青藏公路热棒路基降温效能

为了分析多年冻土区热棒路基的工程效果,定量评价其降温效能,基于青藏公路热棒路基试验工程近11年的现场监测数据,分析了热棒路基的地温特征、温度场形态和冻融过程,估算了阴阳坡影响下热棒附近的水平热收支状况。建立了空气-热棒-冻土地基三维非稳态耦合计算模型,分析了不同结构形式(单侧直插式、单侧斜插式、双侧直插式与双侧斜插式)的热棒路基的降温效能。实测结果表明:在热棒作用下,阳坡侧路基地温可降到-1.5℃附近,较普通路基地温降低约3.0℃,阴坡侧路基地温最低达到-2.1℃;热棒路基经过11年的营运,阳坡侧冻土上限抬升约0.95m,基本达到天然地基水平;阴阳坡两侧热棒的年平均实际功率分别约为69.80、54.07 W,且热棒路基在最初5年传递能量较大,第6年后逐渐减小,此后路基的热状况进入相对稳定的状态。计算结果表明:双侧直插式热棒路基与双侧斜插式热棒路基第20年冻土上限分别为2.88、1.88m,而单侧直插式热棒路基与单侧斜插式热棒路基第20年冻土上限分别为3.84、3.46m,因此,双侧热棒路基的长期降温效果明显强于单侧热棒路基,斜插式热棒路基强于直插式热棒路基;单根热棒的年平均功率为47~56 W,与试验工程监测结果较为吻合。     

热棒路基降温效应的数值模拟

基于青藏公路冻土路基病害整治热棒试验工程,建立热棒路基的等效传热模型,运用有限元方法对其进行数值模拟,研究青藏公路环境条件下热棒的工作周期、工作状态与作用半径,并通过对试验工程2a观测数据分析,对比研究热棒在冻土路基中的降温效应。研究发现,热棒在约为5个月的工作周期内并非连续工作而呈波动式,实际工作时间为工作周期的2／3;热棒路基冬季降温效果明显,有利于路基土体冷储量增加,提高路基热稳定性;热棒在路基中的降温强度,水平方向随距离增大而衰减,有效作用半径为2．25m,深度方向在热棒蒸发段最大,降低上限附近季节融化层冻土热融敏感性。结果表明,青藏公路热棒试验工程中其间距采用4．0m是合理的,路基双侧设置热棒优于单侧,热棒向路基中心斜置更好。     

多年冻土地区公路热棒路基设计

多年冻土地区修筑路基是一世界性难题,热棒路基是保护冻土的一种尝试。在调查已建热棒路基及试验路段并掌握热棒工作原理的基础上,分析了热棒路基的设计原则和依据,并提出了多年冻土地区热棒路基的设计方法。     

热棒材料高导热性对其降温效果影响的三维非线性有限元分析

热棒在多年冻土路基工程中均有应用,其在寒季吸收冻土热量,并通过对流把热量释放到大气中,从而降低地基温度使其保持冻结状态,减小路基沉降.暖季热棒停止工作,但由于热棒材料本身的高导热性,会使土体吸收比不设置热棒时更多的热量,从而削弱其制冷效果.基于热棒的工作原理,结合唐古拉山多年冻土区的有道砟填土路基,采用有限单元法分析热棒材料高导热性对其降温效果影响.计算结果表明:考虑热棒高导热性时路基下方温度低于-0.5℃低温区半径比不考虑此因素时平均减小0.5m,地温也比不考虑此因素时高.说明热棒材料本身的高导热性降低了其降温效果,其作用不可忽略.     

浅谈冻土对路基的危害及防治

在国家西部大开发和持续发展的大背景下,冻土地区国土资源的开发利用得到多方关注.为了解冻土区域路基冻害的形成与危害,就冻土的冻害机理与影响因素作了详尽地分析,结果表明：气温、土中含水量、地下水位高度以及土的类别是冻土形成的影响因素.针对冰冻形成原因,提出增加路基高度、采用浅色路面材料、安装热棒等多种冻害防治方案,为保证路基完整,增强行车安全提供保障.     

冻土处理措施评价

通过对多年冻土地区冻胀融沉的影响因素进行分析,得出温度、水分、土质是决定冻胀融沉程度的重要因素。从降低冻土上限、减弱地下水的水分迁移出发,找到热棒路基、换填路基、XPS板路基、通风管路基、片碎石路基5种解决方法,从原理、适用范围、注意事项3个方面对处理措施进行阐述,为因地制宜,选择合理的冻土处理措施提供依据。     

高原多年冻土地区路基施工及其质量控制研究

高原冻土一直是高原地区路基施工中的重大难题,冻土这种地质构造对路基的施工所造成的影响是极大的,在很大程度上限制了公路路基的施工。因此,有必要对多年冻土所造成的路基病害进行分析,并在此基础上探讨加强冻土地区路基施工质量控制的有效措施。     

永久性岛状冻土区路基施工温度测控技术研究

永久性冻土隔热层遭到破坏,导致冻土融化引起的道路路基不均匀沉降是影响路基稳定性的主要因素。因此,路基施工首先考虑如何控制多年冻土层保护和正确评估冻土发生融化后的变形量。通过对冻土温度监测,为路基施工提供科学技术依据,提前做好施工方案、施工技术的相关准备,努力实现保护冻土隔热层、不破坏冻土结构和减少扰动冻土等目的基础上进行施工。     

浅谈多年冻土地区路基施工

多年冻土地区路基施工前应该详细调查沿线冻土分布、类型、冻土上下限、冰层上限、地面水及有无其他热融(湖)塘、冰丘、冰椎等不良地质路基地段情况。由于各永冻区的自然条件和土壤冻结条件差别显著,所以很难有统一的路基施工方案,施工方法应根据设计对土基冻融状态的要求而选定。     

青藏铁路冻土沼泽化斜坡湿地路基稳定性研究

结合青藏铁路安多段冻土路基的设计与施工,从地基斜坡、地基强度、地表水和温度场四方面分析了影响沼泽化斜坡湿地冻土路基稳定性的因素,提出了设计和施工过程中需要采取的保证路基稳定性的技术措施,例如在路基下部设置1m厚的片石层、路基体内设置双向土工格栅、在路基上游设置隔水板和挡水堤等;在此基础上对安多段沼泽化斜坡湿地冻土路基的水平位移进行了长期监测,监测表明路基稳定,为类似工程的设计和施工提供了参考依据。     

高原冻土区路基施工技术及质量控制措施

高原冻土区的气候和地质特点，给公路施工带来了很大的困难。鉴于此，结合工程实例，分析了高原冻土区路基施工技术和质量控制措施，可为高原冻土区路基施工提供参考。     

多年冻土区路基施工技术

以G214线第二合同段路基施工为例,对换填、片块石路基、XPS板路基、热棒-XPS板复合式路基施工技术作了重点介绍,并对上述工程措施的施工工艺、质量控制要点作了详细说明。     

浅谈小兴安岭地区的多年退化性冻土路基工程的施工

黑龙江省小兴安岭地区是我国多年退化性冻土主要分布地区之一,多年退化性冻土这种不稳定的地质类型对路基工程的影响是工程地质中的技术难题。对多年退化性冻土区的路基施工技术进行论述,旨在提高多年退化性冻土路基工程质量、降低工程造价。     

多年冻土区热棒路基应用效果

为了研究热棒在青藏公路多年冻土区的应用效果,基于楚玛尔河试验监测场地8年的地温观测数据,以水平温度梯度为指标,分析了不同时期热棒的有效半径。为了提高热棒的调控效果,拓展热棒的使用范围,满足宽幅路基强吸热的使用要求,依托北麓河与安多2个试验监测场地,分析了热棒-XPS板路基与热棒-片块石路基地温监测数据。分析结果表明:热棒工作1年后的有效半径约为2.3m,此后,随着热棒工作时间的增加,热棒影响范围逐渐增大;在热棒工作的前5年,地温降幅明显,周围土体地温降幅都基本维持在0.5℃以上,之后每年降温较小,这主要是由于外界环境温度升高,气温与地温的温差逐渐减小,热棒工作的动力逐渐衰减引起的;在热棒工作的8年中,由于热棒的持续制冷作用,热棒路基的人为上限基本不变,而普通路基同时期人为上限最大降低约为80cm;热棒-XPS板路基从6月份开始,XPS板上下温差不断增大,最大温差约为17℃,有效阻隔了暖季大量热量向板下传递;热棒-片块石路基通过2年的调控作用,地温最大降幅为0.51℃。     

西藏米拉山隧道段路基冻土处理措施浅析

对于西藏高海拔地区公路路基浅层软弱土、路基坡脚季节性冻土处理方面的设计、现场施工方案研究较少,缺乏设计、施工和应用效果方面的研究成果。基于国道318线林芝至拉萨段公路改造工程米拉山隧道段第1合同段K4471+740~K4472+400段路基浅层软弱土、路基坡脚季节性冻土处理资料,分析了地质情况、冻土处理方案和保温护道的设置情况,以及施工方法和注意事项,指出该处理方案能保证路基稳定性及沉降的要求,并保证基底填料的水稳定性。     

高原冻土区路基边坡防护措施探讨

在公路工程中,路基边坡的稳定性非常关键。尤其在高原冻土区,有效的边坡防护是保证高原冻土区公路使用寿命和使用性能的重要前提。结合工程实践经验,对高原冻土区路基边坡防护的几种主要措施进行了探讨,可为相关施工提供参考。     

现代公路路基施工技术现状分析

由于现代公路路基施工的重要性,针对现代公路路基施工技术的现状,从提升路面平整度、掌握路基施工要点、合理应用排水技术、制定系统的施工计划、合理应用冻土处理技术等方面入手,对具体施工技术进行详细分析。     

高寒冻土区路基变形演化规律与破坏特征

为进一步研究高寒冻土区路基变形破坏演化过程,以漠北公路K6+200断面处的高温高含冰量冻土区路基和K8+200断面处的低温高含冰量冻土区路基为研究对象,在路基不同部位和路基下不同深度处土体埋设温度传感器和变形传感器,研究了高纬度、高寒冻土区不同冻土条件下路基实测温度和变形演化过程及其特征。研究结果表明:在高温高含冰量冻土区,在公路建成2年后,路基下出现了明显的融化盘偏移现象,新建宽幅路基呈现出明显的横向不均匀变形特性,路基下形成了2个融化盘,其中一个明显向路基坡脚处偏移,左坡脚和路中冻土上限明显下降了3~4m,路基下原天然地表处沉降达4~9cm,而路肩处冻土上限基本保持稳定;在低温高含冰量冻土区,在保证一定路基高度的条件下,除了建成初期路基土体存在一定的变形(工后沉陷)外,由路基下多年冻土不均匀融化导致的变形很小,因此,在低温冻土区公路路基稳定性相对较好。可见,研究结论进一步阐释了高温冻土区路基、路面变形严重的成因,为高纬度、高寒冻土区路面结构抗融沉破坏设计和病害防治提供了参考,揭示了高温多年冻土区路基纵裂、沉陷等不均匀变形破坏的特征和成因,相比高温多年冻土区,在保证一定路基高度下低温多年冻土区路基具有相对良好的稳定性,这一结论对于高纬度、高寒冻土区不同冻土条件下冻土路基的设计及病害防治具有重要意义。     

东北冻土区路基施工的要点

伴随中交第一公路工程局有限公司在东北地区建设市场的开发,首先要面对冻土这种地质地貌,如何解决冻土地区冻融冻胀问题是路基施工的难点和重点,结合实际,总结一些实际经验以供大家参考。     

漠北公路冻土段路基沉降及地温观测方法

结合漠北公路冻土段路基沉降及地温观测的工程实践,介绍了高纬度多年岛状冻土区路基施工中沉降及观测的必要性,通过工程实例,细致阐述了不同融沉等级冻土段落沉降及地温观测设置的要求和方法,及对观测数据的分析方法,从而为冻土处理这一世界性技术难题的最终破解积累了经验。