特殊地区施工PPT课件.ppt

1 第二节多年冻土地区路基施工一 冻土的概念在严寒地区 地面以下一定深度的地温常年保持在0 以下 土中含有冰 这类土称为冻土 含冰的土持续2年或2年以上不融化 称为多年冻土 冻结时间少于2年的可称为 隔年冻土 季节冻土 短时冻土 在多年冻土地区的地表往下一定深度的土层 一般在3m以内 寒季冻结 暖季融化 此土层称为季节融冻层 多年冻土与季节融冻层的交界处称为多年冻土的 上限 多年冻土的下部界限称为 下限 2 多年冻土处于冻结状态时 有很高的强度 但是开挖路堑或填筑路堤从根本上改变了多年冻土的边界条件 破坏了原来的热平衡状态 引起多年冻土的上限移动 从而出现反复的冻胀或融化下沉 这往往造成房屋破坏 道路变形 管道断裂等冻害现象 带来很大的损失 3 我国多年冻土分布很广 主要集中在东北的大 小兴安岭 松嫩平原北部 青藏高原 祁连山 天山等西部高山上 多年冻土区面积215万km2 占全国总面积的1 5 二 冻土地区路基施工措施对多年冻土地区病害的处理措施主要从三个方面着手 地基土改善 治水及保温 粉砂土或粉砂质黏土的冻胀量和融沉量都很大 在条件可能时 可考虑将这种地基土换成砾石 砂等粗颗粒土 换土后表层要做封闭层防止地表水流入 4 蓝色为多年冻土 粉色为季节冻土 黄色为短时冻土 绿色为非冻土 5 冻土中的水是造成一切冻害的主要原因 所以首先要防止地表水渗入结构物地基 同时也要拦阻地下水向结构物地基附近聚集 可考虑设置截水沟 设置保温层的目的是维持地温的相对稳定 防止结构物地基及其附近地温因施工引起过大的变化 保温材料最好能就地取材 如泥炭 草皮 炉碴等 1 多年冻土地区一般采用路堤通过 施工中应以不破坏或少破坏地基的热平衡状态为原则 若必须以路堑通过 应尽量减少挖方 避免破坏多年冰冻状态 只有严格按照设计要求施工 迅速做好边坡保温层 基底换填 边坡加固及排水等措施 方能保证路基的坚固稳定 6 当路堑按保护冻土原则设计时 宜在寒季施工 如果需要在暖季施工 应采取临时性保温措施 并须防止地表水流入或渗入基底和冲刷边坡 不得在雨季施工 2 当地基为少冰冻土或多冰冻土时 对基底不作特殊处理 当路堤的基底位于或路堑基底穿过富冰冻土 饱冰冻土或含水冰层时 可采取将基底全部清除至多冰冻土层 回填渗水土或含水量小于1 2倍塑限的黏性土 并做好基底纵向排水 7 地下冰层 8 当回填渗水土时 其顶部0 5m厚应铺填黏性土 当回填黏性土时 应在其底部0 3m厚铺填碎卵石 如果基底全部清除换填有困难或不经济时 可部分清除换填 基底换填开挖工程应在春融前完成 3 在地下冰或冻土融化后呈现流塑性状态的地段 除对基底采取保护基底天然植被的保温措施外 可在路堤两侧设保温护道 以缓和上限的上升速度及保证路堤边坡的稳定 9 10 11 护道一般高1 2m 宽2 3m 坡度为1 2 1 1 75 护道顶面设4 的排水横坡 护道和路堤本体填料相同时 应连在一起填筑压实 排水沟至路堤坡脚或保温护道坡脚的距离不应小于5m 4 如路堑边坡高度较大 大于6m 有较好的地基条件时 可修建挡土墙 墙后填筑保温材料 保护边坡冻土不致融化 当地基条件较差时 亦可采用锚杆挡土墙 12 图4 23保温挡土墙结构图4 24保温锚杆挡土墙结构 5 土方填筑以5 10月份施工为宜 当基底为饱冰冻土或含水冰层时 路堤填料应根据路堤高度与最小保温高度 在东北地区大于1 5 2 0m 在西北地区大于1 0 1 5m 间大小关系来选定 应尽量优先采用粗颗粒的渗水土填筑路堤 并远离路堤集中取土 13 施工时 基底换填和边坡填土应同时进行 先基底后边坡 最后铺砌草皮护坡或其它保温材料 如加气混凝土 泡沫塑料混凝土 块石路基 块 碎石护坡等 采用保温材料可以在夏季产生热屏蔽作用 冬季产生空气对流 改变路基和路基边坡土体与大气的热交换过程 起到较好的地保护多年冻土的作用 14 15 此外 在路基两旁埋设高效导热的热棒 热桩 可以将热量导出 同时吸收冷量并有效地传递贮存于地下 热棒是一根密封的管 里面充以工质 如氨 氟利昂 丙烷 CO2等 管的上端为冷凝器 由散热片组成 下端为蒸发器 当冷凝器温度低于蒸发器的温度时 蒸发器中的液体工质吸收热量 蒸发成汽体工质 在压差作用下 蒸汽上升至冷凝端 放出汽化潜热 再通过冷凝器散热片散出 同时蒸汽工质遇冷冷凝成液体 在重力作用下 液体沿管壁回流至蒸发段 再蒸发 如此往复循环 将热量传出 16 在路基中铺设通风管 可使土体温度明显降低 在通风管的一端设计 安装了自动温控风门 当温度较高时 风门会自动关闭 温度较低时 风门自动打开 这样可以避免夏季热量进入通风管 此外在路基顶部和路基边坡铺设遮阳棚 遮阳板 可以有效地减少太阳辐射 降低地表温度 17 18 6 当路堑边坡穿过饱冰冻土或含水冰层而清除有困难时 坡面应采取保温措施 设置边坡保温层 通常可采用平铺或水平叠砌式的草皮单层护坡 或黏性土保温护坡 或采用两者结合的混合护坡 19 三 冻土地区路基施工注意事项1 多年冻土地区气候寒冷 平均气温低 有利于施工的季节很短 因此必须抓紧有利季节组织快速施工 尽量在寒季备运工程用料 2 严格保护多年冻土的路堤基底 路堤两侧天然护道范围内的植被 对路堤基底部分 植被空隙应从别处移取植被填补空隙 3 水中携带了一定的热量 暖季时水在冻土中 会加速冻土融化 不利于路基施工和路基稳定 寒季则给路基造成冻胀危害 危及行车安全 因此 要做好路基排水 20 4 在暖季开挖多年冻土 中午气温升高时会出现融化现象 可以用临时性的保温材料