青藏铁路冻土工程技术.docx

青藏铁路冻土工程技术.doc青藏铁路冻土工程技术
摘要论世界上最大、最高的高原,当然是青藏高原。它有着独一无二的地理位置和复杂的自然、地质条件,青藏高原被人们称为“世界屋脊”。青藏铁路的格拉段穿过永冻土地区约547km,岛上的另一部分,深季节冻土区土壤和冻土沼泽湿地和湿地坡,穿过线海拔高度超过4000m,面积大约为960km,在唐古拉山地区,最高海拔5072m,为世界的轨道。格尔木到拉萨,青藏铁路部分的总长度约100km, 毫无疑问,冻土是青藏高原冻土解决最大的问题之一。
关键词多年冻土;工程技术;青藏铁路
中图分类号U21 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2013)100-0176-02
1冻土问题
冻土是一种对温度极为敏感的土体介质。冻土,是指温度在0℃以下,并含含有丰富的地下冰和各种岩土和土壤。冻土面临着两个大工程问题:冻胀和融沉。冻土在冻结的状态下体积膨胀,到了夏季,冻土融化体积缩小。冻土的冻结和融化交替出现,就会造成路基不稳定,影响正常通车。而冻土又有着很强的流变性,它的长期强度远低于瞬时强度。这些特性造成了当冻土区开始工程并建造建筑筑物时,路基、桥涵、隧道等都会受到这两大工程问题的困扰。
2多年冻土路基工程的主要技术措施
通风管路基工程
通风路基防止热融的原理是利用的通风而产生的对流作用,将填土产生的热量或外界引发的各种热量尽快散失,以便降低对基底的热干扰,防止基底因热融而下沉。青藏铁路多年冻土区路基用UPVC管和钢筋混凝土管通风管道,由于通风管道的温度调节,减少左右两侧的不均匀沉降的路基土体,消除了因为路基土体的不均匀沉降引起的张力裂缝;而且,UPVC通风管和钢筋混凝土排气管具有一定的拉伸强度和剪切强度同加筋路堤一样都在路基土体上发挥了作用,使水路基水体起到了水平钢筋、消除沿软弱面所产生的裂缝。在青藏高原北麓河试验站的通风路堤试验表明,通风管可以有效地降低路堤填土的温度。经试验观测后,自动温控风门安装后,降温效率有所提高。
使用热棒
青藏铁路沿线的冻土路基旁有一些直径约为十五厘米,高两米左右的铁棒,它被成为天然制冷机。这就是为了解决青藏铁路冻土问题的热棒。冻土是一种高效的热传导的装置,以防冻土的冻胀和解冻,在增加强度的基础上,确保冻土路基的稳定性。独特的单向传热性能:保证热量只能从地下到地面上的传输,反向不可以传热。
工作原理:
它是一种无芯重力式热管。在寒冷季节,多年冻土温度的空气温度高于空气中的温度,蒸发器中液体工质吸收多年冻土中的热量而蒸发。由于蒸汽在管内有压差,在管道中的蒸汽压力沿热棒的中心通道流向上流动至冷凝器,冷凝器的相对低的温度下释放后变成液体,接触壁后冷凝的汽化变成液态在重力作用下回流沿着蒸发器的壁然后再蒸发,如此循环将大气的冷量源源不断地传到多年冻土中。在温暖的季节,冻土温度低于空气温度,热棒停止工作。通过多年冻土路基,青藏铁路工程和观测表明,热棒对冷却地基、抬升冻土具有显着的效果。热棒处冻土上限被抬高了许多,然而热棒之间的冻土上限较低,所以热棒呈翻转的漏斗形状,造成路基土产生了一些不均匀沉降,从而引起了纵向裂缝。建立路堤热平衡,人为上限逐渐稳定,裂纹将不会发展,也不会影响路堤的整体稳定性。
片石工程
在青藏铁路工地,你会看到一种特殊的路基,这是用土堤