多年凍土區(qū)基于水力沖填工業(yè)和民用建筑問題與前景

姜路嶺隧道地處青藏高原多年凍土地區(qū),其高海拔、高寒、缺氧環(huán)境下多年凍土及軟弱大變形圍巖的公路隧道設(shè)計施工技術(shù)屬國內(nèi)乃至亞洲首例,也是共(和)玉(樹)高速公路重難點控制性工程。為研究姜路嶺隧道施工過程中的水熱力(變形)狀態(tài)及其演變,采用凍土工程水熱力耦合計算理論及數(shù)值仿真程序,模擬了該隧道三個關(guān)鍵施工步驟的水熱力分布規(guī)律,以此提出了隧道修建過程中的重點監(jiān)測位置及注意事項。研究成果可為姜路嶺多年凍土隧道的設(shè)計施工提供理論指導(dǎo)和技術(shù)支持,進而為類似寒區(qū)隧道工程的設(shè)計和施工提供參考依據(jù)。

高原多年凍土區(qū)橋位凍土地基溫度一般較高,并且凍土工程地質(zhì)條件具有復(fù)雜性和不確定性,對其進行準確的評估和預(yù)報尚具有一定難度。因此,在選擇和確定凍土地基原則時,應(yīng)充分考慮橋梁凍土地基的特點,并在設(shè)計中根據(jù)公路等級適當提高安全系數(shù)。

對于多年凍土區(qū)橋梁凍土地基設(shè)計原則的分析研究,其主要目的在于了解當前多年凍土區(qū)橋梁凍土地基設(shè)計原則的發(fā)展現(xiàn)狀,以及設(shè)計原則的確定,為日后提高凍土地基設(shè)計原則,在多年凍土區(qū)橋梁凍土地基中的應(yīng)用水平提供寶貴的建議。隨著社會經(jīng)濟文化的不斷進步,科學技術(shù)得到迅猛發(fā)展,國家逐漸加強對各省市的城市化建設(shè)。文章主要對多年凍土區(qū)橋梁凍土地基的特點進行概括,同時對橋梁凍土地基與其他建筑物基礎(chǔ)的區(qū)別進行分析,最后著重對多年凍土區(qū)橋梁凍土地基設(shè)計原則進行深入研究。

以g214線第二合同段路基施工為例,對換填、片塊石路基、xps板路基、熱棒-xps板復(fù)合式路基施工技術(shù)作了重點介紹,并對上述工程措施的施工工藝、質(zhì)量控制要點作了詳細說明。

結(jié)合實例,從設(shè)計角度對區(qū)別于平原地區(qū)施工營地建設(shè)的高原凍土區(qū)施工營地建設(shè)的特點作了介紹。

結(jié)合國家高等級公路建設(shè)發(fā)展的需要,就多年凍土區(qū)高等級公路建設(shè)中可能遇到問題的原因、一些典型工程措施在應(yīng)用過程中可能導(dǎo)致的問題,以及所應(yīng)采用對策進行了分析。通過研究發(fā)現(xiàn),凍土地區(qū)鐵路與公路和高等級公路的熱量來源、傳熱過程、傳熱強度等均存在本質(zhì)區(qū)別。由此揭示并經(jīng)實踐證明,青藏鐵路得到的有益成果將難以直接應(yīng)用于高等級公路建設(shè)中。同時,由于高等級公路黑色瀝青混凝土路面更為強烈的吸熱和聚熱效應(yīng)以及更高的筑路技術(shù)標準,都對凍土區(qū)高等級公路建設(shè)和安全運營提出了更大的挑戰(zhàn),也對凍土路基調(diào)控措施提出了更高的要求。通過對已有路基調(diào)控措施的對流、傳導(dǎo)、輻射等方面試驗結(jié)果和實測資料系統(tǒng)分析發(fā)現(xiàn),如果能結(jié)合高等級公路熱學特性,從工程結(jié)構(gòu)加以改進,或通過不同工程措施的有效組合,或是通過新型工程措施的應(yīng)用,應(yīng)是較好解決問題的途徑和方向,并就措施改進的方式進行了分析。其研究結(jié)果,將對我國高等級公路的研究和設(shè)計提供有益指導(dǎo)。

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。

簡要介紹了青藏鐵路清水河試驗段拼裝式鋼筋混凝土矩形涵洞、圓形涵洞的施工過程,以及一個凍融周期后的涵洞情況,對所存在的問題進行了分析,并提出了高原多年凍土地區(qū)拼裝涵洞的一些施工方法。

介紹了青藏鐵路高含冰量半填半挖路基開挖、換填、保溫板鋪設(shè)、復(fù)合土工膜鋪設(shè)、擋水捻、u形水溝施工技術(shù)。

在我國的高原地區(qū),由于自然環(huán)境相對較為惡劣,在建設(shè)橋涵時,如果要穿越凍土區(qū)時,又要保證橋涵的施工安全,就必須在對其進行設(shè)計以及施工當中做一些特殊的處理,從而才能達到理想的效果。在施工橋涵時,它的材料、結(jié)構(gòu)以及在工藝方面都是較為便利的,但是必須要不斷的提高它的結(jié)構(gòu)特點,就要從它的結(jié)構(gòu)以及材料、工藝技術(shù)、基礎(chǔ)類型等多個方面更為深入的分析研究.本文主要根據(jù)凍土區(qū)較為特殊氣候環(huán)境以及地理位置在進行橋涵設(shè)計時應(yīng)注意的方法及施工措施做了詳細的分析,希望對公路建設(shè)的長期發(fā)展起到一定的作用。

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。

結(jié)合青藏鐵路施工實踐,介紹多年凍土區(qū)高含冰量凍土路塹的設(shè)計特點、工程爆破設(shè)計、施工準備及施工方法。工作的重點是力求避免引發(fā)熱融滑坍

高寒區(qū)多年凍土地區(qū),由于路基的修建,改變了原有永凍土地質(zhì)的水熱狀況,引起水熱的重分布,破壞了原有熱平衡,導(dǎo)致路基的融沉、塌陷、路面裂縫等病害,交通無法正常行駛或中斷交通,影響道路使用壽命。不同施氣候環(huán)境下采用相應(yīng)的合理施工措施既能加快施工進度,又能保證路基施工質(zhì)量

青藏高原自然環(huán)境惡劣,鐵路穿越多年凍土區(qū)長達550km,為確保鐵路建成后的運營安全,橋涵設(shè)計和施工必須采取特殊的處理措施。青藏鐵路的橋涵應(yīng)從結(jié)構(gòu)、材料、工藝等方面,研究施工簡便、耐久性好、維護量少的結(jié)構(gòu)形式。提高結(jié)構(gòu)耐久性的構(gòu)想和途徑主要從混凝土材料、橋涵結(jié)構(gòu),墩臺結(jié)構(gòu)形式,基礎(chǔ)類型,合理的施工工藝等方面進行研究。根據(jù)青藏鐵路多年凍土區(qū)特殊的地理位置及氣候條件,研究采用青藏線耐久梁及免維護圓柱面(yzm)支座。橋梁基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁,旋挖鉆(干法)成孔工藝;涵洞采用拼裝式矩形涵,基坑采取爆破開挖,快速施工。常規(guī)的混凝土墩臺、基礎(chǔ)不能滿足多年凍土區(qū)凍融循環(huán)的要求,研究采用“低溫、早強耐久混凝土”,其抗凍融循環(huán)次數(shù)達300次。

對多年凍土地區(qū)工程建筑設(shè)計的兩大基本原則進行了闡釋,即“保技凍結(jié)”原則、“容許融化”原則。

1 多年凍土路基病害與整治 1、研究背景及內(nèi)容 全球多年凍土的分布面積約占陸地面積的23%，主要分布在俄羅 斯、加拿大、中國和美國的阿拉斯加等地，其中我國的多年凍土分布 面積高達215萬km2，約占世界多年凍土分布面積的10%，占我國國 土面積的22.4%，是世界上第三大凍土大國，而我國的多年凍土主要 分布在青藏高原、大小興安嶺、祁連山、天山和阿爾泰山等高山、高 緯度地區(qū)。 多年凍土是一種特殊土類。其特殊性主要表現(xiàn)在它的性質(zhì)與溫度 密切相關(guān)。常規(guī)土類性質(zhì)主要受顆粒的礦物和機械成分、密度和含水 量控制，多半表現(xiàn)為靜態(tài)特性。多年凍土的性質(zhì)除受上述因素控制以 外，同時它的性質(zhì)隨溫度和時間都在變化，表現(xiàn)為動態(tài)特性。所以， 凍土是一處對溫度十分敏感且性質(zhì)不穩(wěn)定的土體。 隨著全球氣候的逐漸變暖和人類活動加強，多年凍土上限呈現(xiàn)出 下降的趨勢，多年凍土也在不斷退化，對路基路面的穩(wěn)定

凍土的工程分類是凍土學研究中一個重點問題,文章在總結(jié)和分析國內(nèi)外多年凍土分類研究的基礎(chǔ)上并結(jié)合中國現(xiàn)行規(guī)范對多年凍土公路工程分類的方法,指出了現(xiàn)行規(guī)范所存在的問題,并且提出以影響多年凍土工程性質(zhì)的綜合因素為指標對多年凍土進行工程分類,對我國多年凍土地區(qū)工程的建設(shè),尤其對青藏公路的建設(shè)具有積極的指導(dǎo)意義。

介紹了多年凍土水穩(wěn)樁復(fù)合路基施工工藝操作要點、材料與設(shè)備以及安全及環(huán)保措施。

<正>引言多年凍土一般分布在我國高緯度和高海拔區(qū)域,前者分布在東北地區(qū),后者分布在西部高山高原及東部一些較高山地,凍土是一種對溫度極為敏感的土體介質(zhì),含有豐富的地下冰。因此,凍土具有流變性,其長期強度遠低于瞬時強度特征。正由于這些特征,在凍土區(qū)修筑工程構(gòu)筑物就必須面臨兩大危險:凍脹和融沉。我國的青藏鐵路就有一段路段需要通過凍土層。如果對凍土處理不當,往往會引起建筑物的變形,開裂甚至破壞,造成很大的經(jīng)濟

青藏鐵路穿越550km多年凍土區(qū),多年凍土地溫、凍土類型以及沿線生態(tài)環(huán)境等存在較大的差異,使多年凍土區(qū)工程較為復(fù)雜。因此本文提出了凍土工程復(fù)雜性概念,建立凍土工程復(fù)雜性評價模型,并利用gis平臺對青藏鐵路沿線唐古拉山越嶺地段工程復(fù)雜性進行了分析和研究。研究結(jié)果表明,青藏鐵路穿越的唐古拉山越嶺地段工程復(fù)雜性相對較小,而青藏公路的工程復(fù)雜性相對較大。這表明了青藏公路沿線凍土工程比青藏鐵路沿線更為復(fù)雜,在各種因素的影響下,青藏公路路基穩(wěn)定性變化比青藏鐵路更加復(fù)雜。

文中對多年凍土區(qū)隧道洞身開挖施工工藝及方法研究,以期為高原高寒地區(qū)隧道建設(shè)提供施工參考。

針對青藏高原昆侖山埡口一帶不同的地質(zhì)條件,分別采用ed5500型、zy180型、bg25型旋挖鉆機進行橋梁鉆孔樁成孔施工。重點介紹各種鉆機的施工工藝、質(zhì)量控制及生產(chǎn)效率。