[分享]多年冻土路基保温——守护“天路”的温度

发表于2018-04-27     720人浏览     1人跟帖     总热度:164  

随着我国冻土区铁路建设的不断推进,多年冻土区如青藏铁路,季节性冻土区如哈大、哈齐高铁,我国冻土地区铁路路基抗冻融措施取得了长足的进展。延续上期推文的内容,本期将以青藏铁路为例,介绍多年冻土区铁路针对温度这一冻胀要素而采取的路基保温措施。

多年冻土区土壤长期处于冻结状态,在冻土区建设铁路,施工过程必然会破坏其原有冻土,路基填筑也会降低外界冷量向多年冻土层的输入,进而破坏多年冻土的热平衡,导致冻土融沉。路基融沉问题是多年冻土区路基病害的主要原因。因此,在多年冻土区铁路路基工程中,解决冻融问题的思路是保护该区原有冻土,通过技术手段减少施工过程和工程构筑物对冻土原冻结状态的扰动。

“青藏铁路成败的关键在路基,路基成败的关键在冻土,冻土的关键问题在融沉”,这是青藏铁路冻土研究专家的共识。其建设过程中,确立了“主动降温、冷却地基、保护冻土”的原则,采用的保温措施有以下三种。

(1)片石气冷路基、通风管路基:片石气冷路基是在路基垫层之上设置一定厚度和空隙度的片石层,因片石层上下界面间存在温度梯度,引起片石层内空气对流,利用高原冻土区负积温量值大于正积温量值的气候特点,加快了路基基底地层的散热,取得了降低地温、保护冻土的作用。通风管路基是在路基内横向埋设水平通风管及自动温控风门,冬季冷空气在管内对流,增强了路基填土的散热强度,提高冻土稳定性,夏季温度较高时,风门会自动关闭,以避免夏季热量的涌入。

多年冻土路基保温——守护“天路”的温度-Snap8

青藏铁路通风管路基(图片来源:了不起的中国制造)

(2)碎石(片石)护坡(道)措施:在路基一侧或两侧堆填碎石或片石,形成护坡或护道。原理与片石气冷路基相似,利用空气对流作用,增强地层寒季的散热,减少了暖季的传热,以达到保护冻土的效果。同时,可通过改变路基阴阳坡面上的护坡厚度,调节路基基底地温场的不平衡性,来解决多年冻土区路基阴阳坡差异造成的不均匀变形。


多年冻土路基保温——守护“天路”的温度_1

片石气冷路基与碎石护坡(图片来源:孙永福.青藏铁路多年冻土工程的研究与实践)

(3)热棒措施:热棒也叫无芯重力热管和两相封闭式虹吸管,是利用管内介质的重力作用和气液转换,依靠冷凝器和蒸发器之间的温差,通过对流循环来实现底层热量向上层传递。寒季,热棒自动开始工作,土中热量使管内液体蒸发到顶部,通过散热片将热量传递给空气,液体冷却液化后再流回下部,从而使冻土保持冻结状态;暖季,管内介质由液体变为气体,聚集在热棒上部,热棒停止工作,因此热棒具有单向导热性,不会将大气中的热量带入路基。 

多年冻土路基保温——守护“天路”的温度_2

热棒(图片来源:了不起的中国制造)

经过多年发展,尤以高寒区青藏铁路的建成通车为标志,我国寒区铁路建设已达到世界先进水平。“挑战极限,勇创一流”的青藏铁路精神激励着一代又一代铁军学子,以严谨的态度、刻苦的精神、创新的意识从事科学研究及工程技术领域,投身于祖国的铁路事业。



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 发表于2018-04-27   |  只看该作者      

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河北 秦皇岛 | 建筑施工

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