青藏鐵路五道梁凍土區(qū)工程結構熱擾動研究.pdf

1、凍土區(qū)鐵路的安全運營主要取決于凍土區(qū)主要工程即路基、橋梁、涵洞的穩(wěn)定,這些工程的穩(wěn)定則由其地基凍土的熱穩(wěn)定性所決定。凍土區(qū)路基工程施工對凍土帶來的熱擾動主要是填土熱量消散和基底凍土散熱界面改變帶來的影響,對于低溫凍土區(qū)路基基底凍土熱穩(wěn)定性的恢復,隨著路堤高度的增加而延長,這種恢復過程對施工工序銜接及路基工程穩(wěn)定都有一定影響。橋梁涵洞基礎施工對凍土的熱擾動問題則要比路基工程復雜許多。這不僅僅是施工活動對凍土擾動問題,更主要的是工程基礎類型

2、、施工工藝的特殊性對凍土產生的熱擾動和熱量消散是一個長期性問題,而且這些影響還會直接影響到基礎穩(wěn)定和施工工序的銜接等施工組織設計一系列問題。
　　 本文從施工區(qū)域凍土地質條件和凍土的熱穩(wěn)定性特征出發(fā),研究分析了低溫凍土區(qū)填土路基施工季節(jié)對路基基底多年凍土的熱擾動,根據觀測和計算結果,提出低溫凍土區(qū)高路堤工程保證凍土熱穩(wěn)定性和路基穩(wěn)定性的最佳施工季節(jié)和施工方法。
　　 根據青藏鐵路建設過程對施工工期要求和五道梁地區(qū)施工對全

3、線施工工期的控制和影響問題,作者通過現場混凝土灌注樁基礎澆灌以后樁周地溫場變化規(guī)律試驗,混凝土澆灌工程中的水化熱問題、混凝土入模溫度問題對樁周土體回凍規(guī)律影響的數值模擬計算,解決了本地區(qū)橋梁基礎灌注樁施工工藝和施工組織設計中的關鍵技術問題,保證了施工工序的順利銜接和控制性工程施工工期,現場樁基試驗和施工后3年的觀測證明了橋梁基礎的可靠性。
　　 本文針對五道梁地區(qū)氣候和凍土熱穩(wěn)定性特征,還對涵洞基礎型式提出了創(chuàng)新性改進。青藏鐵路

4、建設初期的暫行規(guī)范和過去經驗,認為凍土區(qū)涵洞基礎推廣型式是預制拼裝式基礎,作者根據目前施工機具、施工技術、施工能力的現狀和五道梁地區(qū)氣候特征,提出局部地區(qū)采用現澆混凝土整體式基礎的型式。通過現場施工驗證,計算機數值模擬和施工工序銜接特征,作者認為,只要對開挖涵洞基礎土體采用局部遮陽措施,基礎底部鋪設6cm厚度的保溫材料,這種整體式現澆混凝土基礎對基底多年凍土的熱擾動在1-2各年際凍融循環(huán)過程即可消散,不會對涵洞基底多年凍土和基礎本身的穩(wěn)

5、定性造成危害,而且這種基礎型式涵洞基底不易滲水,中間不留縫隙,減少了運營過程涵洞基底凍脹的發(fā)生,保證了其使用壽命和穩(wěn)定性。
　　 本文緊密結合生產實踐進行科學試驗和理論計算,對五道梁低溫凍土區(qū)高路堤工程和橋梁樁基以及涵洞基礎施工工藝的研究,建立在對五道梁低溫凍土區(qū)凍土熱穩(wěn)定性特征及其變化規(guī)律深刻認識的基礎之上,研究結果對青藏鐵路凍土區(qū)工程建設具有理論和工程實踐意義,主要表現在:
　　 混凝土入模溫度在融化季節(jié)無法保證原來

6、規(guī)范規(guī)定的較低的入模溫度,經過對混凝土水化熱對凍土熱擾動影響計算和對混凝土添加劑成分的合理配比試驗,混凝土入模溫度在融化季節(jié)最高可以容許到12℃。
　　 現澆整體式涵洞基礎基底換填和鋪設一定厚度保溫材料,可以有效的控制對基底多年凍土熱擾動,使其盡快恢復穩(wěn)定的熱狀態(tài),保證基底穩(wěn)定。因此,針對不同氣候特點和凍土熱穩(wěn)定性特征,采用合適的施工工藝,可以應用現澆整體式涵洞基礎。
　　 橋梁灌注樁基礎施工中,混凝土入模溫度和樁周土體

7、回凍是控制性施工工藝,樁周土體回凍標準應該包括兩部分概念,一個是適合施工工序銜接的回凍標準,二是達到樁基設計承載力的回凍標準。通過試驗確定這兩種標準,既能夠標準樁基設計承載力,又恰當的利用了樁周土體回凍規(guī)律,銜接后續(xù)工序,提高施工效率,科學合理的安排施工工期。
　　 根據現場試驗,施工建設期間和運營初期觀測數據和建立在現場實測數據基礎上的計算機數值模擬結果,說明根據上述工藝進行的橋梁涵洞基礎施工其工程效果和初期工程效果是安全可靠