气候变暖的背景下,青藏铁路冻土路基稳定性面临严峻挑战,主要表现为路基出现沉降、开裂等病害。本文通过分析青藏铁路多年冻土区K1496+750路基断面地质条件,对本断面路基沉降产生原因进行分析,并通过分析长周期的变形监测数据,讨论了路基采取块石护坡和热棒等防护措施的作用效果,为多年冻土区路基病害防治提供借鉴。

青藏铁路建设中输电塔穿越多年冻土地区,最大的难题是解决输电塔桩基的长期热稳定性问题。为研究热棒应用于输电塔桩基的长期降温效果,基于冻土传热学相关知识,考虑全球气候变暖、冻土相变、混凝土水化放热、热棒功率变化等因素,结合青藏铁路望昆—不冻泉段电力塔热棒桩基的现场试验,建立热棒桩基的三维有限元模型。计算分析50 a内热棒功率和桩土体系温度场。计算结果表明:最初2 a内的计算值与实测值吻合度较高,说明数值计算能较好的模拟此场地桩土体系温度的动态变化;在热棒的全寿命周期30 a内,热棒功率呈非连续波浪递减式变化;热棒桩基能有效增加冷储量,降低土体地温,第5年桩周土体地温降至最低,融化深度最小,第30年可提高冻土上限48cm;建议在热棒寿命结束后的第2年更换新的热棒或进行其他工程处理措施保持输电塔基础的热稳定。

国道京漠公路图强奋斗林场段存在大量富冰冻土,不能直接作为路基结构。在分析冻土路基施工的基本原则上,讨论热棒施工在冻土路基的适用范围以及注意问题,并从热棒路基施工技术工作原理、特点和热棒施工工艺等方面对冻土地区路基热棒工艺进行重点研究。

本文依托工程实例,阐述了以降温为主的多种高原冻土路基的处理措施,及其综合、成套应用研究。达到了长期保护多年冻土路基的目的,保障冻土工程建(构)筑物的工程稳定。

以青藏铁路路桥过渡段作为ANSYS分析模型,采用一种8节点高级单元进行模拟,得出热棒对路桥过渡段的降温效果以及沉降差影响.有限元分析结论对多年冻土区路桥过渡段不均匀沉降采用热棒路基来治理是否合理提供了理论依据.

高速公路路基幅面宽度的成倍增加,沥青路面的吸热效应更为显著,工程对其下伏多年冻土的热影响更为显著.热棒、热棒保温板复合结构等传统工程措施能否保护宽幅高速公路下冻土稳定是一个亟待回答的问题.根据带相变热传导有限元方法,对共和-玉树高速普通路基、热棒路基和热棒保温板复合结构路基在未来全球变暖情形下的地温场特征进行了数值模拟分析.结果表明:在年平均气温为-3.5℃或地表年平均温度为-1℃的多年冻土地区,普通路基和热棒路基在全球变暖条件下路基下伏冻土都将发生融化,宽幅公路路基将会产生显著融沉变形,不能保证宽幅公路路基20 a使用期内的稳定性.热棒保温板复式结构显示了较好的冷却路基效果,在第20年路基下多年冻土人为上限高于原天然上限,路基下富冰冻土仍处于冻结状态,可以保证宽幅沥青公路在服务期内的热稳定性.

柴达尔到木里铁路位于祁连山岛状多年冻土区,地质情况比较复杂,且冻土温度普遍较高。因此,柴木铁路在开工建设之初,就面临着复杂的冻土问题。如何在投资总量有限的条件下采取适当措施,以确保铁路路基的稳定性是修筑这条铁路必须考虑和解决的问题。介绍了柴木铁路工程项目概况,详细分析了冻土沼泽湿地路基修筑中使用的综合技术,验证了该技术在实际应用中的科学合理性,并且可以为类似工程建设提供强大的技术支持和经验借鉴。

格尔木～拉萨±400 kV直流输电线路工程7标段位于唐古拉山脉,沿线海拔在4 600～5 300 m之间,地形、地质、气象条件复杂恶劣,全线主要不良地质为季节性冻土和多年冻土。由于冻土是一种特殊的土体,冻土区的活动层中每年都发生着季节性融化和冻结,并拌有融沉、冻胀和各种不良冻土地质现象,以致冻土基础施工完毕,基础容易产生沉降和漂移,基础根开尺寸及高差控制难度较大。7标段冻土基础施工严格按要求进行冻土开挖、切实做好混凝土防冻、采取热棒和玻璃钢模板辅助措施、严格按设计要求回填土,从而使冻土区基础施工质量得到保证。

在分析冻土地区路基施工基本原则的基础上,进一步探讨了施工原则的适用范围,以及应该注意的问题与相应的保证措施,并从热棒路基施工技术工作原理、热棒的用途及特点与热棒的施工过程等方面对冻土地区路基热棒施工技术进行了重点研究。

本文剖析了青藏高原冻土特征和常规防治措施,提出了热棒处理措施,并通过热棒工作原理及其在青藏高原冻土地基中的应用实例阐述了热棒在冻土地基中应用的可行性。