青藏铁路多年冻土区桥涵设计与施工

青藏高原自然环境恶劣, 铁路穿越多年冻土区长达550 km, 为确保铁路建成后的运营安全, 桥涵设计和施工必须采取特殊的处理措施. 青藏铁路的桥涵应从结构、材料、工艺等方面, 研究施工简便、耐久性好、维护量少的结构形式. 提高结构耐久性的构想和途径主要从混凝土材料、桥涵结构, 墩台结构形式, 基础类型, 合理的施工工艺等方面进行研究. 根据青藏铁路多年冻土区特殊的地理位置及气候条件, 研究采用青藏线耐久梁及免维护圆柱面(YZM)支座. 桥梁基础采用钻孔灌注桩, 旋挖钻(干法)成孔工艺; 涵洞采用拼装式矩形涵, 基坑采取爆破开挖, 快速施工. 常规的混凝土墩台、基础不能满足多年冻土区冻融循环的要求, 研究采用"低温、早强耐久混凝土", 其抗冻融循环次数达300次.     

高原冻土隧道支护技术及工艺试验研究

昆仑山隧道是青藏铁路550 km连续多年冻土区最长的高原冻土隧道。在高寒缺氧、低气压地区修建铁路隧道所遇到的是全新的技术难题。室内和现场试验及施工结果表明：在多年冻土隧道施工中采用湿喷混凝土支护,使混凝土与冻土围岩黏结牢固,并能保证支护混凝土的质量,证明湿喷混凝土支护在高原多年冻土区隧道施工中是可行的。     

青藏铁路多年冻土工程的研究与实践

青藏铁路建设需穿越高原多年冻土区, 在探明沿线多年冻土分布特征的基础上, 合理确定了青藏铁路线路的走向方案.在多年的冻土研究和工程实践的指导下, 有针对性地开展了 5 个不同类型冻土工程试验研究, 取得重要科研成果, 指导设计和施工.全面总结4 a来青藏铁路多年冻土工程的研究与实践, 提出了“主动降温, 冷却地基, 保护冻土”的设计思想, 制定了路基、桥涵、隧道成套工程技术措施和先进施工工艺, 对确保多年冻土工程质量发挥了重要作用.     

多年冻土区桩基温度场研究

为了解决多年冻土区桥梁桩基浇筑混凝土对冻土层地温的影响,把握后续工程施工,需要对多年冻土区桩基温度场进行认真分析与研究。结合冻土桩的特点,根据冻融循环条件下土体热量迁移的基本规律,基于多孔介质和热力学理论,建立了多年冻土区桩基温度场控制方程。该控制方程不仅包括了热传导和相变潜热对温度分布的影响,而且考虑了混凝土水化热的释放规律,并将研究成果与的西藏某大直径灌注桩温度场现场试验结果进行对比分析。结果表明：所建立的冻土区桩基温度场控制方程计算结果与实测结果吻合较好。在此基础上,应用该模型作数值分析,着重分析了不同深度处桩侧土层温度随时间变化规律和混凝土浇注后不同时期温度沿桩径方向的变化规律,于解决西部多年冻土地区公路运营安全和行车性能,准确掌握多年冻土地区已建桥涵和新建桥涵基础稳定性,具有非常重要的理论和实际意义。     

青藏铁路建设和冻土技术问题

青藏铁路建设三大技术难题的核心是冻土问题. 我国40 a的多年冻土研究为青藏铁路建设打下坚实的技术基础, 但是大规模的铁路建设实践给我们提出了大量深层次的冻土技术问题. 以青藏铁路建设为背景, 结合冻土区科研、设计、施工和建设管理工作的实践, 对青藏铁路建设的冻土技术问题进行了深层次的分析, 提出一些创新性见解, 这些都已经在青藏铁路冻土区工程建设中广泛应用, 卓有成效, 推动了青藏铁路冻土区工程建设的进展.     

青藏铁路多年冻土工程地质综合分类探讨

根据影响青藏高原多年冻土工程特性的地温分区和冻土类型，提出了冻土工程地质综合分类方法，结合青藏铁路多年冻土区工程设计和施工情况的实践，对铁路建设中如何应对全球气温变暖下冻土区工程安全提出了工程措施。     

2001-2006年青藏铁路多年冻土区冻害调查与分析

多年冻土问题是青藏铁路建设面临的主要工程地质问题,2001年开始,随着铁路路基、桥梁等构筑物的建设施工,多年冻土环境发生了变化,从而影响到多年冻土的工程稳定性.通过对青藏铁路建设期间历年来寒季暖季的冻害现场调查,在2002年寒季调查中发现多年冻土区的路基出现裂缝;2003年寒季调查发现冰椎、冰幔、混凝土剥蚀、沙害等;2004年又发现边坡渗水、涵洞积冰等冻害;2005年寒季调查发现新生病害较少.通过现场分析和及时治理,逐步提出了多年冻土区的补强措施,制定了主动保护措施为主、被动保护措施为辅的综合性解决方案.在设计方面,增加了对多年冻土的认识,及时将调查情况反馈到设计中去,调整设计思路,转变设计理念,实现青藏铁路的动态设计理念.     

高原多年冻土隧道施工温度场控制的主要因素

施工温度场的控制对于多年冻土隧道的施工有着重要的意义。结合青藏铁路昆仑山、风火山隧道的设计与施工，通过对施工过程中环境温度的测试，综合分析冻土稳定、混凝土施工、施工人员及施工机械等各方面的因素对施工环境温度的要求，提出了适合于青藏铁路高原多年冻土隧道的施工环境温度控制范围。     

青藏铁路建设环境的"三大难题"

青藏铁路是世界上第一条跨越高原多年冻土区的铁路,工程建设环境面临多年冻土、高寒缺氧、生态脆弱的“三大难题”,比国内外其他多年冻土工程建设更艰巨和困难。由于青藏铁路建设环境的特殊性与复杂性,设计和建设中采取了多种保护冻土的有效措施、高原劳动卫生和劳动保护措施及生态环境保护措施及污染防治措施,各项措施在青藏铁路的建设和运营中显示出了良好的效果。     

青藏铁路巴嘎榨岛状多年冻土的成因

青藏铁路地质条件复杂，多年冻土分布广泛，对多年冻土的调查评价是铁路设计与建设中的重要因素之一，本文通过对巴嗄榨岛状多年冻土的成因分析，并结合钻探、物探、测温等综合勘探成果，查明了该段多年冻土的工程地质条件，为铁路设计和施工提供了科学依据。     

青藏铁路多年冻土地区房屋体系研究

通过结构计算分析对比，对青藏铁路多年冻土地区房屋的结构形式进行了论证，提出了符合当地建设条件并与特殊地质环境相适应的架空桩基钢结构房屋结构体系，其结构方案可用于指导青藏铁路房屋建筑的结构设计。     

青藏铁路多年冻土工程地质特征及其评价

青藏高原多年冻土是地质历史时期高海拔寒冷气候条件下的产物,也是青藏铁路建设的三大难题之一;而多年冻土工程地质特征及其评价工作是作出合理、可靠的工程设计的基础。结合青藏铁路沿线多年冻土区的15个地形地貌分区,在青藏铁路多年冻土区选择了70个典型断面进行了地质勘查,采用地质钻探和室内试验相结合的方法,研究了各区的工程地质特征并对其工程地质类型进行了评价。研究表明:青藏铁路多年冻土区冻土类型多样,高含冰量冻土、厚层地下冰广泛分布,不同区段地温差异性较大,工程地质条件复杂多变,良好、一般、不良和极差的工程地质区段交错分布。     

青藏铁路多年冻土区路基变形裂缝发生机理及其防治

青藏铁路多年冻土区路基工程的修建,改变了路基基底多年冻土的热量平衡状态.通过对青藏铁路多年冻土区试验工程和已经施工的路基工程所发生的变形裂缝的调查和分析,认为多年冻土区路基几何尺寸不对称和路基边坡坡向不同导致的路基人为上限形态不同,是造成多年冻土区路基温度场不对称以及基底土体冻结融化过程不同步的主要原因,也是造成路基变形裂缝的主要原因.文章在此基础上提出了减少或消除路基温度场不对称,从而减少或消除这类变形裂缝的主要工程结构形式和工程措施,作者的看法和结论已经在2003年青藏铁路冻土区路基工程设计和成形路基补强工程措施设计中得到广泛应用.     

高原高寒多年冻土区的桥梁施工技术

针对青藏高原高寒、缺氧等特点,以及青藏铁路多年冻土的特殊性与复杂性,通过实践与理论讨论,详细地制订出了在高原高寒多年冻土区桥梁工程施工中的技术措施和施工工艺.在青藏高原的多年冻土区,由于桥梁及工程建筑物的修建,将改变原有的温度场、应力场、以及冻土层的水热交换.因此,选择合理的施工季节、施工方法和采取必要的施工措施,是减少施工对多年冻土热扰动的必要措施.     

通风管、抛碎石和保温材料保护冻土路堤的工程效果分析

根据青藏铁路北麓河试验段2年以来的气温降温期的现场监测资料,对多年冻土区保护冻土路堤的3种典型结构型式的试验段（通风管路堤、抛碎石护坡路堤和保温材料路堤）各断面的地温规律进行了分析和积温计算。试验段初步计算结果表明,3种路基结构型式对于保护多年冻土区路堤均能起到一定的作用,为青藏铁路在多年冻土区保护冻土路堤的设计和施工提供了一定的理论依据。     

片石护道结构对冻土路基抗冻融安全性影响分析

针对多年冻土区路基因冻土地基融化下沉引起的变形、失稳等破坏现象,青藏铁路大量采用了碎石护坡和片石护道来保护多年冻土,维护路基的安全与稳定。对同一路段而言,护道护坡结构尺寸不同,效果也有很大差别,结构尺寸对冻土路基抗冻融安全性有着重要影响。本文以青藏铁路那曲河地区DK1561 975~DK1562 530试验段为依托,通过数值模拟确定对路基抗冻融最安全的片石护道结构形式,分析表明:该区间内,直径20cm的片石,安全的片石护道形式应是阳坡高1.1m,阴坡高1m;阳坡宽度取6m,阴坡宽度取4m。     

影响青藏铁路冻土区主要工程措施可靠性的气温变化指标分析

多年冻土是气候条件控制的特殊地质体,气温升高和降水条件变化将对青藏铁路沿线的多年冻土产生深刻影响.从全球气温变化背景和青藏高原气候变化的实际情况出发,分析和论述了气候变化对青藏铁路沿线多年冻土地温特征及冻土区工程建筑物的可靠性产生缓慢而持续影响的气温变化指标.通过对冻土区工程设计原则和工程结构、工程措施可靠性产生重大影响的气温变化特征的分析,提出对目前冻土工程可靠性的看法,并提出应对工程措施.     

对多年冻土地基处理措施的认识

为指导青藏铁路多年冻土区路基工程的设计、施工，在清水河试验段布置了倾填片石路基、热棒路基、通风管路基、加筋路堤试验工程，多年冻土区路堤的融沉、纵向裂缝关系到铁路的安全运营，设计、科研单位对此进行了大量的观测及调查工作，介绍了上述各试验工程及对比段路基的设计，竣工一年后各试验工程的最大冻融交接面、融沉、纵向裂缝情况，并从冻融交接面的形态方面分析了各试验工程在9～10月所产生的纵向裂缝。     

多年冻土区路基调查中瞬态面波勘探方法应用研究

多年冻土地区铁路路基的振动与环境变化对路基稳定性的影响问题日益突出,为了评价这种影响引起的青藏铁路多年冻土区冻土的变化状况,首次应用了一种简便、高效、环保的瞬态面波勘探方法对其天然地表和典型结构路基及其下部多年冻土层进行了勘探。试验数据良好、频散特征显著,通过反演分析得到了青藏高原多年冻土地区天然地表和典型结构路基下部土体的剪切波速度剖面和多年冻土的分布。勘探结果表明,青藏铁路北麓河试验段勘探区内多年冻土上限一般为2 m,层厚为20 m左右,多年冻土层Vs平均为600 m/s以上。该结果与该区地质钻探编录和钻孔波速测试结果较为一致,说明瞬态面波勘探在自然环境严峻的青藏高原多年冻土地区有着良好的适用性。     

青藏铁路管道通风试验路基地温变化及热状况分析

基于青藏铁路北麓河试验段管道通风路基在2个冻融循环周期内的地温监测资料，分析了路基温度的发展、温度场分布特征及多年冻土的热流量变化．结果表明：通风管埋设于路堤中部的路基温度变化和发展情况与一般路基类似，路基在施工后的2个冻融周期内仍处于整体升温的过程；通风管埋设于路堤下部的路基，虽然前2个冻融循环周期内土体温度与原始状态相比同样有所升高，但开始出现逐渐降低的趋势，同时地温场的分布在横向上的对称性也比较好，在热交换方面，一般填土路基和通风管位于路堤中部的路基在施工后的前2个冻融循环周期内一直处于吸热过程，而通风管位于路堤下部的路基在经历了第1个周期的持续吸热过程后，在第2个冻融循环周期内已经开始放热。