多年凍土區(qū)基于水力沖填工業(yè)和民用建筑問(wèn)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(jì)施工技術(shù)屬國(guó)內(nèi)乃至亞洲首例,也是共(和)玉(樹(shù))高速公路重難點(diǎn)控制性工程。為研究姜路嶺隧道施工過(guò)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(jì)算理論及數(shù)值仿真程序,模擬了該隧道三個(gè)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(guò)程中的重點(diǎn)監(jiān)測(cè)位置及注意事項(xiàng)。研究成果可為姜路嶺多年凍土隧道的設(shè)計(jì)施工提供理論指導(dǎo)和技術(shù)支持,進(jìn)而為類似寒區(qū)隧道工程的設(shè)計(jì)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(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)確的評(píng)估和預(yù)報(bào)尚具有一定難度。因此,在選擇和確定凍土地基原則時(shí),應(yīng)充分考慮橋梁凍土地基的特點(diǎn),并在設(shè)計(jì)中根據(jù)公路等級(jí)適當(dāng)提高安全系數(shù)。

對(duì)于多年凍土區(qū)橋梁凍土地基設(shè)計(jì)原則的分析研究,其主要目的在于了解當(dāng)前多年凍土區(qū)橋梁凍土地基設(shè)計(jì)原則的發(fā)展現(xiàn)狀,以及設(shè)計(jì)原則的確定,為日后提高凍土地基設(shè)計(jì)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(huì)經(jīng)濟(jì)文化的不斷進(jìn)步,科學(xué)技術(shù)得到迅猛發(fā)展,國(guó)家逐漸加強(qiáng)對(duì)各省市的城市化建設(shè)。文章主要對(duì)多年凍土區(qū)橋梁凍土地基的特點(diǎn)進(jìn)行概括,同時(shí)對(duì)橋梁凍土地基與其他建筑物基礎(chǔ)的區(qū)別進(jìn)行分析,最后著重對(duì)多年凍土區(qū)橋梁凍土地基設(shè)計(jì)原則進(jìn)行深入研究。

以g214線第二合同段路基施工為例,對(duì)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(diǎn)介紹,并對(duì)上述工程措施的施工工藝、質(zhì)量控制要點(diǎn)作了詳細(xì)說(shuō)明。

結(jié)合實(shí)例,從設(shè)計(jì)角度對(duì)區(qū)別于平原地區(qū)施工營(yíng)地建設(shè)的高原凍土區(qū)施工營(yíng)地建設(shè)的特點(diǎn)作了介紹。

結(jié)合國(guó)家高等級(jí)公路建設(shè)發(fā)展的需要,就多年凍土區(qū)高等級(jí)公路建設(shè)中可能遇到問(wèn)題的原因、一些典型工程措施在應(yīng)用過(guò)程中可能導(dǎo)致的問(wèn)題,以及所應(yīng)采用對(duì)策進(jìn)行了分析。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn),凍土地區(qū)鐵路與公路和高等級(jí)公路的熱量來(lái)源、傳熱過(guò)程、傳熱強(qiáng)度等均存在本質(zhì)區(qū)別。由此揭示并經(jīng)實(shí)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(jí)公路建設(shè)中。同時(shí),由于高等級(jí)公路黑色瀝青混凝土路面更為強(qiáng)烈的吸熱和聚熱效應(yīng)以及更高的筑路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),都對(duì)凍土區(qū)高等級(jí)公路建設(shè)和安全運(yùn)營(yíng)提出了更大的挑戰(zhàn),也對(duì)凍土路基調(diào)控措施提出了更高的要求。通過(guò)對(duì)已有路基調(diào)控措施的對(duì)流、傳導(dǎo)、輻射等方面試驗(yàn)結(jié)果和實(shí)測(cè)資料系統(tǒng)分析發(fā)現(xiàn),如果能結(jié)合高等級(jí)公路熱學(xué)特性,從工程結(jié)構(gòu)加以改進(jìn),或通過(guò)不同工程措施的有效組合,或是通過(guò)新型工程措施的應(yīng)用,應(yīng)是較好解決問(wèn)題的途徑和方向,并就措施改進(jìn)的方式進(jìn)行了分析。其研究結(jié)果,將對(duì)我國(guó)高等級(jí)公路的研究和設(shè)計(jì)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(jì)和施工特點(diǎn),在總結(jié)既有設(shè)計(jì)、科研成果以及試驗(yàn)段階段成果的基礎(chǔ)上,針對(duì)建設(shè)青藏鐵路格拉段所存在的主要問(wèn)題,提出了主要解決措施、設(shè)計(jì)原則和施工特點(diǎn)。

簡(jiǎn)要介紹了青藏鐵路清水河試驗(yàn)段拼裝式鋼筋混凝土矩形涵洞、圓形涵洞的施工過(guò)程,以及一個(gè)凍融周期后的涵洞情況,對(duì)所存在的問(wèn)題進(jìn)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(kāi)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(guó)的高原地區(qū),由于自然環(huán)境相對(duì)較為惡劣,在建設(shè)橋涵時(shí),如果要穿越凍土區(qū)時(shí),又要保證橋涵的施工安全,就必須在對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)以及施工當(dāng)中做一些特殊的處理,從而才能達(dá)到理想的效果。在施工橋涵時(shí),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(diǎn),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(gè)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(jìn)行橋涵設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的方法及施工措施做了詳細(xì)的分析,希望對(duì)公路建設(shè)的長(zhǎng)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(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?xiàng)l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(shí)踐介紹了路基的部分設(shè)計(jì)思路及施工方法。

結(jié)合青藏鐵路施工實(shí)踐,介紹多年凍土區(qū)高含冰量?jī)鐾谅穳q的設(shè)計(jì)特點(diǎn)、工程爆破設(shè)計(jì)、施工準(zhǔn)備及施工方法。工作的重點(diǎn)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(wú)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(jìn)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(zhǎng)達(dá)550km,為確保鐵路建成后的運(yùn)營(yíng)安全,橋涵設(shè)計(jì)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(jiǎn)便、耐久性好、維護(hù)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(tái)結(jié)構(gòu)形式,基礎(chǔ)類型,合理的施工工藝等方面進(jìn)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(hù)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(kāi)挖,快速施工。常規(guī)的混凝土墩臺(tái)、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(qiáng)耐久混凝土”,其抗凍融循環(huán)次數(shù)達(dá)300次。

對(duì)多年凍土地區(qū)工程建筑設(shè)計(jì)的兩大基本原則進(jìn)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(guó)和美國(guó)的阿拉斯加等地，其中我國(guó)的多年凍土分布 面積高達(dá)215萬(wàn)km2，約占世界多年凍土分布面積的10%，占我國(guó)國(guó) 土面積的22.4%，是世界上第三大凍土大國(guó)，而我國(guó)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(jī)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(shí)它的性質(zhì)隨溫度和時(shí)間都在變化，表現(xiàn)為動(dòng)態(tài)特性。所以， 凍土是一處對(duì)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(dòng)加強(qiáng)，多年凍土上限呈現(xiàn)出 下降的趨勢(shì)，多年凍土也在不斷退化，對(duì)路基路面的穩(wěn)定

凍土的工程分類是凍土學(xué)研究中一個(gè)重點(diǎn)問(wèn)題,文章在總結(jié)和分析國(guó)內(nèi)外多年凍土分類研究的基礎(chǔ)上并結(jié)合中國(guó)現(xiàn)行規(guī)范對(duì)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(wèn)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(biāo)對(duì)多年凍土進(jìn)行工程分類,對(duì)我國(guó)多年凍土地區(qū)工程的建設(shè),尤其對(duì)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(diǎn)、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(guó)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(duì)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(zhǎng)期強(qiáng)度遠(yuǎn)低于瞬時(shí)強(qiáng)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(xiǎn):凍脹和融沉。我國(guó)的青藏鐵路就有一段路段需要通過(guò)凍土層。如果對(duì)凍土處理不當(dāng),往往會(huì)引起建筑物的變形,開(kāi)裂甚至破壞,造成很大的經(jīng)濟(jì)

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(píng)價(jià)模型,并利用gis平臺(tái)對(duì)青藏鐵路沿線唐古拉山越嶺地段工程復(fù)雜性進(jìn)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(duì)較小,而青藏公路的工程復(fù)雜性相對(duì)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(duì)多年凍土區(qū)隧道洞身開(kāi)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(duì)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(jī)進(jìn)行橋梁鉆孔樁成孔施工。重點(diǎn)介紹各種鉆機(jī)的施工工藝、質(zhì)量控制及生產(chǎn)效率。