热棒技术及其应用

随着青藏铁路多年冻土地区大量采用热棒技术加固路基,热棒在土木工程中的应用越来越受到人们的普遍关注。从回顾热棒在国内外的工程应用,简介热棒技术的发展及其产业化过程,在此基础上简要地分析了目前我国热棒研究及其应用的状况。     

青藏铁路多年冻土区片石通风路基

结合青藏铁路多年冻土区应用片石通风路基的工程实例,详细介绍了片石通风路基的原理、设计与施工,分析了高含冰量冻土采用片石通风路基这一主动保护多年冻土措施的效果。     

青藏公路多年冻土区热棒路基的设计计算

由于热棒路基具有良好的降温效果,在青藏公路多年冻土区得到了应用,但是关于热棒路基设计参数的选择,目前主要还是基于工程经验。笔者根据青藏公路楚玛尔河地区热棒路基的现场观测资料,详细给出了热棒一个工作周期内的产冷量及实际耗冷量的计算方法。在设计时可根据路基的使用年限和所要求的上限抬升值求得其耗冷量,选取合适的安全系数可进一步得到产冷量,由产冷量与设计参数的关系式,从而确定热棒的间距和基本参数(蒸发段长度、散热面积、直径)。     

青藏公路热棒路基在多年冻土地区降温效果分析

青藏公路多年冻土地区路基病害是制约青藏地区道路发展的一个重要问题。热棒是防止多年冻土路基上限下降的措施,为了研究热棒路基的降温效果,动态监测青藏高原五道梁地区百米路基试验路段的温度变化,通过与一般路基对比,分析了热棒路基在多年冻土地区的降温效应。研究发现:热棒路基能够有效地降低路基温度、保护冻土和增强路基热稳定性。     

无动力热棒冷却冻土路基研究

基于热棒工作原理及已有的研究成果,依托青藏公路整治改建工程实施大规模热棒试验工程。介绍青藏公路多年冻土区公路路基热棒试验情况,通过现场设置观测装置观测地温变化,分析研究热棒的工作状态、冷却路基效果及对冻土热稳定性的影响。1年观测结果表明,进入大气负温期后,热棒开始工作,路基及基底土体冷储量显著增加,且总增加量随冻结期增长;热棒影响范围内,距离热棒越远,冷量增长期越滞后且增幅越小,符合一般规律;路基工程中使用热棒保护冻土和改善路基热稳定性是有效的。     

多年冻土地区热棒路基设计原则和方案

青藏公路多年冻土地区路基病害是制约青藏地区道路发展的一个重要问题。热棒是治理多年冻土路基病害的重要措施,热棒路基的工作效果与热棒的自身参数、埋深、埋设间距等有很大的关系。通过热棒路基的各个参数与施工要素的影响分析,提出了热棒路基设计原则和方案。     

青藏铁路冻土路基防融化技术的探讨

提出了青藏铁路冻土路基的处理和改造方法,并进行了实践。该方法对青藏铁路的冻土路基施工有较好的借鉴作用。     

青藏铁路多年冻土斜坡路基变形与稳定性分析

通过对青藏铁路安多试验段多年冻土斜坡路基3年变形监测,分析斜坡路基水平位移与竖直沉降的特征：在路基填筑后第一年斜坡路基变形较大,阴阳坡变形存在明显差异,随着斜坡路基趋于热稳定,其变形速率逐渐减小,变形趋于稳定。利用极限平衡理论研究斜坡路基在设置土工格栅和不设置土工格栅两种工况下的稳定性,计算得出其稳定性系数均大于1．2,每年10月斜坡路基稳定性系数最小,设置土工格栅能有效提高斜坡路基的稳定性。     

热棒在青藏铁路试验段中的应用

在多年冻土地区,采用热棒处理地基的技术具有广阔的应用前景。为了获得热棒的技术参数,指导工程设计,在青藏铁路清水河试验段和安多试验段布置了热棒试验工程。介绍了试验段采用热棒所处理的不良地质类型、热棒的施工工艺及研究内容。     

多年冻土区热棒路基降温调控效能研究

为了研究多年冻土区地温变化规律及评价L型和直式热棒的地温调控效果,以某一级公路采用的热棒群降温工程措施为研究对象,以现场实时监测数据为基础,评价了热棒有效影响半径、作用期限和影响深度等因素对多年冻土路基的降温冷却效果,通过热传导理论和非线性分析方法,建立了不同监测时段的地温预测模型。研究表明:在垂直于路基中心线的水平方向上,热棒作用下的路基地温变化呈"弯沉盆曲线"型,最小有效影响半径为2.0m。在近路中心侧最低地温在-0.5℃以下,L型热棒降温效果更佳;而在近路肩侧最低地温基本处于0℃以下,直式热棒冷却效能优势较大。多年冻土路基地温变化近似呈现正弦波形曲线分布,单位周期内地温振幅随深度增加不断衰减,且存在相位滞后效应和偏距差异,经历两个冻融循环冷却期后,两种热棒段的路基最低地温降幅分别达到51.5%、50%。浅层地温受大气温度和黑色沥青路面聚热效应的影响波动幅度较大,但随着路基埋深的不断增大,其周期性波动逐渐削弱并逼近年平均地温。多年冻土地温预测值与实测值相关系数均在0.97以上,预测效果良好。研究成果可为多年冻土路基设计、运营维护和变形监测提供新视野。     

多年冻土区铁路路基裂缝的调查分析

通过对青藏铁路多年冻土区路基实地调查,结合工程地质条件及冻土受热条件,对裂缝的形成原因进行了分析。根据现场调查提出了裂缝的三种形式,指出危害较大的是融沉裂缝。以一处路基断面为例对裂缝深度进行了计算,计算时省略了条块之间的摩擦力,因此计算结果比实际情况稍大。     

湿度对青藏公路多年冻土路基稳定性的影响

水是影响冻土路基稳定性的重要因素之一。通过现场调查及测试,分析了青藏公路多年冻土地区路基的主要病害类型及典型路段路基湿度的分布规律,在此基础上分析了湿度对路基病害的影响,研究结果证实:水是造成路基变形的关键因素,土体含水量的增大还会加剧路基变形,进一步影响其稳定性。     

阳平水电站蓄水对宝成铁路路基稳定性的影响

目前许多水电项目旁边多为既有铁路，水电站的建设必将影响铁路安全运营，通过对嘉陵江阳平水电站工程进行现场调查，地质勘察，按照不同类型进行归类。采用数值方法分析宝成铁路在修建水电站前后的稳定性，确定了水电站蓄水对宝成铁路路基影响程度，指导水电站库区铁路路基加固防护。     

青藏铁路加筋土挡土墙设计

加筋土挡土墙是青藏铁路重要的路基支挡类型之一,分布于错那湖、那曲、桑雄、拉萨市区等地段,全线共计11处、4 651 m,其中路堤式581 m,余为路肩式。选用高强土工格栅做拉筋,包裹式,1◇0.2的斜面结构,是青藏铁路乃至拉萨市区一道亮丽的风景,并较详细地叙述了加筋土挡土墙设计构思、考虑因素、设计、施工工序及体会。     

路基沉降预测与计算方法综述

在路堤施工中,为了控制施工进度,指导后期的施工组织和安排,同时保证路堤的稳定与使用,需对路堤不同时刻的沉降及最终沉降量进行预测和计算。对于天然地基,其沉降预测和计算方法较多,且有各自的适用性。阐述了天然地基沉降预测和计算方法,以及各种方法的优缺点,可为类似路基工程设计提供参考。     

重载铁路下穿京沪高铁的路基结构设计研究

山西中南部重载铁路与京沪高铁在山东泰安交叉,由于重载铁路设计轴重达30 t,动应力影响深度大,采用何种路基结构型式,避免外荷对高铁桥墩的影响,成为控制线路安全通过高铁的关键。同时,该处线路北临大汶河,采用何种防水路基结构,以满足大汶河百年洪水位防洪要求,也是设计需考虑的重要因素。研究结果表明:采用路堤式U型槽路基结构型式,取得了预期效果。     

青藏铁路高原湿地路基加筋挡土墙施工技术

结合青藏铁路那曲河地段路基施工实际，详细介绍了加筋挡土墙的结构设计、工程材料、施工技术、施工工艺及质量控制原则，总结了施工经验，对于加筋挡土墙在铁路工程中的推广应用是一个有益的尝试。     

路基沉降与稳定性的同步计算分析

基于Biot固结理论和强度折减思想,利用快速拉格朗日差分法,对高速公路路基沉降和稳定性进行实时同步数值分析。结果表明,施工期随着填筑高度的增加,地基沉降呈线性增大,路基边坡的安全系数逐渐减小;道路营运期,随着孔隙水压的消散,固结沉降累积最终趋于稳定,边坡的安全系数在施工完毕初期为最小。