多年冻土地区路基的设计探究
浅谈冻土路基的基本设计方法
浅谈冻土路基的基本设计方法摘要:简要分析多年冻土路基设计的基本方法,为保证冻土地区道路工程质量提供借鉴。
关键词:冻土融沉翻浆保温破坏0 引言近年来,随着黑龙江省交通运输事业的蓬勃发展,公路建设步伐加快,特别是西北部地区开发和建设逐步深入,西北部地区的公路建设快速发展,在近几年的公路建设中,由多年冻土产生的融沉、翻浆等病害对工程建设的影响日趋明显,成为威胁工程质量的主要因素之一。
因此,关注和了解多年冻土知识,研究并掌握多年冻土的处理技术,对保证工程质量和节省工程造价将具有重要意义。
东北地区的冻土在各种地质、地理等自然因素影响下,形成以谷地为中心,逐渐向两侧展开的分布形式。
具有地温低、冻土厚度大、分布面积广的基本特征。
称为“兴安谷地型”多年冻土。
根据年平均气温、地温、厚度及分布的连续性程度,自北向南分为:大片连续多年冻土、岛状融区多年冻土、岛状冻土、季节性冻土等类型。
1 冻土路基设计的基本方法冻土是一种特殊的土体。
其成分、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。
常见的冻土路段道路破坏现象有:融沉、冻胀、翻浆等。
只有对这些破坏现象给与充分的重视,并加以研究,才能更好的在以后的道路修建中,减少和避免这些现象的发生,现简要介绍一下冻土路基的基本设计方法。
冻土路基设计的基本方法主要为保温和破坏两种:1.1 保温从保护冻土出发,单纯考虑路堤高度时,热稳定的影响是比较简单的。
因为路基越高,意味着从上界流向地中的传热过程中,热阻增大、路基自身的储热能力增大,因而有利于热稳定。
但是路基不能无节制的加高。
路基的高度应以降低垂直热流至接近热平衡为原则,是冻土上限埋深达到可能融化的最大深度。
从路基热稳定角度看,设定一定高度和宽度的护坡道或放缓边坡,可以加强侧向散热,减小垂直热阻。
根据工程经验,设置护坡道的路段,热融沉陷相对弱的多,加高加宽护坡道可以使路侧冻土上限上升,一方面防止冻结层上水进入路基下冻土上限凹槽,使多年冻土融化;另一方面可形成水平地温梯度,促进侧向散热。
关于多年冻土地区公路路基的设计
第 1 卷 第 2期 6
20 0 8年 4 月
呼伦贝尔学院学报
J r a o ou n l f Hul nb ir u e e Co g le e l
No. 2
Vo11 .6
Pub ih d i Ap i. 08 ls e n rl 20
( )融l 四 沉
大杨树段公 路的修建 中 , 试验 了多种处理病 害的方 法,进
一
步完善 了高纬度冻 土地 区路基病害的防治技术, 对今 后
多年冻 土地 区路基的 设计和 施工具有 重要指导意义。
二 、冻土地 区公路 的病害特征
多 年冻土区路 基上部 为季节融化层, 基底为多 年冻土
良 的工 程地质和 水文 地质 现象。
( )翻浆 一
收 稿 日期 :2 0 .62 0 70 .3 作者 简介 :刘 茂海 (17 一)男 ,汉族 ,呼伦贝尔市公路勘 测规划设计有 限公 司 ,工程师 。 93
..
7 . 9 .
维普资讯
者为河冰椎。它们漫延结冰就成为涎流 冰. 形成积冰掩埋路 基面的现象。它们—般 发生于初冬,成熟于深冬,消失于春 末。冰害容易使路面产生纵 向裂缝、横 向裂缝 、网裂等。
土,而西部高山、高原多年冻土区则属于高海拔多年冻土。
路面发生弹簧、裂纹、 鼓包 、 车辙、唧泥等现象, 称为翻浆。
( )冻胀 二
高寒不 良土质中所含 的水分在负温下结晶 , 生成各种 形 状的冰侵入而导致土体积 的增大, 使路 基隆起而造成面
层开裂 。 其主 要表现是土层 表面不 均匀的升 高。冻胀土与 结构物 基础之间主要产生 冻结力和冻胀力 ( 分为切向冻胀 力 、法向冻胀力、冻胀反 力) 。 ( )寒冻裂缝 三
多年冻土地区路基施工技术探究
建材发展导向多年冻土地区路基施工技术探究石成张策(内蒙古华讯工程咨询监理有限责任公司,内蒙古牙克石022150)要:在冻土地区进行路基施工具有一定的难度,因冻土具备的特征,会影响施工进度,并会影响到施工质量与施工效益。
在实际施工中,我们同样不能忽视冻土地区路基中的热稳定性。
因此,本文对多年冻土地区路基施工技术进行探究,希望能够为相关从业者提供参考意见。
关键词:冻土地区;路基施工技术所谓的冻土,指的是土体温度在零度以下,并伴有冰晶 的土地。
如果按照冰量含量对冻土进行分类,可将其分成含 土冰层、饱冰冻土、富冰冻土、多冰冻土、少冰冻土这五 种。
而且对于多年冻土来说,工程力学很不稳定,会受到土 体温度以及水体温度的制约,因此在此地区进行施工时,要 更加留意,并采取有效的技术手段,确保路基施工质量,进 而增加路基的稳定 。
1多年冻土地区路基施工的危害1.1融沉在含有 量冰晶的 段,如果在 基以及路 上存在量冰层,地下冰层隐藏的较深,会导致 施工有,成冻土 可,上层土 会在 力的 下 下 ,并 路基 路 下 、。
度 较慢,会 较的一段时,并伴有下 ,路基 会因此而 这是因路基基底含冰量 的 土 饱 ,力 ,路的程度不 致,会 路基 。
并且在力 下,饱 的 土会 冻 ,路 会在的时 下 ,会对 的1.2冻胀冻 在冻结深度较的地区,并且在多年冻土地区更 冻 的因是 于地基 土存在量冰晶,成土体的体 水分 来自于路基中侵入的水分或是存在量地表水导致的,土地冻胀 程度 土质含水量 成1.3冰害冰指的是在路存在地 水,是在对路进行时,的地下水导致的,而且在 的 地水会 冻,进而对路基 成 ,存在水是在多年冻土区,冰害问题更 :,在路基工程,路 段的冰 更,会给工程整 体成的 隐患。
2多年冻土地区路基施工技术2.1路堤施工技术料的选择路基借土:在多年冻土区进行施工时,要 尽量避免对周围冻土造成破坏,要对路基取土坑进行合理设 计,禁止意取土。
高原多年冻土路花石峡段路基工程施工技术研究论文大学毕设论文
青藏高原共玉公路花石峡段路基工程施工技术研究摘要:针对根据多年冻土的特殊工程地质性,结合共和至玉树公路多年冻土的实际地质情况,对冻土路基及桥梁的施工采取了灵活的处治原则。
在冻土路基及桥梁施工中,处理技术的关键是尽量减少对冻土的扰动及破坏。
关键词:多年冻土路基工程桥梁工程施工技术第一章工程概况1.概述共和至玉树(结古)公路改扩建工程,是G214线的重要组成部分,也是《青海省高速公路网规划》“3410网”中的一条南北纵线—“共和至多普玛高速公路”的重要组成部分,公路起点位于海南州共和县(与正在实施的京藏高速相接),终点位于玉树州结古镇(与结古镇至巴塘机场一级公路相连)。
共和至玉树(结古)公路改扩建工程GYⅡ-SGC5标段,起点桩号:K336+000,终点桩号:K376+000,全线长40km,冻土路基段长28.2km。
道路采用高速公路建设标准,设计速度80km/h,均为分离式路基,路基宽度10m。
路线经苦海滩、醉马滩、红土坡垭口,地处海拔4100m~4290m之间。
主要路段划分情况:K336+000~K352+000苦海滩段,线路长16km,为平原区路段;K352+000~K364+000醉马滩段,线路长12km,为平原区路段;K364+000~K370+000红土坡路段,线路长12km,为丘岭路段。
主要工程数量有:路基开挖土石方21.4万m3,路基填方134.1万m3(其中片石路基26.4万m3),路基基底处理50万m3,路面371161m2,中桥134m/2座,小桥115.5m/7座,涵洞951.11m/39道,通道182m/19道。
2 地理、水文气候情况2.1地形地貌花石峡过境线位于青海省果洛州玛多县花石峡镇内,沿线地形平坦,开阔,属山前冰水-冲洪积扇平原地貌.其主要特征为:大河冲洪积物与支沟洪积物在盆地和山间谷地边缘形成了大小不一的山前冲洪积扇裙,地形平坦略有起伏,从山麓到盆地中心地形坡度由陡变缓,坡度为3~15度,分布高程海拔一般在4100~4500米之间,该区是岛状和连续多年冻土分布区,第四松散堆积物分布广泛,冰缘作用十分发育,热融湖塘,热融洼地,冰胀丘,冻土草沼等冰缘地貌较普遍.2.2 气象公路所在地属于阿尼玛卿山长江南坡,有显著的高寒缺氧,气温低,光辐射强,日照时间长,昼夜温差大等典型的高原大型性气候特点,冬长夏短,年内无明显四季之分,只有冷暖之别,通常把冷暖两季分别称为冬季和夏季,冬季寒冷多风雪,夏季短暂,多暴雨,冰雹,自然条件极为严酷,风向多为西风,易受北方和西北方的寒流影响.受海拔影响,区内氧气含量仅为内地的60%.本项目所在地区属高原大陆性气候,冬长夏短,寒冷变化急剧,无明显的四季之分,冬季寒冷多风雪,夏秋季虽短,却多暴雨冰雹,洪水.年平均气温在零度以下,昼夜温差大,无绝对无霜期,年平均降水量312~429.4毫米,降水期多集中在6~9月份,风向多西风,平均风速2.1~3.4m/s本地区属黄河水系,沿线河流众多,雨雪多,地表水丰富,并且海拔高,气候寒冷且多变,施工期较短的气候特征将对工程实施产生不利影响.太阳辐射:地处青藏高原腹地,大气稀薄,太阳辐射较强,其年太阳辐射总量约140~150千卡/厘米2.年,年时照数为2400~2600小时.气温:区内年平均气温低于2.0℃,月平均气温最高在7月,达7~8℃,月平均气温最低在1月,约-15~-17℃,年极端最高气温为24℃,年极端最低气温为-40℃,年气温较差约为22~25℃.降水量:勘察区内年平均降水量约为400~500毫米,降水量月分配不均匀,降水量主要集中在6~9月份.风向风速:勘察区内风向多为西风,平均风速为2.1~3.4米/秒.2.3 水文区内水系以巴颜客拉山脉为界,以北均为黄河流域水系,其支流水系呈树枝发育,以南为长江流域水系,其支流水系由西向东,由北向南,汇入通天河;本项目花石峡过境线所属地段为黄河水系,其主要河流为花石峡河.花石峡河发源于阿尼玛卿雪山南缘,源头距桥址约41km,汇水面积F=1600(km)2,汇水区形状呈扇形,下游21公里处注入冬给措纳湖后满溢托索河,然后经香日德河,流入柴达木盆地形地潜流,属于内陆河流.该河平时水流较小,冬季有时干枯无水.洪水期洪水暴涨暴落,洪峰持续时间较短,约1~2天即退.据调查,每年均出现两次洪峰,而且暴雨洪峰大于融雪洪峰.4~5月份为融雪期,7~9月份为暴雨期.因该河属于季节性河道,淤冰情况变化不定.当丰水年时,上游水流较多,则淤冰较严重.当枯水年时,则淤冰很少,甚至无淤冰情况发生.一般情况下,在11月份冰封河道,次年4月份消冰开河,游冰最厚0.6~1.0m不等.但因河床宽浅,沙洲及浅槽较多,因而河槽淤冰较厚,沙洲处淤冰较薄有时甚至无淤冰情况发生.2.4 地质构造及地震共各至结古公路横跨青藏高原强烈隆起区东南部,按大地构造单元划分为三个构造体系,从北向南依次是秦岭-昆仑纬向构造体系,巴颜喀拉-松潘弧形构造带,青藏滇缅歹字型构造体系头部.本项目花石峡过境线属巴颜喀拉-松潘弧形构造带,其地址构造主要特征为: 该地质构造西起昆仑山口,东至巴颜喀拉山,呈西窄东宽支契形,NW-SE向展布,线路区北起红土坡,南至巴颜喀拉山查龙穷,北部玛多-红土坡带内为下二叠系和三叠系组成复向斜褶皱,和夹持其间的新生界槽地,盆地,断裂多集中分布,断裂及褶皱呈NWW,NW向展布,多倾向NE,倾角较陡.生成于海西期,定型于印支晚期,北与秦岭-昆仑纬向构造体系斜接,重接复合,南与青藏滇缅歹字型构造体系头部外围褶皱带平行分野,东段受SN向构造干扰.第二章冻土的类型1.冻土的类型划分土是复杂的多相体系,由固、液和气三相物质组成。
冻土地区特殊路基设计初探
冻土地区特殊路基设计初探前言:我国十二五期间大力开发西部,道路建设成为重点建设项目,但是西部地区多偏处高原、寒地,这些地区修路基临三大难题,第一冻害深,修路过程中易使路基发生紧缩,破坏路基的塑性,并且降低混凝土的结合性。
第二昼夜温差大,高原地区由于受到水土和气候的影响,昼夜温差较大,极易对修建过程中的路基造成根本破坏。
因此道路建设时其路基处理成为关键,本文从多年冻土地区的恶劣环境入手,以三种特殊路基设计为例,对此进行详细阐述1.冻土地区高速公路路基存在的问题1.1高速公路路基出现质量硬比在对高速公路路基施工的过程中,施工人员往往会遇见公路路基硬化的质量问题。
通常情况下这种问题是由于冻害和混凝土之间的反应引起的。
一旦形成路基质量硬化问题之后,则会让高速公路出现位移、陷落以及鼓胀等情况,严重时可能让高速公路导致二次损坏。
因此,在对高速公路路基进行施工之前,应当考虑到这些问题,并制定出一套合理的施工方案,在混凝土以及其他路基材料配合比上认真仔细调配,使其达到配比要求,这在实际施工过程中具有相当重要的现实意义。
1.2特殊地区路基腐蚀在路基的铺设工程施工过程当中,低温、雨水侵蚀问题时成为了施工的主要难题,低温雨水的冲刷,对路基造成严重破坏。
同时如果空气当中带有酸性物质,通过与雨水的中和,会造成酸雨的出现,如果强度是在强酸的范围内,会腐蚀路基,一来破坏沙石的粘结性,导致路基松散,在冻害、雨水、车辆行驶的综合作用下会诱发路基出现松散坑槽;二来路基混凝土中的石料多为碱性或中性石料,比如石灰岩石料在强酸的作用下会逐渐分解,丧失强度,在低温的状态下降低结合能力,从而降低路基结构的承载能力。
总而言之,冻害、雨水对沥青路基或水泥路基的破坏作用是巨大的,会破坏整个路基面层结构。
2多年冻土地区特殊路基的设计2.1碎石、片块石路基作为多孔介质的碎石路基,基于多孔介质中空气自然对流原理,其中的对流换热即气体流过碎石壁面时,由于气体和碎石表面的温度差所导致的热量交换现象。
多年冻土地区路基设计原则及其应用
年平 均地 温高于 ℃的高温 多年冻 土与岛状 冻土区( 高温冻 土区) ; 高温多年 冻土 和岛状 多年冻 土区中高 含 冰量分 布地段 ( 高温高含冰量区段 ) ; 冻土含量虽低 , 但区域路基病害严重区段 ( 改建 、 整治工程) ; 不良 冻 土地质病 害区段( 新建_ T 程)
计规 范 中并 没有 做 出明确 的规 定 , 根据 近年 来 对多 年 冻 土地 区 的道路 改扩 建工 程研 究分 析得 知 , 随 着全球 气候 暖化 , 冻土上 限呈现下 移趋势 , 沥青路 面的路基 临
中天然含水 量较 高时 , 边坡坡 度取值 为 1 : 1 . 5 ~ 1 : 2 . 0 。
寿命 。
得 多年冻 土地 区的路基 出现整体性 的下沉 或者是不 均
匀沉 降现象 。道路 路基沉 降一般分 为压密 沉降与热 融 沉 降两 种形 式 ; 当路 基填 筑 土体 密实度 和 土体 含水 量 在施 工 过程 中没 有得 到控 制至 符合 施工 要求 , 导致 压 密 沉降 现象 的产 生 ; 热熔 沉 降一般 是温 度 的变化 使 得
常 使用 造成 影 响 , 危 害 道路 的正 常使 用寿 命 。一般 冻 土 中含 冰量 越 大, 路基 出现 裂缝 的概 率就 越 高, 道路 病
害就 越严重 。
2 . 3 其他病 害
2 多年冻土 路基病 害分析
2 . 1 路基 沉陷
道 路建 成 投入 运 营后 , 由于多 年冻 土 的土 质对 外 界 因素 有较 强 的敏感 性 , 持续 性 的车 载负 荷作 用会 使
预融冻土
地温较高 、 冻土厚度较薄的少冰冻土 、 多冰冻土地段
按 季节冻 土区设计
冻土区内的融区
多年冻土地区公路路基设计技术研究的开题报告
多年冻土地区公路路基设计技术研究的开题报告一、选题背景多年冻土地区公路建设一直是一个重要的课题。
随着冻土区域交通建设的加强,公路路基工程的设计、施工、运营等方面面临着新的挑战。
多年冻土地区公路路基的设计需要考虑各种因素,如地下水位、温度变化、冻融循环、地震等因素,使得路基的设计、施工和维护工作具有一定的复杂性和难度。
二、选题意义多年冻土地区公路的建设对于地区经济发展,特别是通达交通网络及区域间的联系具有重要意义。
随着交通工具的不断更新和公路交通的不断提高,路基的设计水平也需要不断提高以适应现代公路建设的发展。
本项目的研究将为多年冻土地区公路路基设计提供新思路和技术手段,为加快该地区公路建设提供支撑。
三、研究内容本项目将对多年冻土地区公路路基设计技术进行系统研究,深入探讨多年冻土地区路基建设的局限性及其影响因素,并提出相应的解决方案。
项目将重点研究以下内容:1. 多年冻土地区路基设计的技术特点及其影响因素;2. 多年冻土地区路基的材料选择及其性能要求;3. 多年冻土地区路基的施工技术及其适用性评价;4. 多年冻土地区路基的维护与管理技术。
四、研究方法本项目采用综合性研究方法,包括现场调查、试验研究、数学模型和理论分析等,结合国内外先进技术和经验,对多年冻土地区公路路基设计技术开展深入研究,并综合运用各种方法,提出相应的解决方案。
五、预期成果本项目的主要成果包括多年冻土地区公路路基设计的技术框架、技术规范以及技术手册等。
同时,对多年冻土地区路基建设的基本规律、特点以及多种材料性能的适应性等方面都会进行深入探讨,为该领域的研究提供新思路。
多年冻土地区公路热棒路基设计
热棒开始在我国使用 , 主要应用在青藏铁路高海拔多年冻土 区上 , 许多科研单位都修筑 了公路 热棒路基 试验段 , 经实 但 地调查 发现 , 公路热棒 路基边坡土质松散 , 含水量较大 , 且产
生了纵向裂缝 , 不均匀沉陷变形等一系列病害。我国多年冻 土面积约为 占到国土面积 的 2 . % , 理的利 用热棒制 冷 , 24 合 并提 出一套合 理的热棒 路基设 计方法 对多年冻 土地 区的公 路修筑有重要 意义 。 1 热 棒 路 基 工 作 原 理
( 长安大学特殊地 区公路工程教育部重点实验 室 )
摘
要: 多年冻土地 区修筑路基是 一世界性难题 , 热棒路基是保护冻土 的一种尝试 。在调查 已建热棒路基及
试验路段并掌握热棒工作原理的基础上 , 分析 了热棒路基的设计原则 和依据 , 并提 出了多年冻土地 区热棒路
基的设计方法。
关键词 : 多年冻土 ; 热棒路基 ; 设计原则
() 3 工程地质勘察资料 工程地质勘察资料 主要包括 以下及方面 : 多年冻土的分 布情 况及冻土 类型 、 土质状 况多 年 冻土 地温 、 土上 限、 冻 植 被、 积水情 况等 。工 程地 质资料的完善有助于帮助设计者找 到最佳 的设计方案 , 提出有效的工程措施 , 防治路基病 害。
3 热棒路基设计 方法 在热棒路基设计时所有指标 的确定 , 以保护多年冻土 均 或控制冻土融化速率为 出发点 。 3 1 路 堤 高度 的确 定 .
措施使路基保持在 最小 临界高 度 ( 即路 基最 小填 土高 度 ) ; 控制冻土融化速率的设 计原则 是指保持 多年冻 土引起 的路 基沉 降不会降低公路的服务水平 , 证在 道路设计使用 年限 保 内多年冻土的人为上限不降低 , 或由于人 为上 限的下降 产生 的融沉变形在设计允许变形范围 以内的原则 。
多年冻土地区路基变形研究
散热方法是进行 特殊的 设计, 使路墓 能够 方法的代表。
通风块石路基是在冷季利用空气作为冷
散热, 在冷季有利子冻 热季也 结, 能减少热t 体. 此外还有包裹状构造和基底状构造等。 向 下传送。通风块石路基与热桩路基 是这种
冻土的构造不同, 其含水t 与工程性质也不
同 。
, 太阳 .2 辐射 大气和沥青路面的影晌 路基的热! 来源 一是直接的太阳辐射.二
行。填上较高的路蔫。 施工一般在春做以后
青藏公路融化央层的形成主要就是由 于水的
作用。路基修筑改变了原来自 然的地表水径
流与地下水渗菠的方 在高 土区更容易 式, 温东
在路墓下产生融化井可以保持长期不回冻.
水比土更能有效地吸收太阳辐射, 因此在多冻 士地区施工时要注意排水, 防止积水。路线选
择上还要考虑季节融化层中的自然渗流情况。
低温冻土区年平均气温也往往较低, 有利于冻 土的保护。
土构 造的关健在于其含水t 的多 少以及发育 2- 1. 3. 其他表面 为1. 4- L S。比 值的变化 过程, 冻土构造有整体状构造,层状构造、 取决于降水最、风速和人射的太阳辐射t . 斑状构造等. 整体状构造指肉眼看不见的均 在交通量较大的路面上 因车辆的磨损作用,
涂料需经常更新。
3. 3 增加路基傲热方法
匀分布的细小冰晶。层 状构造指土体中有延 其厚度一般为2cm 左右, 厚度小于 持多年冻土有利。根据青藏公路沿线的调查, 伸的冰层, 斑状构造指在整体 对于低温冻土区其路基的病害往往比高 温冻 O.Icm 称为微层状构造。
状构造中, 有较 多、较大的各种形状的冰
有关。由于土为各种成分组成的不均匀多相 系统, 土体的导热能力在一定条件下取决于土
论多年冻土区的路基结构设计原则及其应用
论多年冻土区的路基结构设计原则及其应用摘要:作为一种冰胶结性土体,多年冻土具有极其特殊的性质,是一个多相、结构复杂、难以把握的土质体系,但由于其广泛分布于我国西北、东北等区域的大面积范围内,对该地段的路基设计又是不可避免的。
本文分析了多年冻土对路基工程质量的影响及其原因,并针对这些问题,提出了多年冻土区路基结构设计的原则与方法,以期针对不同类型的冻土对路基的不同影响而采取相应对策,有效提高路基质量。
关键词:多年冻土区,路基设计,病害Abstract: as a kind of cemented soil mass of ice, permafrost have very special properties, is a heterogeneous, complicated structure, and the soil is hard to control system, but because of its widely distributed in northwest China, northeast China and other regions within the scope of the large area, the section of roadbed design is inevitable. This paper analyzes the permafrost to the influence on the quality of the subgrade engineering and its reason, and in the light of these problems, and put forward the embankment structure design of the warm permafrost regions principle and method to the frozen soil of different types of different effects of the roadbed and adopt corresponding countermeasures, effectively improve the quality of roadbed.Keywords: warm permafrost regions, roadbed design, diseases1 多年冻土区的分布特征及类型工程上将温度≤0℃的,含有冰的各种土壤与岩土称为冻土,作为一种冰胶结性土体,冻土既有一般土壤的共性,又具有极其特殊的性质,是一个多相、结构复杂、难以把握的土质体系。
我国东北冻土地区路基处理方法探讨
我国东北冻土地区路基处理方法探讨在我国东北,冻土可不是个小事儿,真是个让人头疼的难题。
这些冻土的特点大家都知道,冬天冻得像冰块儿,夏天又化得像水泥,地面一会儿硬得像钢铁,一会儿又软得像棉花。
说实话,这种情况对路基的影响可不小,动不动就可能导致路基沉降、开裂,简直像是在和我们开玩笑。
想想吧,开车经过路基,感觉像是在坐过山车,真是让人心惊肉跳。
这时候,我们就得想办法来处理这些麻烦的冻土了。
首先呢,得说说加热法。
听起来像是在给冻土“喝热水”,其实就是通过加热的方式把冻土融化。
我们可以用电热或者热水管道,真是个热乎乎的主意。
把冻土加热后,软化了,等它变得服服帖帖,再铺上路基,这样就不容易出现问题了。
不过呢,这个方法虽然效果不错,但费钱啊,电费、人工费,还有那一大堆设备,简直让人心疼得直咬牙。
然后呢,还有个办法是换土。
这就像是给冻土换个“衣服”,把冻土挖掉,再换上别的土。
这样不但能解决冻土的问题,还能增强路基的稳定性。
但是,挖土也不是小事,费时费力,得花不少功夫。
这些土再运来运去的,就像是搬家一样,麻烦得要命。
还有一种方法是化学处理。
说白了,就是往土里加些化学药剂,让冻土不再冻。
这些药剂能改变土的性质,听起来高科技,但也是得小心,万一出错,可能弄得更麻烦。
用药剂的时候,真是得像在做实验一样,得精确把控。
再说说预防措施,提前做好路基设计,像穿衣服一样,得量体裁衣。
冻土地区的路基设计得特别,不能让它受冻。
这时候,可以在设计中考虑使用一些保温材料,这样就能有效防止冻土对路基的影响。
这样的路基就像穿上了“保暖衣”,暖暖的,当然就不容易出问题了。
监测也是个好办法。
定期对路基进行监测,了解土壤的温度变化、湿度变化。
想象一下,就像给路基做健康体检,发现问题及时处理,确保路基稳稳当当。
别小看这些监测设备,它们可像医生一样,时刻守护着路基的“健康”。
冻土地区的路基处理,真是个挑战,处理得当,路面平坦;处理不好,麻烦不断。
大家都希望行车顺畅,心情愉快,谁愿意在颠簸中度过呢?所以,无论是加热、换土,还是化学处理,都得考虑周全,综合运用,找到最合适的方法。
我国多年冻土地区路基设计措施
我国多年冻土地区路基设计措施一多年冻土地区路基主要病害特征通过对多年冻土地区的公路路基病害进行实地调查、勘测、资料收集。
研究发现,多年冻土地区的公路路基病害出现最大的沉降变形,这是由于多年冻土的融化使路基产生不均匀下沉引起的。
另外,主要的路基病害还有横向倾斜变形、纵向裂缝与路基开裂、纵向凹陷与波浪沉陷等,在高含冰量冻土路段尤为严重。
多年冻土地区路基路基变形的产生原因与当地地质构造及地温高低、含冰条件等方面是息息相关的。
通过对多年冻土地区公路路基病害进行深入调查研究发现,多年冻土地区的路基病害与路基的高度设计存在很大的关系。
在上世纪八十年代,公路改造时,路基的平均高度比较低,还不到1米,路基病害主要以不均匀变形为主。
然而,在九十年代进行重新治理时,将路基的平均高度提高到两米以上,使得沉降变形病害大大减少。
但是由此引发了表现为纵向裂缝形式的高路基病害。
在近年进行现场调查时发现公路的路基病害形式主要以高路基病害为主,主要表现为纵向裂缝与路肩开裂等特征。
二多年冻土地区公路路基设计原则由于多年冻土地区地质构造、气候环境较差,给公路的路基设计带来很大的难度。
在对多年冻土地区的公路路基進行合理设计时,首先要明确多年冻土区公路路基的设计原则,只有在此基础上,才能提出合理的多年冻土区的公路路基设计方法。
对于多年冻土地区路基设计的原则.可主要概括为保护冻土和允许融化两种,在确定设计原则时,要根据路基下多年冻土的水热条件、生存状态和地质特征进行设计。
多年冻土地区路基设计具体可分为以下几种:(1)保护冻土的原则,就是控制多年冻土上限不下降或略有上升(2)控制冻土融化速率的原则,就是保持多年冻土融化引起的路基沉陷不影响路面使用寿命和公路的服务质量:(3)预融的原则,即让多年冻土预先融化,一直达到某一允许深度,然后根据一般路基设计原则进行设计;(4)分季节处理冻土区的原则。
在公路沿线,其多年冻土区的分布地温较高,其中地温高于-1.5℃的面积超过总公路长度的一半,并且有很多地区的路基地温温度甚至超过-1℃,对于这些地区,由于持续的高温使得冻土正在逐渐融化,冻土特征较差。
多年冻土区路基接触网基础设计
多年冻土区路基接触网基础设计◎张晓栋(作者单位:中铁第一勘察设计院集团有限公司)引言:青藏铁路是世界上海拔最高、线路最长的高原铁路,青藏铁路格尔木至拉萨段(格拉段)穿越多年冻土区长度约550km。
为满足西藏自治区的发展需求,格尔木至拉萨段电气化扩能改造已迫在眉睫。
接触网是电气化铁路牵引供电系统重要组成部分,其基础的稳定与否直接影响着列车的运行安全。
而在多年冻土区活动层冻拔作用下,接触网基础的长期稳定面临着巨大威胁。
因此,接触网基础的合理设计,关系到电力机车(动车组)在青藏铁路上的运行安全。
一、路基填料及地基土冻胀性分析格拉段多年冻土区路基填料、地基土各部位土的类型比例及含水率如表1所示。
从表1可看出,路基填土均为粗颗粒土,路基近顶部及路基中部含水率均值在6%以内。
地基土以圆(角)砾土、砾砂为主,粉砂、粉土次之。
地基土含水率在多年冻土区和多年冻土区中融区约为10%。
根据《冻土地区建筑地基基础设计规范》(JGJ 118-2011)对土的冻胀性分类,路基填料为不冻胀土,冻胀等级为I 级,地基土为弱冻胀土,冻胀等级为II 级。
二、基础类型多年冻土区可采用的基础形式有明挖扩大基础、钻孔打入桩基础、钻孔插入桩基础、钻孔灌注桩基础。
冻土区地基的冻胀隆起、融化下沉是冻土区的典型特征,也是基础设计所要面对和解决的主要难题。
冻胀隆起对接触网的影响主要表现在使支柱抬高、倾斜,其原因是土体膨胀时在切向、法向冻胀力的共同作用下,锚固深度不足的基础被提升、拔起;融化下沉对接触网的影响主要表现在使支柱沉降、倾斜,其原因是施工和使用过程中热量下渗大,引起地基冻土融化,产生压密下沉。
结合多年冻土基本特征和现场实施条件,区间路基区段接触网腕臂柱基础采用对冻土地基扰动小、施工难度小的钻孔插入桩,采用预制预应力混凝土管桩。
三、冻胀稳定性切向冻胀力作用下,桩基础稳定性验算应符合:对于多年冻土地基按保持冻结状态利用地基土时,基侧表面与冻土之间的锚固力为桩侧与冻土间的冻结力:四、管桩基础设计管桩采用外径550mm,壁厚90mm 的预应力混凝土管桩。
浅析多年冻土地区路基桥梁施工技术
1、地质坚硬与冻土融化的矛盾
在自然环境的影响下,形成多年冻土的原因有很多种,可能由于冰雪天气、土壤水分的多少、泥潭以及地表植被等因素。在这些因素的影响下,出现冻土现象土质的硬度都是比较高的,都会在很大程度上影响到路基的开挖和钻孔施工效果,同时还浪费了很多的时间成本。总的来说,冻土要是呈现在自然环境中的时间越久,出现融化现象就会更加严重。所以,要尽最努力调控好开挖速度和冻土融化的时间,让道路桥梁在多年冻土区域顺利建设。
浅析多年冻土地区路基桥梁施工技术
摘要:在修建道路桥梁在多年冻土的土质上存在很大的困难,主要是因为冻土层比较厚,挖掘存在一定的难度,另外就是冻土层也会一定的冻融性现象,会在很大程度上影响到路基的稳定,同时在后期使用过程中埋下一定的安全隐患。在这个科学技术不断发展的时代中,我国为了使道路桥梁在多年冻土中顺利修建,不断创新理念的同时,不断引进新型设备。本文详细分析了多年冻土路基桥梁建设,并且探究了建设中存在的难处,有针对性的制定有效措施,从而使多年冻土路基桥梁建设能够顺利完成。
在实施多年冻土地区路基桥梁施工建设过程中,最好不要使用空心钻设备,做好是选用的钻孔设备就是实心冲击钻设备。由于实心冲击钻就是挤压冻土的两边,然后用新土填满冻土融化后产生的空隙,从而有利于孔壁稳定性的加强。如果使用空心钻设备就无法填满冻土融化过后产生的空隙,很容易出现冻土塌孔现象,严重影响了路基桥梁的建设质量,为后期使用埋下了一定的安全隐患。在钻孔的时候,要把握好钻孔的时间,最好的钻孔时间就是冬天,干孔钻孔的方式是最优选择的方式,其钻孔的深度最好是在泥浆淹没钻头的三、四米左右,在钻孔深度增加的同时也清理掉表层的泥浆,由于冬季温度较低,就会使快要融化的冻土重新冻结,从而有利于增强孔壁的坚固性。在钻孔成功后,为了避免冻土的快速融化,要尽快进行灌注施工操作,要是冻土融化面积较大,就会有更大的几率产生塌孔现象,所以在必要的情况下,可以充分利用人力和物力资源,采用分工分区域的进行操作,尽可能节约钻孔时间,并且在最短时间内完成混凝土灌浆工作。
多年冻土地区公路路基设计的探讨
在漠河至洛古河公 路设计过程 中, 发现 沿线有多处 不 良
的地质现象 。
3 1 冰 害 .
在 K 8+ 0 3 5 0~K 9+10路段 , 旧路 堤上 方露 出地表 3 0 在
的泉水 , 流随冻 , 成积 冰 , 埋路 基表 面和边 沟积冰 , 随 形 掩 这
膨胀 、 融沉及相 关情 况 调查 不 良地质 现象 的类 型 、 态 、 成条件 、 形 形 对工程 影响
子松 、 自桦 、 老头树等 , 山间谷地 和 山前 平原 区表土层 一般 由 上而下 为 : 泥炭轻 亚黏 土 、 碎石 土 , 土层 土上水 特别 发育 , 冻
貌、 地表保温状态 确定 多年 冻土 的上 限采 用值 , 漠河 至洛古
河公路 的多年 冻土上限 的采 用值 为15—17 . .m。
程 的影 响 。
2 3 以钻 探 为主 , 以挖 探 和 物探 . 辅
钻探要完成地层 变 化处 分层 取样 , 定岩 土名称 , 天 确 做
多年冻土上线 距地 表 为 15~17 地 表 长期 过 湿 , 季积 . .m, 夏 水 , 季易出现冰丘 、 冬 冰锥 。 漠河至洛古河 公路位 于北 纬 4 。 7 和平 均气 温 一1 ℃等值
数十米至百米 。公路所 在 区域多 为 7 m左右 的冻 土层 , 0 大兴 安岭 的多年冻 土 目前 处于退化状 态 , 是 多为 岛状 和不衔 接 但
的多年冻土 。 2 公路勘察 的重点
2 1 多 年 冻 土 地 区 应 调 查 多 年 冻 土 的 上 限 深 度 , 土 层 的 . 冻
然含 水量 、 天然密 度 、 塑限和颗粒分析试验 。 液 多年 冻土上限 以下 , 含水 量变 化不 大再取 一次 ; 果 如 如
多年冻土地区铁路路基设计(条文说明)
多年冻土地区铁路路基设计(条文说明)(铁路特殊路基设计规范修编草稿)7.1.2多年冻土年平均地温是多年冻土稳定性评价的一个重要指标。
青藏线根据在青藏高原多年冻土地区的科研成果,将多年冻土按年平均地温分为四个区。
7.1.3不良冻土现象是指厚层地下冰(包括厚度大于0.5m的含土冰层和厚度大于0.3m的纯冰层)、冻土沼泽、冻胀丘、冰锥、热融湖(塘)、融冻泥流等地段。
这些地段一般都需要采取特殊的处理措施,因施工困难,造价昂贵,养护也不方便,应绕避。
如必须通过时,也应选择在不良程度轻、长度短的位置通过。
当处于大型的冻胀丘、冰锥或热融湖(塘)地段时,尤其是在跨越较宽沟谷沼泽地段时,由于防治工程量大,且不易根除病害,宜设桥通过。
青藏铁路工程实践经验证明:高含冰量冻土与融区交界的地段,无论采取何种保护多年冻土的措施,路基均易开裂,且冻土融沉量大,影响路基的稳定性,不宜以路基通过。
7.1.4 根据青藏铁路工程实践及试验研究,考虑到将来全球气候变暖,采取了“主动降温、冷却地基、保护冻土”的设计原则。
改变以往采用被动保温单一的工程措施,进而采用积极主动降温的综合处理措施。
保护冻土是以冻土地基热稳定为目的,考虑到年平均地温、含冰量、冻土上限、不良冻土现象、水文地质条件、路基高度以及未来50年气温升高1℃的情况下,制定工程措施如下:1)进行路基填筑高度控制;2)小于路基合理填筑高度的低路堤,采用隔热保温材料路基;3)设置保温护道,低温区采用土质护道,高温区采用片石护道;4)IV区的高含冰量冻土、其它温区的含土冰层采用片石气冷路堤。
5)I区上限附近有较厚含土冰层或厚层地下冰地段,采用以桥代路措施。
青藏铁路工程实践表明:上述单一的路基工程措施可以起到保护多年冻土的目的,但为了进一步提高抵御升温能力,根据路基工程的设置条件划分,制定出如下工程措施:不同综合条件等级下的高含冰量冻土地段处理措施7.1.5在多年冻土地区,采用路堤通过时,不但不会破坏地基冻层,而且路堤土体也能起保温作用,有利于保护地基多年冻土的冻结状态。
7-多年冻土地区路基设计指南-7
图 2-1 一般路基横断面图 第 2.2.2 条 路基设计按保护冻土的设计原则进行设计, 应通过计算确定路
基临界高度确定路基设计高度。 沥青路面下路基临界高度: H 沥=2.87-0.44h 天 沥青路面下路基设计高度 H 设= H 沥 +S+△H 式中:H 沥─沥青路面下路基临界高度(米) ; h 天─多年冻土天然上限(米) ; H 设─沥青路面下路基设计高度(米) ; S─多年冻土天然上限以上土层和路基填土压密沉降量(米) ;
以“保护冻土”为原则;高温多年冻土地区路基设计以“控制融化速率”为原则, 采用“主动降温与被动保护相结合、保护冻土路基与保护冻土环境相结合”的工 程措施,路基临界高度不再是高温多年冻土区路基设计的主要控南
2
2.1 一般规定
路基设计
第 2.1.1 条 多年冻土区公路路基设计应以完善、 准确、 可靠的工程地质勘 测资料为依据,充分考虑冻土条件,并尽量减少对多年冻土的热干扰,采取有效 的工程措施,确保路基的稳定性。 第 2.1.2 条 多年冻土地区路基设计原则, 要依据区内冻土分布的多样性和 变化的复杂性以及路面类型而定, 同时要考虑到全球气候周期性波动对冻土路基 的影响,故在设计冻土路基时不宜采用单一的原则,而是要根据冻土区内气候、 冻土条件与道路工程建设的技术经济可行性与合理性,采用不同的设计原则。 第 2.1.3 条 设计原则的应用既要正确确定应用对象与应用范围, 又要认真 确定合理路基高度及对应的路面类型。 第 2.1.4 条 由于多年冻土融化引起的道路路基不均匀下沉是影响路基设
多年冻土地区路基设计指南
1
总则
第 1.0.1 条 本设计指南依据部颁 《公路工程技术标准》 和多年冻土地区公 路工程设计任务,并参考《公路路基设计规范》和其他多年冻土地区研究成果中 所确定的原则编制,其目的是指导多年冻土区公路路基设计。 第 1.0.2 条 多年冻土地区路基工程设计中, 为确保路基稳定, 使路基设计 经济合理,降低全寿命成本。应根据“有的放矢、合理经济”的设计原则,对不 同的冻土类型,分别采用不同的设计方法。 第 1.0.3 条 公路路基宽度设计原则上按 《公路工程技术标准》 级公路标准
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多年冻土地区路基的设计探究
多年冻土给我国当代工程建设带来了较大的影响,路基作为工程建设的基础工程,其质量问题直接关系到工程建设的质量。
在我国多年冻土地区,其路基设计显得更为重要。
文章对我国多年冻土地区路基设计进行了相关的探究。
标签:多年冻土;路基;设计
引言
我国冻土地区分不广泛,多年冻土地区路基施工的关键技术对我国当代工程建设质量有着这重大影响。
在我国多年冻土地区主要分布在大小兴安岭、青藏高原、喜马拉雅山以及东部某些山地。
而我国全面建设小康社会当中,大力修建公路来加强东西区域间的联系。
而这些地区的冻土对我国当代公路工程建设影响是非常大的,路基作为工程建设的基础工程,是受冻土直接影响最大的一项工程。
为了保障我国当代工程建设质量,就必须对这些多年冻土地区的路基进行合理设计。
1 我国多年冻土概述
多年冻土是指持续多年冻结的土石层,可分为上下两层,上层每年夏季融化,冬季冻结,称活动层,又称冰融层;下层常年处在冻结状态,称永冻层或多年冻层。
在我国,多年冻土地区主要分布集中在青藏高原、喜马拉雅山、大小兴安岭等地区,我国多年冻土地区面积占到我国总面积的百分之二十。
在这些冻土地区,地基土的冻结给地基工程的整体建设造成了很大的影响。
中、低纬高山和高原地区的冻土层,主要受海拔高度的控制。
一般来讲,海拔越高,冻土层越厚,低温也越低,永冻层顶的埋藏深度越小。
土层的冻融变化是土木工程建设中必须考虑的重要因素,处置不当将带来严重后果。
2 多年冻土给路基造成的危害
2.1 路基冻胀
在我国多年冻土地区,海拔较高,气温较低,在季节融冻层中,当土层中的水分达到了一定限值时,受温度的影响,土层中的水分就会冻结,水分冻结就会成为固体,长期以来,冻土地区的路基就会出现冻胀现象,给道路安全造成一定的隐患。
2.2 路基沉降
路基基底土层分布着土冰层,这些土冰层是常年受低温影响,土层水分被凝固,但是我国当前路面每天所承受的荷载是连续不断的,时常还会出现负载,当路面受到的负荷超过路面的最大限值时,就会出现路基下降,土层之间的间隙就
会缩小,同时冰土层就会加速融化,路基基底融化就会产生路基下沉,如果修筑路基工程不注重排水工作,就会造成积水,水越积越多就会产生热效应,使得冻土地区的地下冰加速融化,从而导致融沉。
2.3 冰害
在我国多年冻土地区,冬季气温低,地下水容易结冰,结冰后会产生冻胀现象从而使得地面被迫隆起,形成冰锥,当冰锥面积达到一定范围时,就会使得路面出现裂缝,寒冻裂缝主要由土体局部不均匀冻胀形成的路基横向扭曲,或冬季气温急剧变化引起的土体不均匀收缩引起的。
寒冻裂缝一般在冬季逐步出现而到春季会慢慢回落,但反复冻融会破坏路基稳定性,在车辆振动作用下可引起路堤边坡的滑坍,从而不利于道路车辆以及行人的过往。
3 多年冻土地区路基设计的重要性
近年来,我国建设工程规模不断扩大,在我国当前公路工程中,路基作为公路工程的一项基础工程,路基是行车部分的基础,它是由土、石按照一定比例要求建筑呈带状土工构筑物,因此,路基必须具有一定的力学强度以及稳定性,从而保障公路的使用寿命[1]。
然而在我国多年冻土地区,路基的稳定性受到冻土结构、水分等多种因素的影响,使得路基质量问题一直存在。
路基作为我国当前道路工程的重要组成部分,它是工程建设的基础,是公路的支撑结构,是我国交通的基础设施,承载着过往车辆、人的负荷,路基质量的好坏直接决定着公路的使用寿命。
我国多年冻土地区地形复杂,地势多样,对路基进行合理性设计不仅可以降低人力、物力、财力等方面的消耗,同时还可以改善人们的生活质量,促进我国经济的稳定发展。
4 多年冻土地区路基设计
多年冻土地区地形结构的复杂性使得其路基设计工作越来越重要了。
在多年冻土地区,其路基质量关系到该地区经济的稳定发展,对我国经济的全面发展有着重大关联系。
因此必须对其进行合理设计。
基设计的内容包括路堤、路堑设计,路基排水和防护工程设计。
4.1 路堤
路堤是指路基顶面高于原地面的填方路基,在结构上分为上路堤和下路堤,上路堤是指路面底面以下的80-150cm范围内的填方部分,下路堤是指上路堤以下的填方部分。
在我国多年冻土地区,首先对路基地形进行勘察,了解冻土地区土的类别[2]。
含水量以及融沉情况,路堤施工应先做好临时防、排水系统;基底、坡脚及影响路基稳定的范围内不得积水浸泡。
傍山修筑路堤时,应防止地表、地下水渗入路堤结构各部位。
填筑地面横坡陡于1:2.5和池塘、软土等复杂路堤,必须进行沉降和位移观测,控制填筑速率,发现异常,应立即停工处理。
在不稳定的地面斜坡及易于倾塌滑动的斜坡上施工时,人行道离填方坡脚线不得小于5m,并应设警示标志。
4.2 路堑设计
路堑是通过开挖天然地面做成的路基。
在我国多年冻土地区,路堑通过的地层结构比较复杂,受各种自然因素的影响,很容易发生变形。
在路堑设计中,应遵循多填少挖的原则[3]。
在多年冻土地区应避免路堑开挖,如果实在避免不了,在设计选择工程处理措施时应当在保证工程建筑稳定性的前提下,尽量减少冻土的破坏,同时做好防护措施,路堑开挖前,应先做好引、截、排水和防渗设施。
施工中如遇地下水涌出,应先排水,后开挖;每级边坡开挖后应及时施作坡面防护和排水设施。
为了防止自然降水下渗而造成基底冻土层融化,要采用适当的填充材质,同时在冻土层上方铺设一层粗砂。
4.3 排水设计
水的作用是造成路基病害最主要的因素。
路基排水的目的就是为了保障路基的稳定性。
在我国多年冻土地区,冻土层结构的复杂性决定了其路基必须要做好排水工作[4]。
为此,设计人员首先要根据冻土地区的地形环境进行勘察,要因地制宜,选用适当的排水设备,结合农田水利等各种排水设施和水利工程进行综合设计,尤其是在路堑地段,要设置好挡水埝,防止多年冻土受外力因素影响而出现积水问题,从而保障路堑的稳定性。
4.4 防护工程设计
我国多年冻土地区的地形结构的复杂性决定了其路基设计必须做好高防护工程设计。
在我国多年冻土地区,海拔较高,气候恶劣、空气稀薄,在这种条件下,为了保障路基的稳定性就要进行合理设计[5]。
可以采用浆砌片石护坡、护面墙等工程防护措施,为了防止自然降水带来的冲击影响,在采用挡土墙来进行支撑,保障冻土地区土体的稳定性。
5 结束语
在我国多年冻土地区路基设计工程中,受我国冻土地区地形、环境、水文、温度等多方面因素影响,使得路基所受灾害程度越来越大,给我国当前经济的发展造成了一定的影响,通过对冻土地区路基的合理设计,从路堤、路堑、排水、防护等方面入手,有效的保障了路基质量,为我国经济的发展提供了基础,从而使工程项目的投资发挥更大的经济效益和社会效益。
参考文献
[1]李勇,韩龙武,许国琪.青藏铁路多年冻土路基稳定性及防治措施研究[J].冰川冻土,2011(4).
[2]曹国安,邸旺亮,蒋永莉,等.牙林线多年冻土地区路基下沉机理及整治研究[J].路基工程,1996(5).
[3]艾世勃,李君富.遮阳板与保温材料组合措施整治多年冻土地区路基病害数值分析[J].岩土工程界,2007(3).
[4]刘永智,吴青柏,张建民,等.高原多年冻土地区公路路基温度场现场实验研究[J].公路,2000(2).
[5]胡晓阳,王连俊,张光宗.Logistic及Verhulst预测模型在路基沉降预测中的拟合研究[J].铁道标准设计,2013(9).。