青藏鐵路路基工程施工技術設計

1、青藏鐵路路基工程施工技術設計工程概述主要技術標準組織施工設計總結目錄CONTENTS一、工程概述一、工程概述u 青藏鐵路東起青海西寧，南至西藏拉薩，全長1956千米。其中，西寧至格爾木段814千米已于1979年鋪通，1984年投入運營。格拉段東起青海格爾木，西至西藏拉薩市，全長1142千米，其中新建線路1110千米，于2001年6月29日正式開工。途經(jīng)納赤臺、五道梁、沱沱河、雁石坪，翻越唐古拉山，再經(jīng)西藏自治區(qū)安多、那曲、當雄、羊八井到拉薩。u 青藏鐵路經(jīng)過連續(xù)多年凍土區(qū)約550km。凍土在凍結狀態(tài)下體積凍土在凍結狀態(tài)下體積膨脹，到夏季則凍土融化體積縮小。在這兩種現(xiàn)象的反復作用下，膨脹，到夏季

2、則凍土融化體積縮小。在這兩種現(xiàn)象的反復作用下，道路或房屋的基底就會出現(xiàn)破裂或者塌陷。道路或房屋的基底就會出現(xiàn)破裂或者塌陷。青藏高原緯度低、海拔高、日照強烈、地質構造運動頻繁，其多年凍土的復雜性和獨特性舉世無雙。青藏鐵路凍土攻關借鑒了青藏公路、青藏輸油管道、蘭西拉光纜等大型工程的凍土施工經(jīng)驗，并探討和借鑒了俄羅斯、加拿大和北歐等國的凍土研究成果。中國科學家采取了以橋代路、片中國科學家采取了以橋代路、片石通風路基、通風管路基、碎石和片石護坡、熱棒、保溫板、綜合石通風路基、通風管路基、碎石和片石護坡、熱棒、保溫板、綜合防排水體系等措施，防排水體系等措施，凍土攻關取得重大進展，青藏鐵路的凍土研究基地已

3、成為中國乃至世界上最大的凍土研究基地。二、主要技術標準二、主要技術標準鐵路等級：鐵路等級：、級混合標準，線下工程級混合標準，線下工程級標準，開級標準，開通速度在多年凍土區(qū)通速度在多年凍土區(qū)100km/h，非多年凍土區(qū)段有條件，非多年凍土區(qū)段有條件的達到的達到120km/h。正線數(shù)目：單線。正線數(shù)目：單線。最小曲線半徑：最小曲線半徑：800m，個別困難地段：，個別困難地段：600m。最大坡度：最大坡度：20。牽引種類：內(nèi)燃，預留電氣化條件。牽引種類：內(nèi)燃，預留電氣化條件。機車種類：暫定機車種類：暫定DF8型。型。牽引質量：牽引質量：2000t。到發(fā)線有效長度：到發(fā)線有效長度：650m，預留，預留

4、850m。閉塞類型：自動站間閉塞。閉塞類型：自動站間閉塞。 鐵路等級鐵路等級是技術等級和社會等級的綜合，根據(jù)鐵路線在鐵路網(wǎng)中的作用、性質和遠期客貨運量，以及最大軸重和列車速度等條件，對鐵路劃定的級別。 連結車站并貫穿或直股伸入車站的線路為正線正線。 閉塞閉塞指列車進入?yún)^(qū)間后，使之與外界隔離起來，區(qū)間兩端車站都不再向這一區(qū)間發(fā)車，以防止列車相撞和追尾。三、組織三、組織施工設計施工設計研究多年研究多年凍土凍土制定施工制定施工計劃計劃凍土的特征和分類路基設計原則多冰，少冰凍土地段高含冰量地段多年凍土的特征和分類多年凍土的特征和分類路基設計原則路基設計原則u 保護多年凍土原則（低溫穩(wěn)定區(qū)、低溫基本穩(wěn)定

5、區(qū)）低溫穩(wěn)定區(qū)、低溫基本穩(wěn)定區(qū)）：指采用該原則設計的路基在規(guī)定的使用年限內(nèi)，能保持熱穩(wěn)定性，即人為上限適控制在規(guī)定范圍之內(nèi)，保持凍土出去凍結狀態(tài)。u 控制融化原則（高溫不穩(wěn)定區(qū)高溫不穩(wěn)定區(qū)）：某些區(qū)域多年凍土生存條件脆弱，氣候波動有可能改變其狀態(tài)，在施工和運營期間難以保證或沒有必要保持多年凍土完全凍結狀態(tài)。u 挖出高含冰量多年凍土/以橋代路（高溫極不穩(wěn)定區(qū)高溫極不穩(wěn)定區(qū)）：此區(qū)段多年凍土受各種影響，基本上沒有抵抗氣溫升溫的能力，收到氣候波動的影響較易從負溫變成正溫，或在零度等溫線處擺動，使凍土穩(wěn)定在凍結狀態(tài)較為困難，可能形成不銜接的凍土和融區(qū)，工程穩(wěn)定性差。路基施工設計路基施工設計1 1、多冰

6、，少冰凍土路段：原則上按照非、多冰，少冰凍土路段：原則上按照非多年凍土地區(qū)路基設計多年凍土地區(qū)路基設計2 2、高含冰量凍土地段、高含冰量凍土地段3 3、擋護工程、擋護工程4 4、取、棄土場設置、取、棄土場設置2.12.1路堤設計路堤設計 青藏鐵路修筑過程中，路基高度是不斷地隨地形而變。盡管路基是地面上的一條具青藏鐵路修筑過程中，路基高度是不斷地隨地形而變。盡管路基是地面上的一條具有幾何形狀的冷結構物，在增設的路基高度不足以補償因改變原地表的性狀時，路基有幾何形狀的冷結構物，在增設的路基高度不足以補償因改變原地表的性狀時，路基下的熱量平衡狀態(tài)被破壞，出現(xiàn)吸熱大于放熱現(xiàn)象，多年凍土融化，上限下降。

7、當采下的熱量平衡狀態(tài)被破壞，出現(xiàn)吸熱大于放熱現(xiàn)象，多年凍土融化，上限下降。當采用通風管、碎塊石等受到限制、而采用熱樁使工程造價提高的情況下，在路基的某部用通風管、碎塊石等受到限制、而采用熱樁使工程造價提高的情況下，在路基的某部位鋪設一層工業(yè)保溫材料，就可以阻隔太陽輻射的熱量下傳，相對地在一定的年限內(nèi)位鋪設一層工業(yè)保溫材料，就可以阻隔太陽輻射的熱量下傳，相對地在一定的年限內(nèi)保持多年凍土上限地熱平衡狀態(tài)，達到保持路基下多年凍土的穩(wěn)定。保持多年凍土上限地熱平衡狀態(tài)，達到保持路基下多年凍土的穩(wěn)定。2.22.2片石通風路堤片石通風路堤 青藏鐵路屬于冷結構的建筑物，青藏鐵路屬于冷結構的建筑物，但路基修筑改

8、變了原地面的性狀，但路基修筑改變了原地面的性狀，以及氣候轉暖的影響，亦可能改以及氣候轉暖的影響，亦可能改凍土凍結的溫度場，使凍土融化，凍土凍結的溫度場，使凍土融化，上限下降，引起路基下沉。為此，上限下降，引起路基下沉。為此，多年凍土建筑地基的設計原則中，多年凍土建筑地基的設計原則中，采用物理和工程結構措施，保持采用物理和工程結構措施，保持地基土在建筑物運營期間處于凍地基土在建筑物運營期間處于凍結狀態(tài)，或者控制凍土地基的融結狀態(tài)，或者控制凍土地基的融化速率，使其下沉量控制在建筑化速率，使其下沉量控制在建筑物允許變形范圍。物允許變形范圍。2.32.3以橋代路以橋代路青藏線某段位于高溫極不穩(wěn)定區(qū)、高

9、含冰量凍土地段,部分段落分布含土冰層及厚層地下冰,據(jù)鉆孔揭示地下冰最大厚度7m,該段相鄰既有青藏公路變形較嚴重,此處鐵路設計采取11.7km的旱橋通過,取得很好的效果。 線路位于高溫極不穩(wěn)定區(qū)線路位于高溫極不穩(wěn)定區(qū),并為高含冰量凍并為高含冰量凍土土;當當1.5倍天然上限范圍內(nèi)的沉降量大于倍天然上限范圍內(nèi)的沉降量大于30cm,且且1.5倍上限以下仍為高含冰量凍土倍上限以下仍為高含冰量凍土;相相鄰地段公路病害嚴重鄰地段公路病害嚴重,路基工程處理極為困難路基工程處理極為困難時時,可考慮以橋代路?？煽紤]以橋代路。清水河特大橋清水河特大橋最高的鐵路最高的鐵路青藏鐵路線上最長的青藏鐵路線上最長的“以橋代路

10、以橋代路”工程工程清水河特大橋清水河特大橋可可西里高寒缺氧，植被稀少，生態(tài)脆弱。同時這里處于高原多年凍土地段，凍土厚度達20多米，且含冰量高，給修建青藏鐵路增加了不少難度。為了解決高原凍土區(qū)施工難題和保護好自然保護區(qū) ，青藏鐵路勘察設計的專家們采取了“以橋代路”的措施。以橋代路解決了高原凍土地帶路基穩(wěn)定的問題，同時，大橋各橋墩間的1300多個橋孔還為藏羚羊等野生動物提供了自由遷徙的通道。路堤和路塹路堤和路塹1、路堤指的是比原地面、路堤指的是比原地面高出許多的堤岸式路面，高出許多的堤岸式路面，即高于原地面的全部用巖即高于原地面的全部用巖土填筑而成的路基。土填筑而成的路基。2、路塹是指全部在原地、

11、路塹是指全部在原地面開挖而成的路基或低于面開挖而成的路基或低于原地面的挖方路基。路塹原地面的挖方路基。路塹開挖后破壞了原地層的天開挖后破壞了原地層的天然平衡狀態(tài)，其穩(wěn)定性主然平衡狀態(tài)，其穩(wěn)定性主要取決于地質與水文條件，要取決于地質與水文條件，以及邊坡深度和邊坡坡度。以及邊坡深度和邊坡坡度。 2.42.4路塹設計路塹設計 多填少挖是多年凍土地區(qū)選線的主要原則。多年凍多填少挖是多年凍土地區(qū)選線的主要原則。多年凍土地區(qū)盡可能避免修筑路塹。但因地形地貌的限制土地區(qū)盡可能避免修筑路塹。但因地形地貌的限制,線線路平縱斷面的要求路平縱斷面的要求,少數(shù)穿越多年凍土地段的路塹仍然少數(shù)穿越多年凍土地段的路塹仍然難

12、免。根據(jù)保護多年凍土的設計原則難免。根據(jù)保護多年凍土的設計原則,對路塹基底和邊對路塹基底和邊坡后高含冰量凍土需挖除換填坡后高含冰量凍土需挖除換填,設保溫層。換填厚度可設保溫層。換填厚度可根據(jù)計算確定根據(jù)計算確定,并考慮填料換填系數(shù)。塹頂進行保溫處并考慮填料換填系數(shù)。塹頂進行保溫處理理,采用包角形式采用包角形式,并平鋪復合土工膜隔水層。并平鋪復合土工膜隔水層。3.3.擋護工程擋護工程路基坡面防護：為了防止路基坡面溜坍等病害所采取的防護加固措施。a.易風化巖石路塹邊坡坡面采用噴混凝土或掛網(wǎng)噴射混凝土防護。b.路堤邊坡采用干砌片石或拼裝式骨架護坡防護。擋土墻：指支承路基填土或山坡土體、防止填土或土體

13、變形失穩(wěn)的構造物。a.結合地形、地溫、地質條件,為減少深挖陡填及路基與其它建筑物干擾,地面橫坡較陡、路塹邊坡高度H6m地段,考慮設置擋土墻。b.擋土墻采用輕型、拼裝化結構,如“L”型、樁板式擋土墻等。擋土墻墻背設置隔熱保溫層,換填顆粒土等措施,以保護多年凍土和防止凍脹。隔熱層厚度和換填厚度通過計算確定。c.擋土墻基礎的埋置深度不小于當?shù)靥烊簧舷薜?.11.3倍,并置于弱凍脹土中或非凍脹土中。d.度地震區(qū)擋土墻高度不超過12m;度地震區(qū)擋土墻高度不超過10m。e.圬工強度等級較一般地區(qū)提高一級。4、取、棄土場設計、取、棄土場設計 多年凍土區(qū)遵循分段集中取土的原則多年凍土區(qū)遵循分段集中取土的原則,

14、 ,嚴禁亂挖亂取嚴禁亂挖亂取, ,有有條件時盡量取粗顆粒土作填料。嚴禁對地面做大面積剝離。條件時盡量取粗顆粒土作填料。嚴禁對地面做大面積剝離。多年凍土地段取土坑應盡量遠離滑坍體。下列地方嚴禁設取多年凍土地段取土坑應盡量遠離滑坍體。下列地方嚴禁設取土場土場: :高含冰量凍土地段高含冰量凍土地段; ;植被發(fā)育的濕地。取土坑植被發(fā)育的濕地。取土坑( (場場) )距路距路基坡腳基坡腳200m200m以遠。盡量在有山包、丘包、基巖出露的地段、以遠。盡量在有山包、丘包、基巖出露的地段、地表無植被的融區(qū)、河灘谷地上設取土場。對取后的取土坑地表無植被的融區(qū)、河灘谷地上設取土場。對取后的取土坑( (場場) )進行平整進行平整, ,必要時覆蓋必要時覆蓋, ,防止荒漠化或水土流失。防止荒漠化或水土流失。四、總結四、總結 鐵路設計人員借鑒了青藏公路、青藏輸油管道、蘭西拉鐵路設計人員借鑒了青藏公路、青藏輸油管道、蘭西拉光纜等大型工程的凍土施工經(jīng)驗，并探討和借鑒了俄羅斯、光纜等大型工程的