多年冻土地区公路设计与施工技术细则PPT课件.ppt

多年冻土地区公路设计与施工技术细则JTG TD31 04 2012 xxx 2013年5月 xxx xxxxxx 提纲 细则 编制概况 细则 编制实施过程 细则 总体解读 多年冻土区公路建设存在的问题 多年冻土区公路建设现状 青藏公路 G109 是进藏运输的主通道 穿越750km多年冻土地带 全段二级标准 沥青路面 平均速度约为80km h 多年冻土区公路建设现状 多年冻土区公路建设现状 青康公路 G214 是青海 西藏两省区干线公路 穿越约300km多年冻土 全段二级标准 沥青路面和水泥混凝土路面共存 平均速度约为70km h 现正进行高速化改造 多年冻土区公路建设现状 新藏公路 G219 是连接新藏两省区唯一干线 是中印 中巴边境战略主通道 穿越累计380km多年冻土区 无高级路面 2003年开始升级改建 目前平均速度不到50km h 多年冻土区公路建设现状 其他国道317 318 东北大小兴安岭的部分公路 黑北 伊嘉 加漠等 等均有少量路段穿越多年冻土或岛状多年冻土 多年冻土工程地质特性 不良冻土地质现象 热融滑塌 热融湖塘 热融沉陷 冻胀丘 河冰锥 工程活动引发融化盘变化 冻土路基病害 波浪 开裂 路面病害 沥青路面 开裂车辙老化混凝土路面 断裂松散 自然老化 桥涵病害 桥梁 桩基融沉冰害涵洞 冻胀 涵洞冻胀沉降变形 隧道病害 洞内渗水顶部挂冰洞内路面结冰洞口路堑雪害洞口冰雪融水涌入 编制背景 总体指导思想 总结经验结合实际研究试验规定指标明确方法提出细则 编制基本原则 主编及参编单位 开展大量调研工作 开展大量调研工作 2调研东北多年冻土区 高纬度低海拔 加漠公路 黑北公路 哈伊公路 伊嘉公路 3调研阿拉斯加管线 道路 房建等 调研方式 吸收国内外建设经验 调控对流 调控辐射 调控传导 被动措施 改变土体表面辐射条件 改变土体与大气及冻土热传导状态 主动措施 调控对流的方法包括通风路基 碎 片 石路基及热棒路基 综合措施 三类调控的相互组合 如热棒与隔热板路基的组合等 采纳前期科研成果 多年冻土地区公路修筑成套技术研究 5项国际领先6项国际先进3方面填补空白6方面重大创新 开展必要的测试验证 多年冻土地区合理路线线形控制指标研究 气冷碎 块石路基合理设计参数研究 宽幅路基下通风管效应研究 热棒作用半径的测试验证 总则 1 术语 符号 2 路线 3 工程地质勘察 4 一般路基设计 5 特殊结构路基设计 6 沥青路面设计 7 桥涵设计 8 路基施工 9 沥青路面施工 10 桥涵施工 11 环境保护与景观 12 1 0 1编制目的1 0 2适用范围 适用于新建 改扩建的各级公路设计与施工 1 0 3冻土工程病害防治原则 预防为主 治理为辅 1 0 4新技术应用问题1 0 5与相关规范的关系 总则 1 本指南用到而已有规范未列到的术语和符号 术语和符号 2 3 1一般规定明确多年冻土地区公路选线的指导思想和原则 宁填勿挖 重视环境保护 3 2公路选线的技术和方法3 3高海拔多年冻土区公路线性指标 路线 3 指导思想 宁填勿挖 冻土融化是冻土工程病害的最主要原因 多填少挖具有避免扰动冻土环境 保护冻土覆盖层的积极作用 靠山侧挖方基地发生条带状热融 波及路面发生纵向裂缝 斜坡高含冰量冻土融化 导致滑塌现象 选线阶段应予以回避 斜坡高含冰量冻土融化 导致滑塌现象 选线阶段应予以回避 路线 3 重视环境保护 多年冻土地区生态环境脆弱 植被恢复非常困难 应特别强调环境保护工作 大面积铲除植被后发生融沉 只得改道 大开挖引起融冻泥流 大面积铲除植被后发生融沉 路线 3 线形指标选用随海拔升高 驾驶员血氧含量减少 反应时间要比正常情况下增长 高海拔地区停车视距 路线 3 4 1一般规定勘察要求4 2工程地质勘察阶段和要求4 3勘察设备与实验仪器4 4工程地质勘探与取样4 5工程地质分区 冻土三级分区 4 6工程地质评价土体冻胀和融沉特性评价冻土工程地质条件评价不良冻土现象评价对生态环境影响评价 工程地质勘察 4 冻土工程地质分区 可根据地貌条件 冻土分布和特征及冻土物理力学指标进行分区 反映冻土工程地质条件和场地复杂程度 勘察场地复杂程度 工程地质勘察 4 工程地质勘察与取样工程地质勘察适宜的时间应有利于工作 又不至于过多影响冻土环境 冻土地质坑探 冻土岩芯 工程地质勘察 4 5 1一般规定5 2设计原则 保护冻土 主动冷却 综合治理 控制融化速率 预融冻土 5 3路床5 4路堤设计5 5低填浅挖及零断面结构设计5 6路堑设计5 7路基防排水设计 5 8挡土墙设计5 9过渡段路基设计5 10取 弃土场设计 一般路基设计 5 路基防排水考虑地表水对多年冻土的不利影响 采取措施疏导地表水 做好路基排水防护设计 地表水入渗 改变冻土温度 多年冻土融化 诱发病害 排水不良形成积水导致基地融化 路堑积水加速底部融化 排水沟排水不畅导致基地融化 设置排水通道 设置防水护坡 一般路基设计 5 路基高度多年冻土地区新建路基设计高度应大于最小填土高度 零填路基在道路运营1年后即发生病害 低填路基 随路基高度增加 冻害时间有所延缓 中等高度路基 1 4 2 0m 一般在运营2 3年后发生冻害 冻土路基病害与路基高度存在一定关系 一般路基设计 5 路堑设计应遵循保护多年冻土的原则进行路堑设计 未采取保护措施的冻土挖方路堑 在施工后1年内发生的热融沉陷 一般路基设计 5 6 1一般规定依据冻土地温选择路基形式6 2隔热层路基隔热材料的技术要求隔热层设置厚度隔热层埋设深度6 3片块石路基块石粒径的选择块石层的铺筑厚度块石层的铺筑位置 6 6通风管路基通风管管径及壁厚通风管间距通风管埋深适用状况6 5热棒路基热棒自身参数的确定合理埋深的确定 特殊结构路基设计 6 隔热层路基适用于低温多年冻土路段 特殊结构路基设计 6 片块石路基可用于高温冻土区地下泉水发育或地表径流较发育的区段 也可用于治理高含冰量区段融化夹层发育所引发的路基病害 特殊结构路基设计 6 通风管路基可用于路基高度大于2 0m的高温高含冰量多年冻土路段 特殊结构路基设计 6 热棒路基可用于极高温多年冻土区或冻土退化区 或用于治理由于融化盘偏移所引起的路基不均匀沉陷 纵向裂缝等病害 特殊结构路基设计 6 7 1一般规定7 2结构组合设计结构层结构组合7 4基层 底基层7 3 1半刚性材料7 3 2粒料类材料 7 3沥青面层普通沥青混凝土改性沥青混凝土7 5垫层垫层设置要求宜采用粒料 厚度宜大于20cm 沥青路面设计 7 沥青面层材料的选择多年冻土区气温低 降温速率快 昼夜温差大 日照强烈 紫外线辐射强烈 冻土路基不均匀变形等特殊使用条件 选用沥青混合料的技术要求重点应强调抗低温和老化性能 沥青路面设计 7 沥青混合料的配比沥青混合料宜采用骨架 密实结构 且混合料的沥青用量宜在室内试验确定的最佳沥青用量基础上增加0 5 0 8个百分点 以提高面层沥青混合料的低温抗裂性和抗冻特性 沥青路面设计 7 8 1一般规定适用的范围 设计原则 桥涵结构形式选择的依据等 8 2桥位设计中应考虑的主要因素 具体参数 尺寸的选择 8 3桥梁上部结构上部结构的一般要求 提出优化的结构形式 8 4桥梁基础桥梁基础处理的基本原则 提出各类桩基的适用条件 8 5桥梁基础及下部抗冻防护提出寒区桩基础抗冻防护的基本要求及形式 提出稳定性验算方法及阈值 8 6涵洞结构设计提出涵洞形式选择的基本要求及具体设计参数 8 7涵洞基础涵洞基础处理的要求及措施 8 8涵洞进出口涵洞进出口形式的选择及具体设计参数 桥涵设计 8 桥涵地基设计原则融沉 强融沉地段 桥涵地基宜采用保护冻土的设计原则 不融沉和弱融沉地段 桥涵地基宜采用容许融化的原则 基础埋深应满足基地强度 稳定性验算和冻拔力的要求 桥台与基础埋设过浅 多年冻土融化 大桥两头逐年下沉 两年后 大桥南 北段下沉 已成险桥 旧桥冻拔破坏 新桥加大基础埋深 并换填地基土 冻胀推力使桥台倾倒 梁板折断 桥涵设计 8 金属波纹管涵金属波纹管涵作为柔性结构涵 较适合大变形和不均匀变形地基使用 运营多年的金属波纹管涵 运营多年的金属波纹管涵 桥涵设计 8 9 1一般规定对施工前准备工作的要求多年冻土地区路基施工的一般原则多年冻土地区路基施工季节的选择9 2路堤施工路基施工的基本要求路基填料与压实度的要求排水与附属设施 9 3路堑施工路堑施工基本要求开挖与换填边坡保温防护9 4隔热层铺设施工准备层下填料的压实隔热层铺设层上填料的压实 路基施工 9 9 5片块石路基施工块石粒径的选择块石的填筑方式块石的整平与碾压9 6通风管安装施工准备基地处理路堤填筑沟槽开挖铺设安装管顶路堤填筑 9 7热棒安装施工准备钻孔吊装回填及现场清理9 8防护及排水工程施工准备施工季节 路基施工 9 冻土路基填料路基填料不良 路基压实度不够或压密不均匀将会造成冻融变形差 路基施工 9 路基施工期积水路基施工中造成路基侧向人为积水 或原积水坑没有在施工中处理与排除 积水浸泡引起路基边坡与路肩坍塌 路基施工 9 保温板路基施工隔热层施工时 施工机械不能直接碾压隔热板 应按照设计的最小压实度进行填料摊铺 达到最小压实厚度要求后再用机械压实 路基施工 9 片块石路基施工片块石应选择无风化 裂纹的石料 采用重型振动压路机碾压 边坡宜采用人工码砌 重型振动压路机碾压 挖掘机施工 平整边坡 路基施工 9 通风管安装宜采用人工或小型起重设备安装 安装应平顺 避免碰撞接口 损坏通风管 路基施工 9 热棒安装热棒吊装时严禁压伤或擦伤热棒及上部翅片 吊装结束后 及时用砂土回填 路基施工 9 10 1一般规定针对多年冻土地区环境特点 提出路面施工特殊规定 10 2材料技术要求重点对高标号沥青及改性沥青 沥青粘附性提出要求 10 3沥青混合料面层施工混合料配合比设计系统提出多年冻土地区混合料配合比设计方法及各项性能指标 混合料拌和 混合料运输混合料碾压10 4半刚性材料基层 底基层10 5粒料类材料基层 底基层 沥青路面施工 10 路面施工条件温度低 施工期短 碾压成型困难 养生条件有限 路面摊铺温度普通沥青混合料应在130 以上 改性沥青混合料摊铺温度应在140 以上 沥青路面施工 10 11 1一般规定11 2钢筋11 3混凝土灌注与养生11 4基坑开挖11 5钻孔灌注桩施工11 6钻孔插入桩施工11 7钻孔打入桩施工 11 8钻孔扩底桩施工11 9墩台11 10涵洞11 11梁板预制与安装11 12桥涵拼装结构接头施工11 13防水层及沉降缝11 14附属工程 桥涵施工 11 桥梁施工应选择抗冻融作用效果优良的水泥和配方 加强混凝土现场的保温 保湿养护工作 现浇墩台的保湿防冻 桥梁桩基施工 桥涵施工 11 涵洞施工 钢筋混凝土箱型涵施工 圆管涵施工 钢筋混凝土箱型涵施工 桥涵施工 11 12 1一般规定12 2冻土环境保护多年冻土生存环境保护减少水对多年冻土的影响合理施工工序12 3水土保持水土保持原