青藏高原多年凍地皮區(qū)鐵路建筑物工學(xué)論文
擇要：青藏鐵路要穿越約560km(西大灘～安多)高原多年凍地皮區(qū)和210km(安多以南)零星散布的島狀多年凍地皮區(qū)；該地域在含水量較大的粘性土狀態(tài)下，廣泛散布有厚度較大的水平冰層，體積含冰量大于80%，最厚達(dá)5m，其頂面一樣平常即為多年凍土上限。由于埋藏較淺，極易受地表條件友好候厘革的影響，凍融滑塌是高原凍土的突出征象，亦是造成種種建(構(gòu))筑物病害的重要緣故原由之一。本文作者在對天下種種建(構(gòu))筑凍害實地視察總結(jié)和舉行了二十多年輕藏高原要地本地風(fēng)火山的種種實體試驗工程研究的基礎(chǔ)上，同時吸取其它行業(yè)在高原多年凍地皮區(qū)實驗工程配置的經(jīng)驗與教導(dǎo)，警惕外洋多年凍地皮區(qū)工程配置的先進經(jīng)驗，對將要修建的青藏鐵路路基、橋梁、涵洞、隧道、站場、衡宇修建物、修筑物等工程地基基礎(chǔ)范例的選擇及施工工藝提出了計劃原則及配置性意見。
要害詞：青藏鐵路地基基礎(chǔ)選型
1.0外貌
青藏高原多年凍地皮區(qū)處于地球的中緯度地帶，該地域海拔高度一樣平常在4000m以上，氣溫比其它中緯度地域低的多，整年地表凍結(jié)期長達(dá)7～8個月(從每年9月至第二年的4～5月)，縱然在暖季，夜間地表也有短暫的凍結(jié)征象，除了溫泉出露帶和大河河床下有融區(qū)外，多年凍土呈大面積一連散布，其存在重要受本地海拔高度的控制，并呈顯著的垂直分帶規(guī)律。
青藏鐵路二期工程格爾木至拉薩段要穿越560km(西大灘至安多)高原多年凍地皮區(qū)和210km(安多以南)零星散布的島狀多年凍地皮區(qū)。該地域在含水量較大的粘性土狀態(tài)下，廣泛散布有厚度較大的水平凍層，體積含冰量大于80%，最厚達(dá)5m，其頂面一樣平常即為多年凍土上限，由于埋藏較淺，極易受地表條件友好候厘革的影響，其生態(tài)情況的脆弱性表現(xiàn)極強，融凍滑塌及熱融沉陷是高原凍土的突出征象，亦是造成種種建(構(gòu))筑物病害的重要緣故原由。
高原缺氧及氣壓低是高原多年凍地皮區(qū)有別于高緯度多年凍地皮區(qū)的另一自然客觀現(xiàn)實；缺氧使的人的體力、耐力以及事情屈從大幅度降落，而工程機器尤其是內(nèi)燃工程機器則以海拔每升高1000米，功率降落8～10%的梯度遞減，這種狀態(tài)已在高原多年凍地皮區(qū)試驗工程中得到充實證明。修建青藏鐵路的重要意義不言而喻，從五十年月中期至今，其研究、視察、勘探、計劃前后歷時四十多年；只管由于多種因素，時斷時續(xù)，但從未中斷；尤其是五十年月初青藏公路的修建，六十年月東北多年凍地皮區(qū)牙林線和嫩林線的配置，七十年高原多年凍土要地本地風(fēng)火山大規(guī)模鐵路試驗工程的實驗以及八十年月青藏公路的改建，都為高原多年凍地皮區(qū)修筑鐵路提供了大量的樂成經(jīng)驗和應(yīng)羅致的教導(dǎo)；本文作者作為中國第一本“多年凍地皮區(qū)修建地基基礎(chǔ)計劃范例”的重要編寫人之一，在九十年月中期又對中國種種建(構(gòu))筑物凍害舉行了大領(lǐng)域?qū)嵉匾暡�，團結(jié)種種實體試驗工程的研究效果，警惕外洋多年凍地皮區(qū)工程配置的先進經(jīng)驗，并基于當(dāng)今科技水平及施工技能的前進和生長，種種新型施工機器和新型修建質(zhì)料的不停涌現(xiàn)，經(jīng)過認(rèn)真闡發(fā)研究，羅致消化，同時將計劃、施工、運營等題目一并思量；對將要修建的青藏鐵路二期工程從選線原則、路基計劃施工、橋梁涵洞基礎(chǔ)、隧道計劃施工、站園地基、衡宇修建物地基基礎(chǔ)、修筑物地基基礎(chǔ)提出下述計劃原則。
2.0選線原則及路基工程
2.1選線原則
公正選線是青藏鐵路二期工程配置的主要題目，由于本段線路議決長間隔的高原和多年凍地皮區(qū)，海拔4000m以上地段占86%，多年凍土及島狀多年凍地皮段占全線70%，而且沿線地廣人稀，沒有大的貨物集散地，基本上為要地本地與西藏貨物交換的議決車流；所以在列車重量、速率、密度的組配上，應(yīng)以前進速率，收縮列車議決高海拔(4000m以上)地域的運行時間為駐足點；為此，要充實發(fā)揮牽引動力的作用，公正加大最小曲線半徑，增強軌道強度，在運輸配置上開心前進今世化水平，創(chuàng)建順應(yīng)高原鐵路的先進鐵路技能體系，淘汰線路維修事情量和運營管理職員。
鑒于連年來唐古拉山以南部分地域雪害緊張的情況，選線歷程中對本線建成運營后的防災(zāi)救災(zāi)事情要賜與充實關(guān)注，在線路、地質(zhì)、路基、橋梁、隧道各專業(yè)之間充實協(xié)商、綜合選線的條件下，線路應(yīng)盡最大可能靠近即有公路。
丘陵地段，線路宜高不宜低，最好從緩坡的上部議決；河谷地段，線路宜選擇在較高階地上；不良地質(zhì)地段定線的原則是從厚層地下冰散布的上方邊沿或從熱融滑塌體的下方以高路堤議決,對可能孕育發(fā)生熱融滑塌領(lǐng)域接納工程措施予以防護；在地下水發(fā)育地域，應(yīng)注意路基可能轉(zhuǎn)變地質(zhì)狀態(tài)而孕育發(fā)生冰椎、凍脹丘的可能性。
冰丘、冰椎地段，線路宜在其下方議決，有困難時，采用橋梁凌駕。
2.2路基工程
路基工程在高原多年凍土及島狀凍地皮段均應(yīng)嚴(yán)酷采用掩護凍結(jié)狀態(tài)的計劃原則，只管即便淘汰挖方，注意制止低填淺挖及零斷面，一樣平常
地段路堤最小高度不小于1.40m；地表濕潤及排水困難地段，路堤最小高度不得小于2.0m，且基底必須采用砂卵(礫)石舉行換填，其厚度1.0～1.5m且不大于自然上限，為警備地表水入滲基底，需在砂卵(礫)石墊層外貌鋪設(shè)二～三層土工布，并夯填30cm厚的粘土隔水層。
當(dāng)路基設(shè)在丘陵緩坡地段，且基底地下水發(fā)育，為制止路堤上方孕育發(fā)生春融隆脹丘，堤下必須采用砂、礫石換填，其換填厚度不小于自然上限，沿路堤偏向的換填長度不小于10m，不大于15m，換填與不換填段阻遏以10m為宜，分段實驗。
地下冰，凍脹性地皮段的低填、淺挖和零斷面，應(yīng)憑據(jù)地質(zhì)情況，接納換填措施，須要時調(diào)解線路縱坡，亦可采用凸形豎曲線予以解決。
路塹地段應(yīng)特別注意，路塹下層的換填要求與上述要求相仿，為警備路塹邊坡滑塌，提倡采用雙層網(wǎng)噴柔性防護新技能，不再設(shè)置重力式路塹擋墻。
應(yīng)該特別夸大的是路基計劃歷程中，必須強化環(huán)保意識，掩護自然植被和草皮，取地皮點要闊別路基坡腳，在高原多年凍土及島狀凍地皮段必須會集取土，頑強消除一條路堤兩側(cè)融溝的征象，使脆弱的多年凍地皮區(qū)生態(tài)情況得以掩護。
3.0橋梁、涵洞工程
3.1橋梁工程
在高原多年凍土及島狀凍地皮段，除無地下水、地表水，地基為粗粒土或裸露基巖外，橋梁基礎(chǔ)范例優(yōu)先采用樁基，針對青藏高原缺氧緊張施工條件惡劣的狀態(tài)，憑據(jù)視察和試驗效果，鉆孔貫注砼樁──這種工效較高、勞動強度低、施工方便、施工速率快的基礎(chǔ)情勢應(yīng)重點推廣，但施工歷程中必須嚴(yán)酷憑據(jù)計劃劃定的數(shù)目及品種添加低溫砼速凝劑。在勘探歷程，橋址地形及地質(zhì)狀態(tài)必須細(xì)致正確，憑據(jù)嫩林線、牙林線及青藏公路沿線橋梁凍害的視察研究效果，橋梁計劃除了遵照現(xiàn)行范破例，在多年凍土及島狀多年凍地皮區(qū)尚應(yīng)注意以下事項：
橋梁上部結(jié)構(gòu)即梁與橋臺之間，梁與梁之間的伸縮縫應(yīng)大于現(xiàn)行范例劃定值2～3倍。
橋臺基礎(chǔ)在卵石土狀態(tài)下，可以接納一樣平常措施舉行處理，若地質(zhì)條件較差，則應(yīng)比照橋墩基礎(chǔ)舉行計劃，但臺后填土必須采用粗顆粒土(非凍脹性土)，沿線路偏向路堤填筑粗顆粒土的長度不得小于50m，以制止路堤線性凍脹造成橋臺向河心偏向推移；解決橋臺推移題目的.另一種要領(lǐng)是在橋梁縱斷面計劃時，適當(dāng)延伸橋長，使橋臺退居岸線后側(cè)20～25m，河岸邊坡接納輕型防護，臺后采用粗顆粒土的路堤長度則可淘汰為20m。
3.2涵洞工程
相搪塞橋梁來講，涵洞屬于小型工點，但天下凍實視察效果評釋，無論公路照舊鐵路，在多年凍地皮區(qū)是孕育發(fā)生凍害最多的工程；拼裝式小橋涵、搪塞變形比力敏感的拱涵、抗凍脹性較差的砌體涵和蓋板涵，在高原多年凍地皮區(qū)原則上不宜采用；一樣平常情況下，應(yīng)只管即便采用抗變形本事較好的框架箱涵，收支口采用一字墻，同時涵洞基礎(chǔ)用粗顆土予以換填，換填深度以自然上限為界；經(jīng)過技能經(jīng)濟指標(biāo)比力后，亦可采用金屬波紋管涵；涵洞收支口高差加大或排水坡率比現(xiàn)行范例劃定值前進1～2個百分點。
4.0隧道工程
隧道自己結(jié)構(gòu)的受力不存在太大題目。但在多年凍地皮區(qū)，尤其是鐵路隧道，其計劃中的防水隔水構(gòu)造措施必須增強，且施工質(zhì)量至關(guān)重要，現(xiàn)狀運營中的鐵路隧道孕育發(fā)生凍害的重要表現(xiàn)為：邊墻與拱頂交接處沿施工縫漏水、滲水掛冰，由于隧道洞中與洞口的溫、差，漏水使得洞口軌面結(jié)冰，邊墻掛冰；緊張的，侵入限界，造成列車無法通行，沿施工縫滲水孕育發(fā)生的冰楔作用造成邊墻脫落掉塊，并逐漸生長；據(jù)現(xiàn)場實測，最大掛冰厚度達(dá)40cm以上。軌道結(jié)冰后對列車的清靜行駛造成威脅。
隧道計劃中對施工縫處的防水隔水措施必須予以增強，為了改進襯砌的受力狀態(tài)以及萬一孕育發(fā)生凍害時方便治理，提倡計劃時邊墻以曲墻替換直墻；洞中泄溝渠、洞應(yīng)接納保溫措施，至少引至洞口百米以外。
5.0站場工程
青藏線二期工程除出發(fā)點格爾木，止境拉薩站以外，沿線均為中心站，凡設(shè)在多年凍土及島狀多年凍地皮段內(nèi)的車站站坪填土高度不得小于1.4m，車站要制止設(shè)在挖方地段，站場排水以明溝為好；其計劃可警惕多年凍地皮區(qū)渠系計劃范例來舉行。
6.0衡宇修建物工程
在多年凍地皮區(qū)衡宇修建物地基與基礎(chǔ)，無論東北各線照舊青藏高原，試驗工程最多，歷時最長；五十、六十、七十、八十年月均有大量工程實踐，以七十年月中期青藏線風(fēng)火山種種范例衡宇基礎(chǔ)試驗工程為標(biāo)志，中國在高原多年凍地皮區(qū)衡宇基礎(chǔ)情勢基本定型，即單層衡宇以低填透風(fēng)基礎(chǔ)為好，多層衡宇以傾軋樁基基礎(chǔ)最為樂成，因此青藏鐵路二期工程沿線車站衡宇計劃應(yīng)以此原則。
7.0種種修筑物基礎(chǔ)工程
多年凍地皮區(qū)種種修筑物基礎(chǔ)的計劃務(wù)必賜與富足珍視，圍墻、大門門墩、電桿基礎(chǔ)、信號柱基礎(chǔ)、管道支架等當(dāng)屬此類，萬萬不行由于此類修筑物較小，而掉以輕心；東北及高原多年凍地皮區(qū)此類修筑物的大量破壞，均屬基礎(chǔ)計劃不當(dāng)造成。
此類修筑物的地基除基巖裸露的情況外，均應(yīng)采用粗顆粒土換填，基礎(chǔ)計劃應(yīng)嚴(yán)酷舉行抗凍脹性盤算，并接納抗凍脹性構(gòu)造措施，施工中不得隨意簡化步伐，以確保工程質(zhì)量。
8.0竣事語
種種建(構(gòu))筑物的基礎(chǔ)非常重要，尤其是高原多年凍地皮區(qū)，其一旦孕育發(fā)生破壞，即無法規(guī)回復(fù)再起狀，維修亦非常困難；所興的是四十多年以來，經(jīng)過幾代無數(shù)科技事情者的研究和工程技能職員的實踐，大部分工程技能題目都已得到解決，信托隨著科學(xué)技能的前進及研究事情的進一步深化，中國第一條高原多年凍地皮區(qū)的鐵路會配置的很好。
【青藏高原多年凍地皮區(qū)鐵路建筑物工學(xué)論文】相關(guān)文章：
青藏高原多年凍土區(qū)碎石護坡降溫作用及效果分析10-07
青藏鐵路多年凍土區(qū)熱棒的施工技術(shù)10-02
路基施工對青藏高原多年凍土的影響08-15
路基施工對青藏高原多年凍土的影響07-27
青藏高原多年凍土區(qū)植被蓋度變化對活動層水熱過程的影響10-15
柴木鐵路多年凍土區(qū)鉆孔灌注樁施工技術(shù)07-21
青藏鐵路-青藏高原的綠色天路07-12