ，迎 风 侧 。Ｄ ２ ＋２ ０断 Ｋ１０ ４ ５
面为 片石层 表 面开放 的 片石气冷 一碎 石护 坡组 合路
基 断 面 ；ＤＫ１０ ４ ０ ２ ＋３ ０断 面在 路 基 左 右 侧 片石 顶 面和 片石层侧 面均采用 铺设 彩条 布并 在彩 条布上 铺 设 约 １ １ 厚 的土进行 封 闭 的片石气 冷一 碎石护 坡 ０Ｃ Ｉ Ｔ
文 献 标 识 码 ：Ａ
青藏 铁路 格 尔 木 至拉 萨段 全 长 ｌ１２ｋ ４ ｍ，其
中海拔 在 ４０ ０１ 以上 的线 路 有 ９ ０ ｋ ０ Ｉ Ｔ ６ ｍ，穿越 连 续 多年 冻土 区约 ５ ０ｋ ５ ｍ，多年 冻 土 区 路 基 的稳 定 性 问题是 整个青 藏铁 路成 败 的关键 ｌ 。为 了保 护 多 ＿ １ ］ 年冻 土 ，维持路 基稳 定 ，青藏 铁路 多年 冻土 区采 用 了片石气 冷路 基 、片石 气 冷～ 碎 石 护坡 组合 路 基 、
冷一 碎石护坡组 合路 基较开放的更有利于保护 多年冻 土 ，维持路 基稳 定；当片石 气冷
层表面被风沙等封闭后仍具有 良好 的降温效果 。 关键词 ：青藏铁路 ；片石气冷
中 图分 类 号 ：Ｕ２ ３ １ １ ．４
碎石护 坡组合 路基片 石
碎石护坡组合路基 ；开放 ；封 闭；降温效果 ；试验研究
Ｄ ２ ４ ３ ０断 面 的施 工 时 间 、路 基 高 度 、片石 Ｋ１０ ４ － ０
片 （ ）石 护坡 路基 、热棒 路基 和通 风管 路基 等 多 碎 种特殊 结 构路 基 ｌ ］ ＿ 。片石 气 冷一 碎 石 护 坡 组合 路 ２
基是在 片石气 冷 路基 两侧 边坡再 铺设 一定 厚度 的碎 石层 而形成 的一 种新 结构路 基 。据 调查 ，青 藏铁路
作者简介：武 小鹏 （９ ８ ） １７ 一 ，男 ，甘肃平凉人，助理工程 师。
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１ ４
中
国
铁
道
科Hale Waihona Puke 学 第 ２ 卷 ９
组合路 基上 ，封 闭长度 ２ ｎ ５ｒ，封 闭 时间 为 ２０ ０ ３年

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高原冻土区路基施工技术及质量控制浅述

高原冻土区路基施工技术及质量控制浅述

高原冻土区路基施工技术及质量控制浅述发表时间：2019-05-13T13:58:57.270Z 来源：《防护工程》2019年第2期作者：雷晓明[导读] 在高原多年冻土区修筑公路，路基是成败的关键，高原多年冻土区修筑路基以后，改变了地气间的热交换条件和水热输运过程，表面热交换条件的改变，打破了气候与天然多年冻土之间的热平衡条件，路基内部逐年的吸放热不均衡致使净吸热增加，下伏土体温度升高，导致多年冻土融化，严重威胁路基的稳定性。

青海天路交通工程建设有限责任公司青海西宁 810000摘要：在高原多年冻土区修筑公路，路基是成败的关键，高原多年冻土区修筑路基以后，改变了地气间的热交换条件和水热输运过程，表面热交换条件的改变，打破了气候与天然多年冻土之间的热平衡条件，路基内部逐年的吸放热不均衡致使净吸热增加，下伏土体温度升高，导致多年冻土融化，严重威胁路基的稳定性。

国内外工程实践证明，由于地质条件的复杂性和敏感性，多年冻土区公路的病害率比非多年冻土地区道路病害率要高出很多。

对于多年冻土区工程而言，为保证其使用寿命及长期服役性能，保持下部冻土的热稳定性成为科研、工程设计及施工人员的首要目的。

因此，本文主要研究高原冻土区路基施工技术及质量控制，希望通过本专题的研究，掌握公路建设和运营对路基下多年冻土的影响程度，为我省冻土地区农村道路工程建设及其病害防治提供科学依据，能够对高原冻土区路基工程施工实践有一定的参考作用。

关键词：高原多年冻土区；路基施工技术；质量控制1高原冻土路基工程概况本文主要研究的高原冻土路基工程概况是刚油公路瓦颜山至江仓段公路工程。

刚油公路位于青海北部牧区，该工程穿越大片高原多年冻土区，公路等级为三级，路线全长37.152258km，工程于2014年11月5日开工，2016年11月交工。

路基宽度为7.5米，路面宽度6.5米，全线采用5cm沥青砼（AC-13）面层，下设20cm水泥稳定砂砾基层，20cm厚天然级配砂砾垫层，路基土石方工程。

浅谈片、块石通风路基在多年冻土地区路基中的应用

浅谈片、块石通风路基在多年冻土地区路基中的应用

浅谈片、块石通风路基在多年冻土地区路基中的应用魏秉鸿【摘要】多年冻土区修筑公路等建筑物后,改变了多年冻土地表的冻土水热条件,造成多年冻土融化,路基失稳,导致一系列的公路病害.片、块石利用多孔介质自然对流传热和热屏蔽特性,有利于保护冻土,保持路基稳定性.片、块石路基有效改善了多年冻土区路基下热状况,是一种有效保护多年冻土的工程措施.【期刊名称】《青海交通科技》【年(卷),期】2011(000)006【总页数】2页(P58-59)【关键词】道路工程;多年冻土地区;片;块石路基冻土保护;通风原理【作者】魏秉鸿【作者单位】青海第三路桥建设有限公司西宁 810008【正文语种】中文1 前言国道214线高速公路沿线海拔平均4700m，路线经过巴颜喀拉山，我们项目所处地区为青藏高原高寒地带，属典型的高原大陆性气候区，高寒缺氧，空气干燥，以冬长夏短，干旱少雨，多风剧变，无霜期短为特点。

地下含冰量丰富，多年冻土路段近60km。

该路段多年冻土具有厚度薄、地温高和太阳辐射强、含冰量丰富等特点，致使该路段路基病害频发，主要表现形式为横向倾斜变形、纵向裂缝、路基开裂、波浪、滑溜、路基不均匀沉陷、路基凹陷与翻浆等。

形成路基冻土病害的主要原因。

有多段路堤通过高含冰量多年冻土地段，其中部分路基设计上采用片石通风路堤。

冻土是一种特殊的土体，其成份、结构、热物理及物理力学性质均有着不同于一般土的许多特点。

冻土路基变形特点影响多年冻土区路基的强度和稳定性的，除了常规地区的地质、地形、土质和水文等因素外，还介入了一个关键因素——温度，温度的介入，改变了路基的强度和稳定性评价的常规概念，使得多年冻土区路基的变形不但具有常规的路基填土（路堤部分）变形，而且还有因温度变化而产生的路基基底季节融化层变形和多年冻土融化变形。

路堤填土变形受填料成份和压密程度等影响，一般变形量较小，而基底季节融化层变形和多年冻土融化变形，尤其是多年冻土的融沉则成了多年冻土区路基变形和破坏的主要原因，是设计及施工的难题。

青藏铁路片石通风路基工程

青藏铁路片石通风路基工程

的蓄 热 。
满足 上述 条件 的材 料 在青 藏高 原 只有片 石适 合作 沼泽 湿地 路基 填料 ； 决 排 水 问题 用 挡 水 埝 将 沼泽 水 解 源引 离路 基基 底 ， 沼泽湿 地排 干 。 将
３ 片 石 通风 路 基 工 作 原 理
片石通 风 路基 是通 过 改变 路基 结构 而改 变传 热方
多年 冻 土沼泽 化 湿 地 出现 。Ｄ １０ Ｋ ５ ８＋７ ０～Ｄ １０ ８ Ｋ ５ ８＋
要保 护 多年 冻土 就要 做 到施 工 时尽量 减少 对多 年 冻土 的扰 动 和破 坏 ， 因此 要 选 用 吸热 后 能 及 时 散 发 热 量又 经 济 的材 料 ， 以利 于 热平 衡状 态 的恢复 ； 尽量 减少 大气 降水 的侵 蚀 、 渗入 及 冻结层 上 水 的危 害 ； 尽量 采用 效果 好 的防护 工 程措 施 ， 加 基 底 的冷 储 或 减 少基 底 增
４ 片 石 通 风 路 基 填 筑 厚 度
通过 试验 得 知 当路 基 设 计 高 度 日≥３ ５Ｉ 时 ， ． Ｉ 倾 Ｔ 填 片石 厚度 为 ｈ＝１２ ｍ； 路 基 设 计 高 度 ２ ５ 日＜ ． 当 ．≤
３５Ｉ 时 ， ．Ｔ Ｉ 倾填 片 石厚 度为 ｈ＝１０Ｉ。见 图 １ ． Ｉ Ｔ 。
作 者 简 介 ： 静 涛 （９３ ） 女 ， 张 １７一 ， 四川 成 都人 ， 程 师 。 工
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６ ２
铁
道 建
筑
Ｓ ｐ ｍ ｅ，０ ７ ｅ ｔ ｂ ｒ２ ０ ｅ
５ 片石 通 风 路 基 施 工
５ １ 合理选 择 施工季 节 ．
置 ： 向沿 线路 方 向每 ２ 纵 ０ｍ设 置 一个 检 测 断 面 ， 且横 向距 离路 基边缘 不小 于 ０ ５ｍ。采 用 精 密水 准 仪 观测 ．
四大措施破解青藏铁路千年冻土

四大措施破解青藏铁路千年冻土

四大措施破解青藏铁路千年冻土作者：刘长奇来源：《地理教育》2011年第11期青藏铁路的修建，创造了世界铁路建设的多项奇迹，其中一个就是解决了铁路穿越千年冻土区的问题。

青藏铁路东起青海格尔木，西至西藏拉萨，全长1200千米，其中有600千米属于高海拔寒冷区冻土地质。

高原寒冷区冻土层地基的稳定性是铁路面临的最大难题。

所以说青藏铁路修建的成败决定于路基，而路基最大的问题就是多年冻土。

夏天气温上升，冻土层融化，上面的路就会塌陷；而冬天温度降低，冻土膨胀，就会把建在上面的路基和钢轨顶起来，一降一升，火车极易脱轨。

针对以上问题，我国的铁路建设者主要采用以下四个措施来解决冻土问题。

热棒：天然制冷讥进入两大滩冻土区，铁路路基两旁插有一排排碗口粗细、高约2m的铁棒(如图1)，即热棒。

铁棒间相隔2m，一直向前延伸。

热棒在路基下还埋有5m，整个棒体是中空的，里面灌有液氨。

热棒的工作原理是：当路基温度上升时，液态氨受热发生汽化，上升到热棒的上端，通过散热片将热量传导给空气，气态氨由此冷却液化变成了液态氨，又沉入了棒底。

这样，热棒就相当于一个天然制冷机。

抛后路基：廉价土窑调在青藏铁路路基内部，还有一种廉价而有效的土空调正悄无声息地运转着。

在土层路基中间，填筑了一定厚度的碎石(如图2)。

当夏季来临时，青藏高原气温升高，抛石路基表面的温度上升，空气密度降低，而路基冻土中的温度较低，空气密度较大，这样热空气与冷空气就不易对流，无形中形成了外界与冻土的隔热层；当冬天来临时，冻土路基的外界温度较低，空气密度较大，而路基冻土层温度较高，空气密度较低，将自然上移，与外界进行热量交换，无形中形成了冷热对流，使路基冻土层温度降低，保护了冻土的完好性。

遮阳板：隔热外农青藏高原地处中低纬度的高海拔地区，太阳辐射十分强烈是该地区的一个重要特征。

遮阳板路基是在路基的边坡和坡面上架设一层用于遮挡太阳辐射的板材，可消除太阳对路堤坡面的有效辐射加热作用(如图3)，达到稳定路基温度的目的。