電力天路施工嚴(yán)格保護(hù)青藏高原凍土環(huán)境

基于環(huán)境與土工相互制約、相互調(diào)整的系統(tǒng)平衡關(guān)系,從大環(huán)境問題和小環(huán)境的角度,探討了青藏高原多年凍土地區(qū)的環(huán)境土工問題。首先,提出了凍土地區(qū)土工設(shè)計原則并指出了土工結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的核心是熱穩(wěn)定性。從大環(huán)境的角度,探討了包括大氣環(huán)境演變、地溫分帶以及景觀生態(tài)所確定的土工設(shè)計適用原則和條件;其次,土工結(jié)構(gòu)雖然是一個冷結(jié)構(gòu),但無論是填筑還是開挖,都將破壞天然地層的原始熱平衡狀態(tài),由此引發(fā)的環(huán)境變化也是必然的。因此從小環(huán)境的角度,探討了自然營力引起的環(huán)境變化以及土工建設(shè)可能引發(fā)的環(huán)境破壞和工程危害;第三,在大環(huán)境不可控或是通過更全面的努力來減小大環(huán)境向不利方向發(fā)展的前提下,探討了在土工建設(shè)如何保護(hù)環(huán)境的原則和方法。

青藏路穿越約560km(西大灘—安多)高原多年凍土地區(qū)和210km(安多以南)零星分布的島狀多年凍土地區(qū)。該地區(qū)普遍分布有厚度較大的水平冰層,體積含冰量大于80%,最厚達(dá)5m,其頂面一般即為多年凍土上限。由于埋藏較淺,極易受地表條件和氣候變化的影響,凍融滑塌是高原凍土的突出現(xiàn)象,亦是造成路基病害的主要原因之一。根據(jù)工程實踐介紹了路基的部分設(shè)計思路及施工方法。

介紹了青藏鐵路第五標(biāo)段的工程概況,以dk972+850～dk972+950段路堤為例介紹高原凍土路基施工的基底處理和路基填筑方法及注意事項。

1工程概況 中鐵四局承擔(dān)施工的青藏鐵路15標(biāo)段北起通天河dk1282+124，南至雁石坪dk1334+ 050，線路全長49.583公里，其中短鏈2.74公里。主要工程數(shù)量：路基土石方320萬斷面方， 特大橋1座，大橋5座，中橋3座，小橋8座，涵洞64座，站場2座，正線鋪碴14.2萬方， 站線鋪碴0.8萬方，路基附屬工程49.186公里。 本標(biāo)段位于通天河盆地和布曲河谷地，海拔4600～4800m，全部處在高原永久性凍土地 區(qū)，沿線自然環(huán)境主要為高寒草原和高寒草甸等高原生態(tài)系統(tǒng)。通天河盆地地形平坦，地勢 開闊。布曲河蜿蜓漫流，盆地內(nèi)局部分布沙地，植被稀疏，多年凍土層厚度5～40m。段內(nèi) 高含冰量凍土段較長，不良凍土現(xiàn)象發(fā)育，屬高溫極不穩(wěn)定凍土，且線路多次經(jīng)過凍融過渡 帶。 2工程施工對環(huán)境的影響及生態(tài)防護(hù)對策 15標(biāo)段線路處

青藏鐵路高原凍土地區(qū)施工環(huán)境保護(hù)對策初探——本文針對青藏鐵路高原凍土地區(qū)的特定環(huán)境及高寒草原、高寒草甸特殊的自然生態(tài)系統(tǒng)，結(jié)合具體工程分析了施工給生態(tài)環(huán)境造成的影響，對施工期環(huán)境保護(hù)對策進(jìn)行了探討，并介紹了相應(yīng)的環(huán)保措施和取得的經(jīng)驗。

針對青藏鐵路高原凍土地區(qū)的特定環(huán)境及高寒草原、高寒草甸特殊的自然生態(tài)系統(tǒng)，分析工程施工給生態(tài)環(huán)境造成的影響，對施工期環(huán)境保護(hù)對策進(jìn)行初步探討，并因地制宜，采取了相應(yīng)的環(huán)保措施，取得了一定的經(jīng)驗。

針對青藏鐵路高原凍土地區(qū)的特定環(huán)境及高寒草原、高寒草甸特殊的自然生態(tài)系統(tǒng)，分析工程施工給生態(tài)環(huán)境造成的影響，對施工期環(huán)境保護(hù)對策進(jìn)行初步探討，并因地制宜，采取了相應(yīng)的環(huán)保措施，取得了一定的經(jīng)驗。

針對青藏高原鐵路工程施工所面臨的特定環(huán)境及世界屋脊特殊的自然生態(tài)系統(tǒng),結(jié)合具體工程實踐,分不同專業(yè)對相應(yīng)的環(huán)保措施和取得的經(jīng)驗進(jìn)行了分析,以保證青藏鐵路建設(shè),推動西部經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

青藏公路由北向南縱貫青藏高原腹地,昆侖山唐古拉山間平均海拔4500m以上,在公路沿線700多千米范圍內(nèi)廣泛分布有全球獨一無二的以高海拔高溫為主要特征的多年凍土.高原氣候變化無常,一日間可經(jīng)歷四季,遭遇雨、雪、冰雹;公路沿線環(huán)境惡劣,年平均氣溫-2℃~-7℃,空氣中含氧量不足海平面的50%,太陽輻射量平均高達(dá)3600kj/m2.多年凍土、高寒缺氧、生態(tài)脆弱是高原環(huán)境的基本特征.在當(dāng)今全球氣候升溫大背景下,高原下伏多年凍土響應(yīng)進(jìn)程加快,近20年間凍土平均升溫0.2~0.3℃,島狀多年凍土加速消失,高溫多年凍土加劇退化,低溫多年凍土升溫明顯,并由此導(dǎo)致凍土區(qū)公路工程病害不斷發(fā)生發(fā)展.青藏公路歷經(jīng)50年建設(shè)和34年連續(xù)科研,通車50年來,歷經(jīng)數(shù)次整治改建,并開展長達(dá)30多年的連續(xù)跟蹤觀測研究,其作為中國高原凍土區(qū)大規(guī)模工程建設(shè)的開山之作,無疑也成為中國凍土工程研究最大的試驗工程.2002年交通部在西部交通建設(shè)科技項目中安排開展《多年凍土地區(qū)公路修筑成套技術(shù)研究》,積極迎對全球氣候升溫變暖對多年凍土區(qū)工程影響的挑戰(zhàn),從凍土工程理論、勘察設(shè)計方法、工程穩(wěn)定措施、凍土工程病害預(yù)防養(yǎng)護(hù)與工程壽命保障,到高寒缺氧惡劣環(huán)境下的生態(tài)環(huán)境保護(hù)等方面開展系統(tǒng)研究,創(chuàng)新、集成了針對中國實際的多年凍土地區(qū)公路修筑成套技術(shù),推動了中國凍土工程領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步,進(jìn)一步提升了中國公路凍土工程研究的世界領(lǐng)先水平.

中國科學(xué)e輯:技術(shù)科學(xué)2009年第39卷第1期:8~15 www.***.***tech.scichina.com 8 《中國科學(xué)》雜志社 scienceinchinapress 青藏高原多年凍土區(qū)公路修筑技術(shù)之進(jìn)展 汪雙杰 ①*,陳建兵 ①② ,章金釗 ① ,李祝龍 ① ①中交第一公路勘察設(shè)計研究院,寒區(qū)道路工程交通行業(yè)重點實驗室,西安710075; ②中國科學(xué)院凍土工程國家重點實驗室,蘭州730000 *e-mail:wangshj@ccroad.com.cn 收稿日期:2007-12-18;接受日期:2008-09-26 國家西部交通重大科技資助項目(批準(zhǔn)號:2002318000) 摘要青藏公路由北向南縱貫青藏高原腹地,昆侖山唐古拉山間平均海拔4

介紹了青藏鐵路格拉段的概況、沿線的自然特征、路基工程設(shè)計和施工特點,在總結(jié)既有設(shè)計、科研成果以及試驗段階段成果的基礎(chǔ)上,針對建設(shè)青藏鐵路格拉段所存在的主要問題,提出了主要解決措施、設(shè)計原則和施工特點。

三月怒江江浪急，峽岸峰高倚天立。電纜欲飛過群山，高塔抱桿先架設(shè)。海拔五千空氣稀，溫差四十暑寒接，都說如此施工無前例。飛沙亂卷吹不去，奮戰(zhàn)雪域爭朝夕。鋼索上懸崖，天梯通霄碧。帳篷搭上白云間，汗水灑遍古峭壁。高強(qiáng)鋼，挺拔身，雄姿一展凌云臂。

針對青藏高原多年凍土的特點,提出了青藏鐵路多年凍土區(qū)橋梁設(shè)計主要原則,并對不同的基礎(chǔ)類型在凍土區(qū)適應(yīng)情況進(jìn)行分析,提出了適應(yīng)高原凍土性質(zhì)的基礎(chǔ)應(yīng)用,最后對鉆孔灌注樁的承載力,切向凍脹力和基礎(chǔ)沉降量的計算進(jìn)行介紹。

我國是世界上第三凍土大國，青藏高原是世界高海拔多年凍土的代表，多年凍土面積達(dá)1．5×106平方公里。青藏鐵路建成通車，為西藏帶來新一輪的經(jīng)濟(jì)發(fā)展機(jī)遇，迫切需要新建高速公路、輸變電線和輸油氣管道等工程，而這些新建工程僅能聚集于寬度不到10公里范圍內(nèi)的青藏工程走廊內(nèi)。要在保障高原凍土地基上各類重大工程安全的同時，保護(hù)好生態(tài)環(huán)境，避免工程失穩(wěn)，減少災(zāi)害發(fā)生，是青藏高原工程建設(shè)必須面對的重大問題。

本文以青藏鐵路路基施工實例,對凍土區(qū)路基施工處理進(jìn)行了經(jīng)驗總結(jié),其施工技術(shù)方法與措施可供借鑒。

青藏高原上施工會擾動其下多年凍土的存在狀態(tài).近些年來,高原上相繼修建的大量的線性工程,這些大型工程的建設(shè)必將進(jìn)行多年凍土區(qū)的開挖和夯填,從而會引起下伏多年凍土的結(jié)構(gòu)發(fā)生很大變化.研究了路基施工對青藏高原多年凍土的影響,并以青藏鐵路、青藏公路沿線典型實例進(jìn)行分析.結(jié)果表明:開挖施工擾動最大,可引起斜坡失穩(wěn)滑塌、地表積水和熱融湖塘等;填土路堤會引起其下伏多年凍土升溫,路基兩側(cè)形成的小氣候往往起著提高地面溫度的作用;擋水、排水設(shè)施施工也會導(dǎo)致多年凍土上限下降,地表沉陷.可見,填土路基、開挖、地表工程擾動都會導(dǎo)致多年凍土發(fā)生變化,這些凍土變化對路基穩(wěn)定必將構(gòu)成威脅.

8月1日，青海省共和至玉樹高速公路全線建成通車，這是我國在青藏高原多年凍土區(qū)建成的首條高速公路。據(jù)了解，共和至玉樹高速公路被納入《國家公路網(wǎng)規(guī)劃》（2013年至2030年），東起青海省海南藏族自治州共和縣，西至青海省玉樹藏族自治州玉樹市，途經(jīng)青海省果洛藏族自治州，共穿越5縣12個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，是京藏高速的重要組成部分。該公路總投資269．6億元，全長634．8公里，其中多年凍土區(qū)路段達(dá)227公里，占線路總長約36％。

中國西北干旱化和風(fēng)成記錄的研究已取得重要進(jìn)展,但對亞洲內(nèi)陸干旱化和亞洲冬季風(fēng)開始時間的認(rèn)識目前仍存在分歧。利用掃描電鏡,通過對青藏高原北緣廣大典型地區(qū)古近系中類似風(fēng)成堆積的紅色砂層石英砂微形態(tài)詳細(xì)研究,發(fā)現(xiàn)這些紅色砂層中絕大部分石英砂顆粒表面具有流水搬運和改造的磨光面與v型坑微形態(tài)特征組合,與現(xiàn)代塔克拉瑪干沙漠、阿爾金山北緣洪積扇上的現(xiàn)代風(fēng)沙沉積物石英砂顆粒表面的麻面與蝶形坑組合不同。粒度分析也顯示這些沉積物的粒度曲線特征與風(fēng)成黃土和現(xiàn)代沙丘粒度曲線有明顯差別。結(jié)合沉積特征認(rèn)為青藏高原北緣古近紀(jì)期間不存在大范圍的風(fēng)沙沉積物,推斷亞洲冬季風(fēng)此時可能尚未激發(fā),而該期的干旱環(huán)境可能是由行星風(fēng)系副熱帶高壓控制的干旱炎熱氣候以及全球變冷事件造成。

研究目的:通風(fēng)管路基作為一種新型的路基結(jié)構(gòu),具有降低多年凍土地溫抬升路基人為上限的性能,對多年凍土區(qū)鐵路的建設(shè)及運營提供安全保證。本文結(jié)合青藏高原多年凍土區(qū)特殊的氣候條件及空氣流通特征,對通風(fēng)管內(nèi)空氣對流形式進(jìn)行分析,并通過傳熱學(xué)基本理論對多年凍土區(qū)通風(fēng)管路基體的傳熱規(guī)律進(jìn)行研究。研究結(jié)果:文章經(jīng)過系統(tǒng)分析和研究,提出了青藏高原多年凍土區(qū)通風(fēng)管路基的傳熱理論。認(rèn)為青藏高原多年凍土區(qū)通風(fēng)管路基的傳熱方式主要為空氣的強(qiáng)迫對流、自然對流及熱傳導(dǎo)3種,并通過理論計算及試驗得出使通風(fēng)管路基達(dá)到最大功效的合理的長徑比。

介紹青藏高原多年凍土路塹爆破開挖施工中的爆破器材選擇、爆破設(shè)計參數(shù)的試驗研究,由于施工中采用了合理的施工方法和施工工藝,施工速度快、經(jīng)濟(jì)效益好

結(jié)合正在修建的青藏高原風(fēng)火山隧道的安全、優(yōu)質(zhì)施工技術(shù),對高原永久凍土區(qū)隧道在嚴(yán)寒缺氧條件下的開挖、支護(hù)、襯砌、防排水、通風(fēng)和機(jī)械化配套等施工新技術(shù)進(jìn)行了總結(jié),可為類似條件下的凍土隧道修建提供技術(shù)指導(dǎo)。

開鑿“平硐”(也稱為“隧道”)是水泥礦山建設(shè)中經(jīng)常發(fā)生的工程.\n有時“平硐”是在第四系覆蓋層的土巖中開挖.“土質(zhì)平硐(土質(zhì)隧道)”雖然比“石質(zhì)平硐”便于掘進(jìn),但是“土質(zhì)平硐”工程建設(shè)有它的特點與內(nèi)涵,如有不慎便會出現(xiàn)工程事故.如甘肅某礦的膠帶機(jī)平硐,在石方中開鑿的幾段平硐施工都順利進(jìn)行,而偏偏在一段“土質(zhì)平硐”的開挖中,出現(xiàn)了大塌方;這不僅影響了工程進(jìn)度,為處理塌方事故,還追加了不少投資.