青藏铁路路基工程施工技术设计

1、青藏铁路路基工程施工技术设计工程概述主要技术标准组织施工设计总结目录CONTENTS一、工程概述一、工程概述u 青藏铁路东起青海西宁，南至西藏拉萨，全长1956千米。其中，西宁至格尔木段814千米已于1979年铺通，1984年投入运营。格拉段东起青海格尔木，西至西藏拉萨市，全长1142千米，其中新建线路1110千米，于2001年6月29日正式开工。途经纳赤台、五道梁、沱沱河、雁石坪，翻越唐古拉山，再经西藏自治区安多、那曲、当雄、羊八井到拉萨。u 青藏铁路经过连续多年冻土区约550km。冻土在冻结状态下体积冻土在冻结状态下体积膨胀，到夏季则冻土融化体积缩小。在这两种现象的反复作用下，膨胀，到夏季

2、则冻土融化体积缩小。在这两种现象的反复作用下，道路或房屋的基底就会出现破裂或者塌陷。道路或房屋的基底就会出现破裂或者塌陷。青藏高原纬度低、海拔高、日照强烈、地质构造运动频繁，其多年冻土的复杂性和独特性举世无双。青藏铁路冻土攻关借鉴了青藏公路、青藏输油管道、兰西拉光缆等大型工程的冻土施工经验，并探讨和借鉴了俄罗斯、加拿大和北欧等国的冻土研究成果。中国科学家采取了以桥代路、片中国科学家采取了以桥代路、片石通风路基、通风管路基、碎石和片石护坡、热棒、保温板、综合石通风路基、通风管路基、碎石和片石护坡、热棒、保温板、综合防排水体系等措施，防排水体系等措施，冻土攻关取得重大进展，青藏铁路的冻土研究基地已

3、成为中国乃至世界上最大的冻土研究基地。二、主要技术标准二、主要技术标准1.铁路等级：铁路等级：、级混合标准，线下工程级混合标准，线下工程级标准，开级标准，开通速度在多年冻土区通速度在多年冻土区100km/h，非多年冻土区段有条件，非多年冻土区段有条件的达到的达到120km/h。2.正线数目：单线。正线数目：单线。3.最小曲线半径：最小曲线半径：800m，个别困难地段：，个别困难地段：600m。4.最大坡度：最大坡度：20。5.牵引种类：内燃，预留电气化条件。牵引种类：内燃，预留电气化条件。6.机车种类：暂定机车种类：暂定DF8型。型。7.牵引质量：牵引质量：2000t。8.到发线有效长度：到发

4、线有效长度：650m，预留，预留850m。9.闭塞类型：自动站间闭塞。闭塞类型：自动站间闭塞。 铁路等级铁路等级是技术等级和社会等级的综合，根据铁路线在铁路网中的作用、性质和远期客货运量，以及最大轴重和列车速度等条件，对铁路划定的级别。 连结车站并贯穿或直股伸入车站的线路为正线正线。 闭塞闭塞指列车进入区间后，使之与外界隔离起来，区间两端车站都不再向这一区间发车，以防止列车相撞和追尾。三、组织三、组织施工设计施工设计研究多年研究多年冻土冻土制定施工制定施工计划计划冻土的特征和分类路基设计原则多冰，少冰冻土地段高含冰量地段多年冻土的特征和分类多年冻土的特征和分类路基设计原则路基设计原则u 保护多

5、年冻土原则（低温稳定区、低温基本稳定区）低温稳定区、低温基本稳定区）：指采用该原则设计的路基在规定的使用年限内，能保持热稳定性，即人为上限适控制在规定范围之内，保持冻土出去冻结状态。u 控制融化原则（高温不稳定区高温不稳定区）：某些区域多年冻土生存条件脆弱，气候波动有可能改变其状态，在施工和运营期间难以保证或没有必要保持多年冻土完全冻结状态。u 挖出高含冰量多年冻土/以桥代路（高温极不稳定区高温极不稳定区）：此区段多年冻土受各种影响，基本上没有抵抗气温升温的能力，收到气候波动的影响较易从负温变成正温，或在零度等温线处摆动，使冻土稳定在冻结状态较为困难，可能形成不衔接的冻土和融区，工程稳定性差。

6、路基施工设计路基施工设计1 1、多冰，少冰冻土路段：原则上按照非、多冰，少冰冻土路段：原则上按照非多年冻土地区路基设计多年冻土地区路基设计2 2、高含冰量冻土地段、高含冰量冻土地段3 3、挡护工程、挡护工程4 4、取、弃土场设置、取、弃土场设置2.12.1路堤设计路堤设计 青藏铁路修筑过程中，路基高度是不断地随地形而变。尽管路基是地面上的一条具青藏铁路修筑过程中，路基高度是不断地随地形而变。尽管路基是地面上的一条具有几何形状的冷结构物，在增设的路基高度不足以补偿因改变原地表的性状时，路基有几何形状的冷结构物，在增设的路基高度不足以补偿因改变原地表的性状时，路基下的热量平衡状态被破坏，出现吸热大

7、于放热现象，多年冻土融化，上限下降。当采下的热量平衡状态被破坏，出现吸热大于放热现象，多年冻土融化，上限下降。当采用通风管、碎块石等受到限制、而采用热桩使工程造价提高的情况下，在路基的某部用通风管、碎块石等受到限制、而采用热桩使工程造价提高的情况下，在路基的某部位铺设一层工业保温材料，就可以阻隔太阳辐射的热量下传，相对地在一定的年限内位铺设一层工业保温材料，就可以阻隔太阳辐射的热量下传，相对地在一定的年限内保持多年冻土上限地热平衡状态，达到保持路基下多年冻土的稳定。保持多年冻土上限地热平衡状态，达到保持路基下多年冻土的稳定。2.22.2片石通风路堤片石通风路堤 青藏铁路属于冷结构的建筑物，青藏

8、铁路属于冷结构的建筑物，但路基修筑改变了原地面的性状，但路基修筑改变了原地面的性状，以及气候转暖的影响，亦可能改以及气候转暖的影响，亦可能改冻土冻结的温度场，使冻土融化，冻土冻结的温度场，使冻土融化，上限下降，引起路基下沉。为此，上限下降，引起路基下沉。为此，多年冻土建筑地基的设计原则中，多年冻土建筑地基的设计原则中，采用物理和工程结构措施，保持采用物理和工程结构措施，保持地基土在建筑物运营期间处于冻地基土在建筑物运营期间处于冻结状态，或者控制冻土地基的融结状态，或者控制冻土地基的融化速率，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许变形范围。物允许变形范围。2.32.3以桥代路以桥

9、代路青藏线某段位于高温极不稳定区、高含冰量冻土地段,部分段落分布含土冰层及厚层地下冰,据钻孔揭示地下冰最大厚度7m,该段相邻既有青藏公路变形较严重,此处铁路设计采取11.7km的旱桥通过,取得很好的效果。 线路位于高温极不稳定区线路位于高温极不稳定区,并为高含冰量冻并为高含冰量冻土土;当当1.5倍天然上限范围内的沉降量大于倍天然上限范围内的沉降量大于30cm,且且1.5倍上限以下仍为高含冰量冻土倍上限以下仍为高含冰量冻土;相相邻地段公路病害严重邻地段公路病害严重,路基工程处理极为困难路基工程处理极为困难时时,可考虑以桥代路。可考虑以桥代路。清水河特大桥清水河特大桥最高的铁路最高的铁路青藏铁路线

10、上最长的青藏铁路线上最长的“以桥代路以桥代路”工程工程清水河特大桥清水河特大桥可可西里高寒缺氧，植被稀少，生态脆弱。同时这里处于高原多年冻土地段，冻土厚度达20多米，且含冰量高，给修建青藏铁路增加了不少难度。为了解决高原冻土区施工难题和保护好自然保护区 ，青藏铁路勘察设计的专家们采取了“以桥代路”的措施。以桥代路解决了高原冻土地带路基稳定的问题，同时，大桥各桥墩间的1300多个桥孔还为藏羚羊等野生动物提供了自由迁徙的通道。路堤和路堑路堤和路堑1、路堤指的是比原地面、路堤指的是比原地面高出许多的堤岸式路面，高出许多的堤岸式路面，即高于原地面的全部用岩即高于原地面的全部用岩土填筑而成的路基。土填筑

11、而成的路基。2、路堑是指全部在原地、路堑是指全部在原地面开挖而成的路基或低于面开挖而成的路基或低于原地面的挖方路基。路堑原地面的挖方路基。路堑开挖后破坏了原地层的天开挖后破坏了原地层的天然平衡状态，其稳定性主然平衡状态，其稳定性主要取决于地质与水文条件，要取决于地质与水文条件，以及边坡深度和边坡坡度。以及边坡深度和边坡坡度。 2.42.4路堑设计路堑设计 多填少挖是多年冻土地区选线的主要原则。多年冻多填少挖是多年冻土地区选线的主要原则。多年冻土地区尽可能避免修筑路堑。但因地形地貌的限制土地区尽可能避免修筑路堑。但因地形地貌的限制,线线路平纵断面的要求路平纵断面的要求,少数穿越多年冻土地段的路堑

12、仍然少数穿越多年冻土地段的路堑仍然难免。根据保护多年冻土的设计原则难免。根据保护多年冻土的设计原则,对路堑基底和边对路堑基底和边坡后高含冰量冻土需挖除换填坡后高含冰量冻土需挖除换填,设保温层。换填厚度可设保温层。换填厚度可根据计算确定根据计算确定,并考虑填料换填系数。堑顶进行保温处并考虑填料换填系数。堑顶进行保温处理理,采用包角形式采用包角形式,并平铺复合土工膜隔水层。并平铺复合土工膜隔水层。3.3.挡护工程挡护工程路基坡面防护：为了防止路基坡面溜坍等病害所采取的防护加固措施。a.易风化岩石路堑边坡坡面采用喷混凝土或挂网喷射混凝土防护。b.路堤边坡采用干砌片石或拼装式骨架护坡防护。挡土墙：指支

13、承路基填土或山坡土体、防止填土或土体变形失稳的构造物。a.结合地形、地温、地质条件,为减少深挖陡填及路基与其它建筑物干扰,地面横坡较陡、路堑边坡高度H6m地段,考虑设置挡土墙。b.挡土墙采用轻型、拼装化结构,如“L”型、桩板式挡土墙等。挡土墙墙背设置隔热保温层,换填颗粒土等措施,以保护多年冻土和防止冻胀。隔热层厚度和换填厚度通过计算确定。c.挡土墙基础的埋置深度不小于当地天然上限的1.11.3倍,并置于弱冻胀土中或非冻胀土中。d.度地震区挡土墙高度不超过12m;度地震区挡土墙高度不超过10m。e.圬工强度等级较一般地区提高一级。4、取、弃土场设计、取、弃土场设计 多年冻土区遵循分段集中取土的原

14、则多年冻土区遵循分段集中取土的原则, ,严禁乱挖乱取严禁乱挖乱取, ,有有条件时尽量取粗颗粒土作填料。严禁对地面做大面积剥离。条件时尽量取粗颗粒土作填料。严禁对地面做大面积剥离。多年冻土地段取土坑应尽量远离滑坍体。下列地方严禁设取多年冻土地段取土坑应尽量远离滑坍体。下列地方严禁设取土场土场: :高含冰量冻土地段高含冰量冻土地段; ;植被发育的湿地。取土坑植被发育的湿地。取土坑( (场场) )距路距路基坡脚基坡脚200m200m以远。尽量在有山包、丘包、基岩出露的地段、以远。尽量在有山包、丘包、基岩出露的地段、地表无植被的融区、河滩谷地上设取土场。对取后的取土坑地表无植被的融区、河滩谷地上设取土场。对取后的取土坑( (场场) )进行平整进行平整, ,必要时覆盖必要时覆盖, ,防止荒漠化或水土流失。防止荒漠化或水土流失。四、总结四、总结 铁路设计人员借鉴了青藏公路、青藏输油管道、兰西拉铁路设计人员借鉴了青藏公路、青藏输油管道、兰西拉光缆等大型工程的冻土施工经验，并探讨和借鉴了俄罗斯、光缆等大型工程