抗冻技术13资料.ppt

浅谈多年冻土地区的路基施工 熊威 水电二班 2011510274 一、冻土的概念 在高纬度和高海拔地区，气候严寒，地面以下一定深度的地温，经常保持在0℃以下，含冰的土持续三年或三年以上不融化，称为多年冻土。 在多年冻土地区的地表往下一定深度的土层（一般3m以内），暖季融化，寒季冻结，随季节而变化，循环不已，此土层称为季节融冻土层，多年冻土与季节融冻层的交界处称为多年冻土的上限。季节融冻层能保持多年冻土层的顶面经常处于负温状态，使其有一个较稳定的上限，所以这个季节融冻层是天然的保温层。如果破坏了它，或在上面加土覆盖，都将引起多年冻土的上限温度升高或降低。在路基施工中，总要改变这季节融冻层的状态，融冻层改变后，常以人工保温层来恢复原有的温度，防止可能产生的冻害。 二、施工基本原则 在路基工程中破坏了多年冻土的热平衡条件后，常用人工建筑材料保持多年冻土的冻结，叫做保温法。 在多年冻土地区的边缘，若多年冻土层不厚，温度高而不稳定，则挖除冻土，使路基坐落在可靠的基底上，叫做破坏冻土法。 治水有防止地表水渗入结构物地基（地面排水、挡水埝和保温防融），阻拦地下水向结构物地基附近聚集（截水沟）。减少冻胀量和融沉量。 三、施工注意事项 1、多年冻土地区气候寒冷，有利于施工季节短，精心组织。 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。 3、施工过程中注意路基排水。 4、注意临时保温。 5、注意保护环境。 * * 天然地面 天然多年冻土上限 上限附近冰层 季节融化层 多年冻土层 太阳辐射 【冻土区筑路技术问题难度】自然条件的变化（气温升高）和工程活动热影响，使多年冻土发生变化（地温升高、上限变化），体现在工程上就是冻胀融沉变形影响工程建筑物的稳定。 【冻土区筑路技术核心】通过相应的工程结构和工程措施控制多年冻土层温度，控制多年冻土的活动层（季节融化层）变化，从而控制活动层的冻胀融沉变形，使其上工程建筑物在运营过程中的变形控制在允许范围内。 因此，控制冻胀融沉变形是冻土区筑路技术的核心问题。 天然地面 多年冻土上限 多年冻土上限附近冰层 太阳辐射 季节融化层 多年冻土层 多年冻土上限 在多年冻土区修建铁路的原理： 天然条件下季节融化层好像一层保温层，保护着多年冻土处在冻结状态 修建铁路路基时，压实地表或铲掉植被、路堤填土或其他结构形式，均改变了原来季节融化层保温效果，有可能使多年冻土发生三种变化： 1上限下移，2上限基本不变，3上限上升。上限下移造成较大冻胀融沉变形。 修建铁路采取各种措施，使多年冻土上限不下移，保证工程建筑物稳定 修建铁路后可能发生三种情况：1.上限下移，2.上限基本不变，3.上限上升 上限下移 上限基本不变 上限上升 天然条件下季节融化层类似保温层 遮阳板结构 片石气冷边坡和护道 遮阳棚路基 热棒路基 病害整治主要工程技术 块石层冷却地基原理 Cold（冷） Warm（热） 碎石层边坡冷却地基原理 三. 主动冷却地基土体的工程结构 片石层顶部温度低于底部－对流蓄冷 片石层顶部温度高于底部－接触热传导 片石空隙阻止热量向下 总体类似热开关或热二极管作用，年度 热量收支冷量积累占优 碎石层外部温度低于底部－对流蓄冷 碎石层外部温度高于底部－接触热传导 碎石层边坡沿坡面的烟囱效应 总体类似热开关或热二极管作用，年度 热量收支冷量积累占优 块石路基原理 片石气冷路基结构 【片石气冷路基效果】与普通路基相比，通过基底传入地基土体冷量大2－4倍。由于片石层的应力扩散作用，还能有效的抑止路基变形，而几何尺寸不对称片石层可以减少横向变形差异。 【碎石边坡路基效果】具有与片石层一样的冷却效果，另外减少了通过边坡传递的太阳辐射热，减少了各种自然因素对边坡的侵蚀。 【片石气冷+碎石护坡路基效果】集其他两种之优点，效果更好 1.片石气冷路基 2.片石层+碎石护坡路基 3.碎石边坡路基 块石层路基试验段 碎石层边坡实景 青藏铁路片石气冷路基结构的应用及效果 块石层路基施工 块石层路基实景 楚玛尔河地区片石气冷路基+碎石护坡 热棒路基原理 热管（热棒）技术是60年代初发展起来的一种广泛用于土木工程中的冷冻技术。它无需外加动力源，实际上是一种无芯重力式热管。热管（热棒）路基，他的特点在于充分利用自然能源，在温差作用下驱动内部制冷工质的汽液两相对流循环，通过蒸发段蒸发吸热作用降低周围冻土温度，增加冻土本身的冷储量，提高冻土的热稳定性。 热棒作用原理 重力、温差驱动、无源制冷。工作条件：环境温度