多年冻土地区路基施工

多年冻土地区路基施工（精选8篇）

多年冻土地区路基施工 篇1

摘要：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。

关键词：多年冻土区,路基施工,工程措施

1 工程概况

G214线第二合同段位于青海省东南部的果洛藏族自治州玛多县和玉树藏族自治州称多县境内,包含玛多黄河桥-巴颜喀拉山段(K550+000～K589+101.914)和巴颜喀拉山段-珍秦段(K590+386.480～K620+000),全长68.6km。路线走廊带地形地貌主要为:冰川冰缘构造侵蚀中高山、冰缘水流构造侵蚀低山丘陵、冲洪积平原和侵蚀堆积河谷。

路线所经地区海拔高程在4215.2～4749.3m之间,地形地质复杂, 施工难度较大,共有38.73km穿越少冰、多冰、富冰、饱冰冻土和含土冰层等多年冻土区,且处于严重退化趋势。同时,沿线广泛分布有水草地及水草沼泽。

工程所在地区属高寒半干旱气候区,多年平均降水量100～500mm;多年平均蒸发量1250～2250mm。年平均气温-4.2℃,极端最低气温-48.1℃,极端最高气温26.6℃,最大冻结深度2.77m,平均风速3.2m/s,最大风速达30m/s,含氧量约为海平面的59%～65%,仅有0.166～0.186kg/m3。

2 路基施工技术及工艺要求

G214线新建的工程中,针对多年冻土区路基,设计单位主要遵循了三个原则:保护冻土原则、控制融化原则、破坏冻土原则。结合工程实际特点,第二合同段主要应用了换填、片块石路基、XPS板路基和热棒-XPS板复合式路基等工程措施。

2.1 换填施工

换填是把影响路基稳定性的冻土用挖掘机挖除,用稳定性好的砂砾土进行换置,体现了破坏冻土的原则,适用于少冰和多冰冻土段路基。换填施工季节最好安排在寒末、暖初,避免在暖季。必须在暖季施工时,应选择在一天中气温较低的时段施工。

施工前,应提前做好防排水,优先施工永久性的排水设施,若无永久性的排水设施,则应采取临时排水措施。同时,提前准备草席、棉被、彩条布等临时隔热、遮阳、防雨材料,避免冻土受到雨水、热量的侵蚀。

在施工组织安排上,应结合工程地质条件、施工力量划分好施工段落,做到开挖一段、换填一段。施工前,重新核查人、机、料的准备情况,力求做到快速施工、各工序紧密连接,以尽量减少对冻土的扰动。

2.2 片、块石通风路堤

在路基中设置片、块石后,在暖季,外部气温较高,密度较低,路基内部温度较低,密度较高,不发生对流,起到了隔热层的作用;而在寒季,则相反,路基内部和外部发生对流效应。因此,片、块石路基能起到防止热量侵入和增加路基基底的冷储量的作用。这种工程措施主要适用于富冰、饱冰冻土区。片、块石层厚度受路基高度控制,一般富冰冻土地区120cm,饱冰冻土地区150cm。

片块石宜选用强度不小于30MPa的弱风化或未风化新鲜硬质岩石,粒径范围15～30cm,最小边长不小于15cm,长细比不大于3,且压碎值不大于25%。

片、块石路基填筑前,必须先做好排水措施,特别是汇水段,以防地表水流入片石层。片石通风路基采用倾填方式填筑,填筑高度较设计标高高约10～15cm(10～15cm为预留压实沉降量),并用机械、人工整平。压实采用重型振动压路机,碾压时,直线路段应先两侧后中间,曲线段应先内侧后外侧,进行反复碾压,碾压遍数一般不少于6～8次。压路机的线压力应小于片石的抗压强度,避免片块石被压碎。片、块石层施工完成后,先在片石层上全宽范围内填筑厚20cm、粒径范围在5～10cm的碎石整平层,再在碎石层上填筑30cm厚砂砾层,最后采用重型振动压路机压实。若反滤层及上部结构暂时不施工,则需用蓬布或彩条布覆盖片石全宽及片石边坡,以防止上部填料滑入空隙,影响通风效果。

2.3 XPS板路基

在零填浅挖、路堑或路基高度受到限制的富冰、饱冰冻土地段,为确保多年冻土路基的稳定,在路基中使用挤塑聚苯乙烯泡沫材料(XPS)板,这种材料具有导热系数小、热阻高的特点,通过增大路基热阻、减少大气(太阳)热量传入路基下部的多年冻土,延缓冻土退化,起到了保护多年冻土的作用。

XPS板技术要求:抗压强度不低于0.6MPa,导热系数不大于0.030W/m·℃,容重不小于45kg/m3。对XPS材料随机抽样检验,把好材料质量关,本项目采用的XPS板单层厚4cm,宽度8.4m,埋设在路面结构层下30cm处。

XPS板路基的最好的施工季节是冬季,如果冬季无法施工,应避开最大融深季节,且尽量安排在一天中气温较低的时段,以减少蓄热。雨雪天不宜铺设保温板和浇注接缝。

铺设下垫层时,采用洁净的中粗砂,含泥量小于5%,砂中不得含有杂草、垃圾及粒径大于1cm的石块等杂质。下垫层应平整坚实,除压实质量必须满足规范要求,表面不得有高低坑洼和机械印痕。XPS板应边铺边浇注,接缝应按照设计要求交错,接缝处应连续浇注,不能留有间隙。在曲线上,XPS板应采用直向积累集中拼缝的方法铺设。在XPS板铺设完成并检查无误后,方能进行板上卸料及上部结构的铺筑。卸料时,施工机械不能直接碾压XPS板,先自卸汽车将填料卸在路段的一端,用铲车将路料按照预留压实厚度向前将过剩的填料推运,随后用平地机整平,最后用压路机压实。

2.4 热棒-XPS板复合式路基

单一的工程措施,在具体使用时大多数都有较强的时效性。XPS板暖季能明显减少路基下伏土体吸热,冷季却不利于外界冷量传入路基体;热棒暖季基本不发挥作用,冷季却可因地温比气温高,发生对流换热作用,起到主动冷却路基的作用,因此,XPS板-热棒复合式路基是一种比较理想的组合,适用于多年冻土区含土冰层路段。

本项目热棒技术要求为:Φ83×5mm;在工作温度为-5℃时,其传热能力不低于6kW,工作温度-60～-50℃时,工作压力为0～2.2MPa;可靠工作时间不低于20年,热棒纵向间距为4m,横向相互错开。

热棒运至工地后, 应进行外观检查和产品质量抽查, 其结构、形状、规格及工作性能应符合设计要求。热棒存放场地应紧靠施工现场, 尽量缩短热棒的搬运距离,减少二次搬运,热棒应远离火源, 为防止阳光直射, 可用隔热材料进行遮盖。

热棒安装前应制定专项施工组织安排,应做好各项施工准备工作。首先按照设计放桩、确定孔位,钻机就位,钻进方法原则上采用干钻,按设计要求钻成斜孔或垂直孔。钻孔直径应比热棒管壳直径大5～8cm,孔深比设计深度深10～20cm,孔同侧的间距按设计要求布置。钻孔完成后,应进行成孔检查,并清理干净钻孔中的泥浆、孔周边的泥土和杂物。符合要求后, 用吊装设备将热棒吊起插入钻孔中定位,经垂直度检查合格后固定。热棒安装后所有热棒的高度差不大于2cm,路基同侧的热棒应在同一平面内, 误差度不大于2cm。回填钻孔间隙采用水中沉砂法。固定热棒的支架在灌孔填砂充分冻结后方可拆除,填砂回冻时间一般在5～7d。热棒安装设计为斜插式时,还要结合工件的强度、刚度、稳定性等选择最合理的起吊点,在搬运、吊装过程中要采取相应的保护措施,防止使其变形、损坏。吊装绳索宜采用尼龙绳吊索,同时在绳扣处应用软质垫片保护,安装过程中应防止碰撞、摩擦棒身。

3 结语

多年冻土地区公路工程建设难度大,意义深远。G214线多处经过多年冻土区地段,换填、片块石路基、XPS板路基、热棒-XPS板复合式路基等工程措施能起到积极的作用,但上述各种措施的适用性不同,工程效果也有很大差异,如何在施工中认真领会、贯彻设计意图、控制好施工质量、确保路基的稳定, 还需进一步的总结和探索。

参考文献

[1]汪双杰,李祝龙,章金钊.多年冻土地区公路修筑技术[M]北京:人民交通出版社.2008.

[2]章金钊,霍明.多年冻土地区公路路基稳定技术问题与对策[M].北京:人民交通出版社,2008.

[3]樊凯.多年冻土地区特殊路基设计与施工技术研究[D].长安大学硕士学位论文,西安:2009.

多年冻土地区路基施工 篇2

高原多年冻土区路基施工技术及质量控制

青海省新建铁路柴达尔至木里工程多年冻土区路基工程的稳定性,主要取决于下伏多年冻土的含冰量特征.冻土作为铁路建筑物地基材料,如何制定科学合理的施工组织设计,采取有针对性的`施工工艺,解决热侵蚀导致冻土地基变形,是施工的关键所在.本文通过柴木铁路高原冻土区路基工程施工实践,对高原冻土区路基施工技术及质量控制措施进行了总结.

作 者：滕红俊 作者单位：中铁十一局集团第二工程有限公司,44刊 名：中国科技信息英文刊名：CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION年，卷(期)：“”(13)分类号：U4关键词：高原 冻土区 路基 放工技术 质量控制

浅谈冻土地区路基施工要点分析 篇3

关键词：冻土地区；路基施工

一、冻土概述

冻土的表层由于其在夏季融化，但冬季又冻结，属于季节性冻土。在夏季的施工过程中，当我们挖掉季节冻融层后，就会遇到冻土。冻土上限是指冻土的上部界限，也就是季节冻融层的底面，冻土下限是指冻土的下部界限，长下限的厚度就是多年冻土的厚度。根据冻土面积占所在区域面积的比例我们把冻土地区分为连续冻土区(冻土区面积>80％)和岛状冻土区(冻土面积<80％)。根据冻土的含水量、土质类别、融化后潮湿程度及融沉性的评价几方面，我们又将多年冻土分为：少冰冻层(不融沉)、多冰冻土(弱融沉)、富冰冻土(融冻土)、饱冰冻土(强融)、含土冰层(强融陷)，而各冻土因融沉性不同而采用不同的施工方法。

二、冻土的危害

冻土的危害主要分为冻胀和沉陷两种，冻胀是指土冻结时由于所含水份冻结成冰产生体积膨胀，还由于可从下层吸引更多的水份到冻结区冻结成冰而产生体积膨胀，其影响因素有：土质、水份、湿度、冰度层厚度、冻结速度等。当温度条件和土质一定的时候，水份是影响冻胀力的主要因素。

沉陷又分为热融沉陷和压力沉陷。由于自然或人为自因素的影响，改变了地面的温度状况，引起融化深度加大，使多年冻土层发生局部融化，导致融化土层在土体自重和外压力(行车荷载)作用下，产生沉陷，此现象称为热融沉陷。

三、冻土地段的路基施工原则

首先，在有可能出现多年冻土的地段我们要详细调查冻土的类型，分布情况、地面水和地下水的水位及流向、冻土的上限下限，并采样检验土质的含水量，将多年冻土加以正确分类，同时施工中遵循以下原则：

1.冻土温度低、稳定，宜于采取保护多年冻土的原则，冻土温度高，不稳定，融沉又不大时，又考虑采取破多年冻土的原則(融化原则)。

2.在厚层地下冰地段，一般应采取保护多年冻土的原则，在少冰冻土和多冰冻土地段，一般可采取破坏多年冻土的原则(融化原则)。

3.在富冰冻土地段，当含水量较大，或公路等级较高时，宜采取保护多年冻土原则；当含水量较小，或公路等级较低时，也可按破坏多年冻土原则(融化原则)施工。

四、路基施工准备

1.开工前，详细核对设计文件，搜集施工地段的多年冻土工程地质、水文地质资料，了解多年冻土层的岩性成份、工程类别、季节融化层以及地表植被覆盖情况等。

2.组织沿线施工调查，为土石方调配和编制施工组织设计收集资料，重点调查收集沿线地形、地貌、地表水体分布；多年冻土类型及分布和温度特点；各种不良冻土现象的发生及拟采取的工程措施；以及交通、通讯、既有工程等各项修建临时工程的条件。

3.施工测量：会同设计单位现场交接标桩及施工复测，贯通线路中线及水平，对中线控制桩要测设护桩并作记录。边桩根据贯通后的中线水平测设。在地形、冻土地质条件变化处加测施工断面。

4.路基工程全面开工前，根据填料眭质、压实机械条件，选择一定长度的试验段进行试验，以确定填土的虚铺厚度、压实遍数、检测技术及工艺参数。

五、路基施工要求：

1.排水：地下水发育地段，路基边沟均应有防渗措施。路堑坡顶避免设置截水沟或排水沟，宜修挡水捻并与坡顶距离不小于6m。若必须修排水沟或堆水沟，距挡水捻外距离不应小于4m。

2.土质边坡加固铺砌厚度均应满足保温要求。如用草皮铺砌，应水平叠砌，错缝嵌紧，缝隙用粘土或草皮填塞严密，连成整体。草皮及时铺填。

3.饱冰冻土、含土冰层地段路堑，为防止开挖后基底冻胀翻浆，可根据需要换填足够厚度的渗水性土。

4.冰椎、冰丘地段采用冻结、拦截、截水墙、保温渗沟的排水等方法处理；热融湖(塘)地段的路堤水下部分应用渗水性土；松软基底两则宜设反压护道；沼泽冻土地段路堤下部应设置隔离层和隔温层，并保护好两侧地表植被；水鼓丘较重路段，可在上游主流处设地下渗沟或将水引到一定距离外的地面积冰场。

六、路基施工

冻土在我省分布广，但所占纬度较高，因而实际施工中遇到不是很多，还有许多方法值得我们研究，但无论遇到什么情况的多年冻土，我们都要严格按照施工程序进行，搞好对冻土本身物理特性的分析，进而制订施工方案，并且要遵循前文所提到的几个原则，重点抓住保温、排水、回填、基底处理等几个环节，从而尽可能减少多年冻土对路基稳定的影响，搞好我们今后的各项施工。施工前应核查沿线冻土分布、类型、冻土上下限、冰层上限、地面水、地下水以及有无其它如热融(湖、塘)、冰丘、冰椎等不良地质路基地段情况。施工必须严格遵循保护冻土的原则，使路基施工后仍处于热学稳定状态。路基原则上均应采取路堤型式，尤其在厚冰发育地段，并尽可能避免零填或浅挖断面，以免造成严重热融沉陷等病害，弱融沉或不融沉的多年冻土地区，路基施工可按融化原则进行。路基排水与加固除满足水力和土力条件外，还应考虑由于施工因素如排水系统修筑等引起的热力变化，不导致多年冻层上限的下降。

1.排水：当路基位于永久冻土的富冰冻土、炮冰冻土或含土冰层地段时，必须保持路基及周围的冻土处于冻结状态，排水系统与路基坡脚应保持足够距离；高含冰量冻土集中路段，严禁坡脚滞水、路侧积水，边坡应及时铺填草皮。在少冰与多冰冻土地段，也应避免施工时破坏土基热流平衡。排水沟与坡脚距离不应小于2m；沼泽湿地地段不应小于8cm；饱冰冻土及含土冰层地段，应避免修建排水沟和截水沟，宜修建挡水埝(堰)，距坡脚不应小于6m。若修建排水沟则不应小于10m。

2.基底处理：填方基底为含冰过多的细粒土，且地下冰层不厚，可挖除并用渗水性土回填压实，再填路基。当基底为排水困难的低洼沼泽地段时，其底部应设置毛细水隔离层，其厚度宜在路堤沉落后至少高出水面0.5m，并在其上铺设反滤层；泥沼地段路堤基底生长塔头草时，可利用其做隔温层。上述地段路堤应预加沉落度，并在修筑路面结构之前，路基沉降基本趋于稳定。路基高度：应达到防止翻浆与不超过路基冻胀值要求的最小填土高度；按保持冻结原则施工的路段，应同时满足冻土上限不下降的要求。

3.取土：宜设置集中取土场，富冰冻土、饱冰冻土及含水冰层路段，确需就近解决部分土源时，应在路基坡脚10cm以外取土；斜坡地表路堤，取土坑应设在上坡一侧。取土坑深度均不得超过当地多年冻土上限以上土层厚度的80％，坑底应有坡度，积水应有出口，水能及时排出，同进取土坑的外露面，亦宜用草皮铺填。

4.填料：应选用保温隔水性能均较好的细粒土。采用粘性土或透水性不良土填筑路堤时，要控制土的湿度，碾压时含水量不能超过最佳含水量的±2个百分点。不得用冻土块或草皮层及沼泽地含草根的湿土填筑路基。通过热融湖(塘)路堤，水下部分必须用渗水良好的土填筑，并应用高出最高水位0.5m。

多年冻土地区路基施工 篇4

青藏高原是世界屋脊, 自然环境恶劣, 其多年冻土地区面积占我国国土面积的20%之多。这些条件使得保证这些区域公路路基的稳定成为重要的问题。多年冻土指的是上层随季节融化或冻结而下层常年冻结的土石层。目前, 青藏高原多年冻土地区路基稳定的问题主要分为三类:路基热融沉陷、路基冻土冻胀及翻浆和路基纵向裂缝。

1.1 路基热融沉陷问题

路基热融沉陷是青藏高原多年冻土地区路基稳定中最常见的问题。由于冻土上层随季节的消融现象和人为活动的影响, 路基土逐渐变得不稳定, 最后导致沉降破坏。其中, 路基冻土反复消融和冻结、路基内积水不能及时排出去, 导致公路路基发生整体沉降失稳。另外, 冻土层各区域冻结程度不一样、冻结厚度不一样、表层外界自然及人为的影响程度不一样、各区域吸收太阳能量程度存在差异等, 这些因素都能导致路基热融沉陷程度不同, 使得路基不均匀沉降加强。有学者研究观察, 冻土区由于热融沉陷, 其沉降量为1.5~10 cm, 说明冻土层各区域地质构造的差异对路基热融沉降的影响很大。

1.2 路基土层冻胀及翻浆

青藏高原常年冻土地区也容易发生路基的冻胀及翻浆失稳。一般路基冻胀和翻浆发生在同一路段, 但两者不完全相同。首先, 路基土层形成冻胀需要必备条件:容易冻胀的土、充分的含水率及外界补给、温度及时间, 只有具备所有条件时才能实现冻胀。路基土的冻胀使得路基体积大大增加, 从而导致路基失稳破坏。而路基翻浆指的是当路基冻土在季节变化影响下, 大部分逐渐消融, 使得路基内的水分不能及时排除, 积水越来越多, 由此减弱路基的承载能力而导致的破坏。另外, 路基冻胀多发生在冬季, 翻浆则发生在春夏交替季节。在青藏高原, 如果路基土层是吸水性能较强的粉粒类土, 则在冬季更容易发生路基冻胀灾害。由此得知, 路基冻胀和翻浆都受气温环境、路基排水功能、路基土吸水性能等因素的影响较为明显。

1.3 路基纵向裂缝

受特殊地理环境、路基排水系统性能、人为活动等因素, 青藏高原冻土区的路基比其他地区的路基更容易发生纵向裂缝灾害。因此, 高原冻土区路基纵向裂缝的防治也是非常重要的环节。

2 影响青藏高原冻土地区路基稳定的因素

影响青藏高原常年冻土区路基稳定性能的因素可以分为两类:自然环境影响和人为活动及施工技术缺陷影响。

2.1 自然环境影响

青藏高原是世界第三极, 多年冻土区面积也多分布于此, 不可避免地影响着路基的稳定性。首先, 青藏高原部分冻土地区已经开始产生不稳定的抗热化现象, 所以其热稳定性也遭到破坏;其次, 青藏高原部分公路的热融区路段逐年增多, 使得路基遭受着不同程度的热融不均匀沉降;再次, 青藏高原恶劣的气候条件使公路沿线常年气温偏低、空气稀薄、含氧量低, 都对公路正常使用性能提出严峻挑战;最后, 青藏高原的生态系统很敏感、很脆弱, 路基冻土热稳定性在很小的外界扰动下都有可能变差, 一经破坏, 很难恢复, 这就对路基保护和公路养护提出了高难度的要求。

2.2 人为活动及施工技术缺陷的影响

在车辆荷载的反复碾压下, 加剧路基失稳现象的发生, 尤其是当车辆负荷行驶时, 对其影响较大。另外, 施工技术的缺陷也是影响路基稳定性能减弱的重要因素。对于路基冻胀和翻浆灾害, 合理的路基排水系统是减少并防止这些现象发生的重要环节。路基冻土层温度场的破坏也是导致热融沉降失稳的一大原因, 所以在施工中, 保护好路基的温度场至关重要。

3 提高冻土地区路基稳定的措施

3.1 遵循青藏高原冻土区路基设计原则

1) 高原冻土区路基设计最基本的一条原则就是“保护冻土”, 施工过程中要保护路基冻结土层, 尽量做到不去破坏冻土, 保持它的原状。其目的是在公路路基的使用年限范围内能保证其热稳定性能不受破坏。

2) 控制路基冻土层热融速度, 确保其热融沉降量在设计正常范围内。

3) 路基地勘报告要详细、正确且内容完整, 包括冻土土质类型、含水率、土质构造、冻土层厚度、热稳定性能等。只有详细的地勘报告才能让路基设计更加合理, 为减少路基失稳提供必要的前提条件。

4) 采用透水性能较好的材料作为路基填料, 另外, 选用强度较高的填料。

5) 保护好冻土层的温度场, 对于高含冰冻土地段, 要保证施工阶段时的外界干扰破坏其稳定性。所以, 具体路段具体设计施工方案。

3.2 设计合理的路基排水系统

冻土消融和路面渗透水都能导致路基内积水, 而积水是导致青藏高原常年冻土区路基翻浆沉降的最主要原因, 所以, 设计合理有效的路基排水系统是关键环节。可以在路基两旁设置排水沟, 使路基内的积水及时排出去, 减少路基不均匀沉降现象, 能有效引导路面雨水排到路面外不至于渗透到路面下层, 一方面减少了路基内积水引起的灾害, 另一方面也减轻了路面由水损害引起的纵向裂缝危害, 一举两得。

3.3 改善高原冻土区路基土的热稳定性

改善路基土的热稳定性能, 可以有效减少路基热融沉降及纵向裂缝灾害。最常见的技术是在路基内设置通风管, 保证在外界风力的作用下将路基内的热风排出去, 达到为路基降温的目的, 从而稳固了路基冻土层的热稳定性, 在一定程度上大大提高了路基稳定性能。另外, 采用隔热板路基也能改善冻土层的热稳定性能, 这种做法是阻断热源从路面传递到路基及下层冻土层, 或者能减缓热量从上向下传递的速度, 从而保护了下层冻土。除此之外, 有些路段采用大粒径块石作为通风层, 通过空气的流动实现对路基的降温, 也能达到良好的效果。

4 结语

青藏高原冻土地区路基稳定性能的影响因素众多, 为了改善其性能, 要多在施工技术上寻找突破。同时, 要加强使用阶段的公路养护与管理。[ID:003580]

摘要：通过阐述青藏高原常年冻土区路基稳定问题的现状, 分析造成这些区域路基稳定灾害的自然环境因素、人为活动影响及施工缺陷等因素, 提出几点提高路基稳定性能的措施, 为实际路基工程提供指导。

关键词：冻土区,路基,稳定性能

参考文献

[1]李永强.青藏铁路运营期多年冻土区路基工程状态研究[D].兰州:兰州大学, 2008.

[2]王铁行.多年冻土地区路基计算原理及临界高度研究[D].西安:长安大学, 2001.

[3]潘卫东.青藏高原多年冻土区铁路路基热稳定性研究[D].兰州:兰州大学2002.

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多年冻土地区路基施工 篇5

1、预制拼装涵洞施工工艺

1.1 测量放线

测量放线包括涵洞定位及轴线测设、施工放样等。涵洞定位时特别要注意涵洞流水面高程与地形是否合理, 如果设计流水面高程与实际地形不符, 要及时联系相关部门变更流水面高程。施工放样时要保证每一块基础几何尺寸准确, 因为涵洞基础高程一般会根据地形台阶式递减, 只有尺寸准确才能保证涵节安装下去。

1.2 涵洞基础施工

1.2.1 施工准备:

根据设计图纸要求, 测量放线, 定出基坑开挖范围或钻孔插入桩桩位, 核对地质资料, 确定开挖方案和放坡坡度, 根据基坑四周地形, 做好地面防、排水工作, 确定弃土场地, 并做好其修整工作, 按设计要求铺筑好机动车道路, 准备好基坑遮阳棚和防雨棚, 人员、材料、机具到位。

1.2.2 基坑开挖:

多年冻土地区桥涵地基的设计主要注重保持冻结, 答应融化两大原则。多年冻土区涵洞构筑物基坑开挖的重要原则是“快速开挖、快速施工、快速回填”, 主要是保护多年冻土的原始状态, 不破坏基底冻土结构。冻土地区基坑开挖采取爆破松动, 人工配合机械快速快挖;一次成型。爆破作业采用松动爆破或预裂爆破, 炮眼采用电动螺旋钻钻孔, 炸药采用浆状防水抗冻型, 土石方采用机械开挖。开挖好的基坑应尽量减少暴露时间, 并做好防水防晒工作, 基坑开挖后, 若发现与设计不符, 应立即向设计单位报告, 若基底出现局部超挖, 应用粗砂砾石夯填找平。

1.2.3 基底处理:

基坑开挖到设计标高后, 对下卧层地基土进行了检查验收, 符合设计要求后, 按设计要求进行基底换填处理, 换填料采用非冻胀性砾石土每30cm一层碾平压实处理。地基承载力和密实度符合设计要求后, 在换填面顶面铺设一层聚苯乙烯板 (不得侵入混凝土基础) 。

1.2.4 现浇混凝土基础施工:

在处理好的基底浇筑低温早强混凝土, 浇筑混凝土同其他基础施工工艺相同。特别要注意的是注意先浇段和后浇段间的沉降缝的处理:必须保证沉降缝的密实, 以防进水后冻胀后引起涵洞横向滑移。在柴木线, 多处出现涵洞横向滑移的问题, 这同沉降缝进水有很大的关系。

1.3 涵节运输

涵节在达到强度要求后 (一般不低于设计强度的75%) , 可按顺序装车运输到施工地点。装运时, 运输车上支垫构件的位置方法应符合设计要求, 并将工件固定好, 在构件边缘加缓冲保护以防碰损, 外漏面要遮挡, 以防损坏构件或构件外露面污染, 对有缺陷但不影响使用功能的构件, 应在预制场内修补好再发运。

1.4 涵节预制

1.4.1 模板制作:

为保证技术上可行和经济合理, 模板制作应注意做到以下几点:⑴确保模板及其支架有足够的强度、刚度和稳定性。⑵确保模板各部分尺寸符合设计要求。⑶模板材料应根据其倒用次数, 表面质量要求、容许误差和混凝土浇筑工艺, 养护条件等选定, 采用工厂生产的定性组合模板。

1.4.2 涵节生产工艺流程:

涵节生产工艺流程与传统生产工艺流程相近。⑴模板的制作安装、钢筋的加工绑扎, 混凝土土的拌合、运输、浇注和振捣, 构件的堆放等工序, 一般可按常规方法施工。针对高原地区低温缺氧和昼夜温差大的特点, 要注意覆盖保温层进行保温养护, 条件许可可采用蒸汽养护。⑵涵节采用竖向浇筑, 为保证内模拆模方便, 可沿对称面设置宽5cm左右夹条, 再按顺序拆除其余模板。

1.5 涵节现场拼装

1.5.1 施工准备:

根据现场具体条件, 合理确定待拼构件存放地点, 汽车吊停车位置、拼装道路, 并将其修筑平整, 造好基础的检查验收, 在基顶定出中线、水平及其它有关拼装控制标记, 各待拼构件也要标出中心线和高度标记。安排好拼装顺序, 吊机就位, 试运转, 合格后才能进行吊装作业。

1.5.2 吊装工艺流程:

同传统生产工艺相近, 操作要点如下:基础安装要先在基底铺设防冻砂浆, 用特制的两端带齿的刮尺刮平后吊放构件, 下放要轻, 放下后暂不脱钩, 检查构件的水平、标高和安放位置, 如达不到要求, 吊起后重新调整, 完全符合设计要求后再摘钩。

1.5.3 接缝处理:

要充分考虑吊装时构件的正负公差, 使之搭配得当, 以保证建筑物的整体装配质量。构件间的竖直接缝宽度可用装用的带把得扁铁条控制, 厚度按要求来定。控制方法—将扁铁条扣挂在已安好的构件茬面上, 待装构件落下时紧靠钢条, 安好后即可保证接缝符合要求, 取出扁钢条即可。

1.6 涵背回填

涵侧土方回填应在涵洞拼装完成、经检查合格后按设计做好防水层, 然后在涵洞两侧宽度不小于孔径两倍的范围内对称分层进行土方填筑夯实, 填料为非冻胀砾石土, 当采用细颗粒土与碎、砾石混合料时, 所掺入的石料体积占总体积2/3以上。填土里不得有冻土块、高塑性粘土块、尺寸超过8cm的硬块。涵洞两侧背后同时对称填筑。涵洞顶填土分层摊铺、逐层压实, 每层压实厚度为15cm~25cm, 压实度为重型击实密度的95%以上, 且与该处路基的压实度一致。在填土过程中要随时观测波纹管变形是否超过容许值。不允许使用大型机械压实, 以防损坏新修涵身。

2、施工要点

2.1 尽量减少冻土的扰动

要做到快速施工, 开挖时宜分台阶、分段开挖, 减少基坑暴露时间。加强遮阳措施, 搭设遮阳防雨棚, 减少太阳辐射对基底冻土的热扰动。防止地表水流入基坑, 减小地表水对基底冻土的扰动。施工时间宜选择寒季末暖季初或暖季末寒季初, 尽量降低周围环境热量对基底冻土的影响。

2.2 混凝土施工

针对高原多年冻土区的地质及环境气候特点, 为确保结构物砼施工质量, 选用DZ系列高性能混凝土外加剂、Ⅰ级粉煤灰掺合料和调整配合比参数等技术措施, 改善新拌混凝土在低、负温条件下的工作性, 并有效降低混凝土的水胶比, 促进混凝土早期强度的发展, 改善硬化混凝土的孔结构, 使在负温条件下施工的混凝土达到了抗冻融循环、抗氯离子渗透、耐腐蚀等8项耐久性指标。采用温度控制技术、选择合理的施工工艺和养护制度, 消除混凝土的冻融、剥蚀、裂缝等质量病害。

2.3 沉降缝和防水层施工

在高原多年冻土地区特殊的地理、地质条件下, 为保证涵洞的冻胀、融沉采取的措施包括:涵洞基础两侧侧面回填非冻胀砾石土 (其中粉粘颗粒不大于12%) , 在高含冰地质条件下, 明挖基础基底应铺设保温层, 保温材料采用聚苯乙烯, 厚度5mm~10mm;加强防水防渗措施, 沉降缝填塞遇水膨胀橡胶条;在涵洞基础两侧及涵节填土接触面涂抹1cm厚沥青油渣。在涵节之间、涵节与翼墙之间设有φ20联接钢筋, 联接位置为涵洞的上、中、下三处, 联接钢板预制涵节时预埋进去。将各涵节和出入口翼墙紧密地联系在一起, 既能适应各涵节在融沉不均匀的状态下相应的沉降, 又能防止各沉降缝被拉开的现象发生。

防水层施工前应先将圬工表面坑凹处用砂浆抹平, 并清扫干净, 以便使涂刷的沥青与砌体粘结牢固。进行防水层施工作业时, 先在涵身刷一道冷底子油, 然后在涂有冷底子油的基面上涂刷热沥青, 并用橡胶皮刮平使其涂抹均匀, 再依次铺上油浸麻布, 应从下而上进行防水层施工作业, 麻布铺设搭接则应由下而上顺压。同时应用旧竹扫把边铺便扫, 以排出空气, 做到麻布粘结密贴无气泡, 平顺无皱折。

3、结语

拼装式涵洞可减少工程量, 节省劳力, 减低成本。且矩涵为轻型结构, 布局合理, 能充分利用截面, 比现浇节省材料, 采用人工配合机械安装, 节省劳力, 综合经济效益明显。采用预制施工方法, 涵节预制在预制场统一生产, 这样便于标准化、工厂化作业, 有利于提高劳动生产率及保证涵节预制质量, 构建生产与现场拼装几乎同步进行, 且均为机械化作业, 效率高, 速度快, 构件生产采用工厂化生产, 各工序按标准化作业, 施工人员专业化, 便于推广。

参考文献

[1]李加尧.柴木铁路DT13标.实施性施工组织设计

多年冻土地区桥梁桩基础施工技术 篇6

多年冻土地区铁路桥梁工程往往由于地基的冻融作用, 不良冻土地区现象 (如冻胀丘、冰椎、热融坍塌等) 的影响, 会产生各种工程病害, 从而影响工程使用。本文结合青海柴木铁路的施工实践, 参照青藏铁路多年冻土地区的施工经验, 对多年冻土地区桥梁桩基施工工艺和质量保证措施进行探讨。

柴木铁路经由地区的地理、地貌、气候、建设环境等不同于内地铁路, 高原缺氧、多年冻土、高烈度地震、高光照、常年大风、冻融变化频繁、环保要求高等是该线的主要特征。桥梁基础一般情况下采用钻孔灌注桩, 这在技术上更有把握, 且造价较低。但桩基础可能会受到切向冻胀力, 在工程设计中采取了将基础嵌入多年冻土天然上限以下或最大冻结深度以下一定深度的措施, 以减小法向冻胀力的影响。

1 多年冻土地区桩基础施工技术

(1) 钻机选择。

参考青藏铁路的施工经验, 以满足快速施工为原则, 柴木铁路在桩基施工时大多采用旋挖钻机成孔。

(2) 施工准备。

钻孔场地布置尽量以填代挖, 以减少对原地表开挖引起的热扰动。钻机底座下发动机散热部分宜铺设聚苯乙烯泡沫塑料隔热板, 以减少对地基土的热侵入。

(3) 埋设护筒。

在多年冻土地区施工, 钢护筒除了保护孔口使钻孔作业正常进行之外, 还是降低冻土对桩基础抗拔力的载体。具体做法是, 将护筒埋入冻土上限以下一定深度, 并按设计要求在外表面涂以渣油, 成桩后不拆除护筒, 以减少外表面的亲水程度, 减小冻土对桩基础的上拔力。护筒宜采用5~6 mm厚的钢板卷制, 内径比桩径大15~20 cm;护筒埋至冻土上限以下≥0.5 m。由于护筒外表面要涂渣油, 其埋设与常规方法有所不同。当地表土稳定性较好, 施工过程没有地表水时, 在钻机就位后, 先用比护筒直径大一级别的螺旋钻头施钻, 钻至冻土上限以下>0.5 m深度后停钻, 安放护筒。安放前, 护筒外侧预先满涂渣油。护筒准确就位后, 护筒外侧与孔壁所形成的空隙用渣油拌制的粗粒土回填密实。桩基施工完成后护筒不取出, 靠其外侧所涂渣油来减少冻胀力对桩基产生的不良影响。在地质条件较差或地表水较大、易塌孔的情况下, 可以先做一个更大的护筒 (比桩径大50~60 cm) , 采用≥8 mm的钢板卷制, 用震动打桩锤打桩沉入, 该护筒起保护孔口稳定的作用。必要时钢护筒不断跟进, 以保证钻孔成型。待钻孔完成后, 再插入外表面涂渣油的防冻胀内护筒。

(4) 旋挖钻机干法钻孔。

护筒埋设完成后进行正式钻进。钻进过程中, 根据地质情况选用不同的钻头, 一般黏土、砂性土选用筒式钻头, 碎砾石用平底钻头, 岩性地层用尖底钻头。开始钻进冻土层时, 应保证钻杆垂直, 加大钻杆对土层压力, 缓慢进尺, 采用高转速、小跟进量、均压钻进。在含水量较大的软塑性土层钻进时, 要减缓进尺速度, 减少钻杆晃动, 以免扩大孔径。当出现钻杆跳动、钻机摇晃、钻不进尺等异常情况时, 立即停机提钻检查, 待查明原因并妥善处理后再钻。当进尺深度达到设计标高时, 在原处正向空转数圈, 然后停止提升钻杆。空转时不得加深钻进, 提钻时不得回转钻杆, 钻杆提升超过地表后用钢板覆盖桩孔。

(5) 湿法作业。

在黏性土、砂类土、碎石类处于地下水位以下, 干法作业不能保证孔壁稳定时, 采用湿法作业。其工艺与内地的湿法作业基本相同。

(6) 灌注桩身混凝土。

桩基成孔后, 应尽快安放钢筋笼, 及时灌注混凝土, 间歇时间不能过长。若来不及灌注, 要用钢板盖住孔口, 其上覆以草袋等保温隔热材料。混凝土输入冻土的热量较大, 对冻土有热融影响, 因此, 应严格控制入孔混凝土的温度, 尤其是高含冰量冻土地段, 入模温度应控制在0~5 ℃。混凝土灌注完毕, 应在桩表面覆盖草垫或用编织袋装珍珠岩覆盖蓄热保温, 起到桩顶养生的作用。对于承台底面高于地面的桩基, 露出地面的钢护筒的外侧裹以草袋或棉垫进行蓄热养生。

(7) 回冻。

桩身混凝土灌注后, 如果设计考虑了冻结力, 须待桩周地基土回冻达到设计要求后, 方可进行承台以上部分的施工。这是多年冻土地区铁路桩基础施工的特点之一。

2 冻土条件下桥梁工程的质量保证措施

2.1 结构措施

根据多年冻土的工程性质以及影响结构物稳定性的因素, 为了防止桥梁工程产生病害, 设计上基础采用深桩基础, 将桩基嵌入多年冻土内一定的深度或穿过冻土层, 以防止基础产生变形。

2.2 减小切向冻胀力的技术措施

切向冻胀力是冻土地区桥梁产生冻害的一个重要因素, 在设计和施工时要予以充分考虑。如果冻土层薄, 通常采用换填粗颗粒土的方法;若冻土层较厚, 则要采取装套管或涂润滑油脂的方法。另外, 在季节融化层并嵌入多年冻土层一定深度设永久护筒, 在护筒外涂油渣, 以保证桩侧面光滑。

2.3 减小法向冻胀力的技术措施

承台主要是受法向冻胀力的影响。在冻胀丘地带, 设计采用高桩承台, 即将承台悬空与地面≥50 cm, 以避免地面冻胀时使承台产生冻胀变形。在一般的冻土地带, 将承台底部换填50 cm的粗颗粒土, 有些地方还在承台底铺设10 cm的聚丙烯板作为缓冲层, 以减小法向冻胀力的影响。

2.4 提高墩台身混凝土耐久性的技术措施

为了解决青藏铁路结构物的混凝土施工质量问题, 铁科院进行了低温早强耐腐蚀混凝土的试验研究, 开发了DZ系列混凝土外加剂, 青藏铁路墩台身混凝土普遍使用了该外加剂。另外, 针对青藏高原恶劣的气候环境, 混凝土往往受冻融的影响而使结构物表面开裂剥落, 在设计时墩台身都设计了护面筋。

3 施工中遇到的问题及解决办法

3.1 上限附近扩孔的处理

桩基上限附近季节融化层与多年冻土层的交界部位, 往往受地下潜水和冻结层上水的影响, 使该处桩周围地层松散坍塌, 而使该处产生扩孔现象。该处扩孔对整个桩基的稳定性有很大影响, 往往会使桩基所受的切向冻胀力和法向冻胀力成倍增大。为了避免这种现象的发生, 施工时采用护筒嵌入多年冻土层≥50 cm, 必要时可适当加深护筒深度。

3.2 冻土钻进时“糊钻”的处理

在钻进过程中, 因钻头与切削土体摩擦产生一定的热量, 这部分热量虽不能全部融化冻土层, 但会造成随钻头带上来的土体部分融化而粘附于钻头上。在干作业成孔过程中多采用螺旋钻施工, 融化粘附岩屑会导致进尺效率低下, 影响成孔速度。为此, 我们根据施工情况, 对螺旋钻头采取了以下措施:①将双向进土螺旋钻改为单向进土螺旋钻;②增加螺距, 减小成孔过程中的挤密效应:③提钻前多反转, 使挤密在螺旋片中的岩土体松散;④制作专用刮土器, 起钻后螺旋钻叶片在刮土器的作用下快速刮除。

3.3 含土冰层、冰层钻进时滑钻的处理

含土冰层、冰层在场区均有分布, 且局部冰层达10 m之厚, 施工时常有钻头滑钻的情况。在施工中先用中空的岩芯钻对冰体进行切割, 然后再用桶式钻头或螺旋钻头将其取出孔外的方法进行处理。在部分土层施工时, 尽量减少反转, 可用岩芯钻直接将切割冰柱体取出孔外。

3.4 热融坍塌的处理

浅析冻土地区路基施工原则与措施 篇7

1 多年冻土的成因

冻结状态持续2年以上的土层 (土壤、土和岩石) 称为多年冻土。地球表面发生着包括一切传热形式:辐射、对流和传导的复杂热交换过程。尽管地表发生的热交换过程十分复杂, 但最后都可归结为使地表吸热或散热。冷半年的时候 (寒季) , 地表散发热量使土逐渐冷却。一般来说, 当土的温度降至0℃以下时, 土中水就会冻结, 形成冻土。如果该处地表一年中的吸热量等于或大于散热量, 而热半年时 (暖季) , 在冷半年形成的冻土就会全部融化, 这类冻土就是季节性冻土。反之, 如果该处地表一年中的吸热量小于散热量, 则冷半年形成的冻土在热半年就不会全部融化, 而残留一部分。如果长时期的保持每年散热大于吸热这一条件, 则年复一年, 就能形成相当厚度的多年冻土。

从冻土热物理学观点来看, 冻土是在岩石圈—土壤—大气圈系统热质交换过程中形成的。自然界许多地理地质因素参与这一过程, 影响和决定冻土的形成和发育。气候是其中对冻土有重要作用的因素, 主要有气温、降水、云量、日照、积雪以及冰川等。地质构造和地形条件对多年冻土的分布、温度、厚度、冷生组构、形态组合以及冻土的其他特征均有重要影响。深部地温和地中热流是影响多年冻土发育的下边界条件。岩性和含水量对多年冻土厚度的形成起重要作用, 主要通过导热系数、热容量以及水的相变潜热来直接影响多年冻结层的厚度。

2 冻土地段的路基施工原则

首先, 在有可能出现多年冻土的地段我们要详细调查冻土的类型, 分布情况、地面水和地下水的水位及流向、冻土的上限下限, 并采样检验土质的含水量, 将多年冻土加以正确分类, 同时施工中遵循以下原则:

(1) 冻土温度低、稳定, 宜于采取保护多年冻土的原则, 冻土温度高, 不稳定, 融沉又不大时, 又考虑采取破多年冻土的原则 (融化原则) 。

(2) 在厚层地下冰地段, 一般应采取保护多年冻土的原则, 在少冰冻土和多冰冻土地段, 一般可采取破坏多年冻土的原则 (融化原则) 。

(3) 在富冰冻土地段, 当含水量较大, 或公路等级较高时, 宜采取保护多年冻土原则;当含水量较小, 或公路等级较低时, 也可按破坏多年冻土原则 (融化原则) 施工。

3 路基施工措施

施工前应核查沿线冻土分布、类型、冻土上下限、冰层上限、地面水、地下水以及有无其它如热融 (湖、塘) 、冰丘、冰椎等不良地质路基地段情况。施工必须严格遵循保护冻土的原则, 使路基施工后仍处于热学稳定状态。路基原则上均应采取路堤型式, 尤其在厚冰发育地段, 并尽可能避免零填或浅挖断面, 以免造成严重热融沉陷等病害, 弱融沉或不融沉的多年冻土地区, 路基施工可按融化原则进行。路基排水与加固除满足水力和土力条件外, 还应考虑由于施工因素如排水系统修筑等引起的热力变化, 不导致多年冻层上限的下降。

3.1 排水

当路基位于永久冻土的富冰冻土、饱冰冻土或含土冰层地段时, 必须保持路基及周围的冻土处于冻结状态, 排水系统与路基坡脚应保持足够距离;高含冰量冻土集中路段, 严禁坡脚滞水、路侧积水, 边坡应及时铺填草皮。在少冰与多冰冻土地段, 也应避免施工时破坏土基热流平衡。排水沟与坡脚距离不应小于2m;沼泽湿地地段不应小于8cm;饱冰冻土及含土冰层地段, 应避免修建排水沟和截水沟, 宜修建挡水埝 (堰) , 距坡脚不应小于6m。若修建排水沟则不应小于10m。

3.2 基底处理

填方基底为含冰过多的细粒土, 且地下冰层不厚, 可挖除并用渗水性土回填压实, 再填路基。当基底为排水困难的低洼沼泽地段时, 其底部应设置毛细水隔离层, 其厚度宜在路堤沉落后至少高出水面0.5m, 并在其上铺设反滤层;泥沼地段路堤基底生长塔头草时, 可利用其做隔温层。上述地段路堤应预加沉落度, 并在修筑路面结构之前, 路基沉降基本趋于稳定。路基高度:应达到防止翻浆与不超过路基冻胀值要求的最小填土高度;按保持冻结原则施工的路段, 应同时满足冻土上限不下降的要求。

3.3 取土

宜设置集中取土场, 富冰冻土、饱冰冻土及含水冰层路段, 确需就近解决部分土源时, 应在路基坡脚10cm以外取土;斜坡地表路堤, 取土坑应设在上坡一侧。取土坑深度均不得超过当地多年冻土上限以上土层厚度的80%, 坑底应有坡度, 积水应有出口, 水能及时排出, 同进取土坑的外露面, 亦宜用草皮铺填。

3.4 填料

应选用保温隔水性能均较好的细粒土。采用粘性土或透水性不良土填筑路堤时, 要控制土的湿度, 碾压时含水量不能超过最佳含水量的±2个百分点。不得用冻土块或草皮层及沼泽地含草根的湿土填筑路基。通过热融湖 (塘) 路堤, 水下部分必须用渗水良好的土填筑, 并应用高出最高水位0.5m。

3.5 压实

压实检查应采用重型击实标准, 成型后路床强度应符合设计要求, 用不小于20t的压路机或等效碾压机械进行碾压检验2~3遍, 无轮迹和软弹药现象。侧向靠近基底部位有饱冰冻土层且有可能融化时, 宜设保温护道和护脚。保温材料宜就地取材。用草皮时, 草根应向上一层一层叠铺, 最外一层应带泥, 以便拍实形成保护层;沿线两侧20m内植被和原生地貌应严加保护。

多年冻土在我省分布广, 但所占纬度较高, 因而实际施工中遇到不是很多, 还有许多方法值得我们研究, 但无论遇到什么情况的多年冻土, 我们都要严格按照施工程序进行, 搞好对冻土本身物理特性的分析, 进而制订施工方案, 并且要遵循前文所提到的几个原则, 重点抓住保温、排水、回填、基底处理等几个环节, 从而尽可能减少多年冻土对路基稳定的影响, 搞好我们今后的各项施工。

多年冻土地区路基施工 篇8

1 试验工程概况

本试验工程起讫里程为DK1229+400～DK1229+452,位于青藏铁路沱沱河试验段。试验段地处高原亚寒带半干旱气候区,属高寒草原生态系统,每年9月～次年4月为冻结期,年平均地温-0.5℃～0.0℃,属高温极不稳定区。冻土的天然上限为2.65 m。融区内最大冻结深度5.0 m。附近草地中有地表水形成的河流融区和太阳辐射形成的渗透～辐射融区,多年冻土类型为岛状多年冻土。本试验工程选取的移植乡土植物为紫花针茅,它是沱沱河地段天然生长的主要建群种,属禾本科,对比植物为矮火绒草与青藏苔草。

移植乡土草皮试验工点路基的阳面坡长7.2 m～8.0 m,阴面坡长6.0 m～6.5 m,路堤高约5 m,坡率1∶1.5。试验铺砌移植草皮722 m2(阳坡为327 m2,阴坡为395 m2),其中,紫花针茅采用人工铺砌移植方法,矮火绒草与青藏苔草采用人工栽植,同时分别铺10 cm,15 cm和20 cm厚熟土(即紫花针茅植物生长层表层土壤厚度),然后配加保水剂等材料,具体分布见表1。

2 现场试验

在边坡中部垂直于坡面布置了3个观测断面(DK1229+409,DK1229+426,DK1229+443),深度分别为10 cm,20 cm,40 cm,用于路堤边坡表层土体的温度观测。每个断面设2个测试孔(阴、阳坡面各1个,均设在边坡中部位置)。

2.1 现场土壤含水率试验

对移植植被路堤边坡的不同地块以及未移植植被的路堤进行取样,送试验室做土壤含水率的试验,取土深度为20 cm,即达植物根系生长的有效生长层。

阴坡和阳坡路基土壤含水率均明显高于普通路基,这说明植被起到了涵养水源、减少蒸发的作用,有效的减少了水分的流失。2005年移植草皮地块的平均土壤含水率为11.66%,2006年为13.14%,远远超过植物的生理需求指标(砂壤土的凋萎系数为6.6%),说明移植的植物具有很好的涵养水源的作用。

其土壤含水率有时比未加保水剂的地块低,这说明采用的保水剂不适用于青藏高原。

2.2 植被成活率统计

截止到2007年9月中旬的统计中发现:青藏苔草的平均成活率达16%;矮火绒草达99.2%;紫花针茅达100%。青藏苔草的大部分根系腐烂,植株已经死亡;多数矮火绒草和紫花针茅已经开花、抽穗,其长势不错,生长强度较强;同一种植物阴坡比阳坡长的茂盛,矮火绒草阴坡比阳坡的团簇状多、密集,紫花针茅阴坡比阳坡长的稠密、植株高,这主要是因为阴坡的植物太阳辐射较阳坡的弱、蒸发量较阳坡的小、含水率较阳坡的大,对植物细胞原生质破坏少,植物体内的叶绿素损失少,再加上较充足的水分条件,因而阴坡植物茂盛。

采用现场作对比调查的方法进行植被成活率的统计,统计结果如下:1)青藏苔草的成活率逐年降低,到2007年青藏苔草的平均成活率仅为16%;而矮火绒草和紫花针茅的成活率却很高,到2007年矮火绒草平均成活率达99.2%,紫花针茅平均成活率达100%。2)同一种草在采取相同的技术措施下,总体上阳坡植物的成活率高于阴坡,这是因为在阳坡植物进行的光合作用多,加速了植物体内的新陈代谢,有利于矿物元素和水分的运输和吸收,加快了植物对不良环境的适应能力,促进了植物的成活。从现场调查中发现成活的植株中,阳坡植物没阴坡植物长的茂盛,这是由于植物接收太阳辐射中的紫外线阴坡比阳坡少,对植物细胞原生质破坏少,植物体内的叶绿素损失的少,再加上较充足的水分条件,故而比阳坡植物茂盛。3)不同草种在相同的技术条件下,草种成活率是紫花针茅>矮火绒草>青藏苔草。4)紫花针茅、矮火绒草2006年、2007年的植物成活率比2005年的高,这主要是由于2005年植物刚移植到坡面,草地植物进入根部的有机物质被暂时中断,由于它没有进行光合作用的能力,草地植物的生长主要依靠其地下器官贮藏的营养物质动态维持其再生,为了减少蒸腾所引起植物体内水分过多的散失,植物主动采取停止地上部分生长的半休眠状态,逐步调节自身生理器官对新环境的适应。到2006年、2007年植物性能已经逐渐调整和恢复,开始进行地上部分的生长,出现“死而复活”的现象;而移植的青藏苔草2006年、2007年的植物成活率比2005年的要低,这主要是因为:青藏苔草属直根系植物,直根发达,而须根却很短(仅2 cm～3 cm)。在试验段路堤坡面上土壤以粗砾石为主,细砂土很少,青藏苔草的根系扎不进,吸收不了足够的水分和养分来维持植物的正常生长;另一方面可能是挖移时伤了青藏苔草的根系,影响其成活。

2.3 积温分析

为了说明移植乡土草坡面经过两个冻融循环,其下坡面表层的温度变化情况,在这里引入了系数n(路堤表面的积温与空气积温之比),即n=Is/Ia,其中,Is为路堤表面的积温;Ia为空气的积温。通过计算融化期的nt和冻结期的nf,掌握移植乡土草坡面表层的热量变化。

从图1中发现2005年～2007年空气正积温逐渐减少,负积温逐渐增加。

不管是阳坡还是阴坡其融化期的nt随着时间的变化呈减小趋势;冻结期的nf随着时间的变化,基本上不变化。这说明进入移植乡土草坡面土壤中的热量减少了,但进入土壤的冷量保持不变。移植乡土草很好的起到了阻止热量流入土壤的作用,保证了路基下冻土不退化,从而保证了冻土上限不下降,有利于路基的稳定性。

3 结论及建议

1)在沱沱河地区路基边坡上采取移植乡土草皮进行护坡是可行的。可利用取、弃土场等废弃草皮中的紫花针茅、矮火绒草、青藏苔草为主的草皮进行路基坡面防护。紫花针茅和矮火绒草须根发达,能起到固持土体、增加土体抗蚀性、防风蚀性等作用,而且对恶劣环境适应性强,长势较好,成活率高。它们是高寒草原地段推广移植乡土草的首选植物。2)在进行植被营造时,应首先充分利用取、弃土场铁路路基原表面等废弃草皮,由于青藏高原生态的脆弱性,千万不能破坏天然植被挖取草皮;在没有草皮来源时,可以采用人工植草进行护坡。3)应尝试进行移植、种植草皮混合的试验,这样可以发挥植物不同种之间的优势,利于植物的生长。在移植植物的块与块之间的空隙处用拌有植物种子的细颗粒土填实,这样有利于植物连成一个整体,防止移植的植物块体向下滑移。有利于保持坡面的稳定性,也有利于在草皮护坡时草皮与坡面很快结合生根,成为一体。经过一段时期后,就能形成一个长期稳定的植物群落。

摘要：为研究草皮护坡在多年冻土区路基边坡工程中的应用效果,在青藏铁路沱沱河地区进行了草皮护坡结构的试验研究,研究结果表明,移植草皮护坡,在多年冻土区路基边坡工程中是比较好的防护措施,能够起到防护路基边坡的作用。

关键词：多年冻土,路基,草皮防护

参考文献

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