０ ２年 ６ ） 第２ １ （ ３月 ３期 总 １２铁道工程学报 Ｍ ａ ２０１ ｒ ２ Ｊ ＲＮＡＬ ０Ｆ ＲＡＩ ＷＡＹ ０Ｕ Ｌ ＥＮＧ Ｎ ＲＩ ＯＣＩ Ｙ Ｉ ＥＥ ＮＧ Ｓ ＥＴ Ｎ ． （ ｅ．６ ） Ｏ ３ Ｓｒ１２ 文章 编 号 ：０ ６— １ ６ ２ １ ）３— ０ ６— ４ １０ ２ ０ （ ０ ２ ０ ０ ２ ０ 青 藏 铁 路 多年 冻 土 区路 基 热 防 护 工 程效 果 分 析 牛东兴料 李 勇 韩 龙 武 （ 中铁 西北科 学研 究院有 限公 司 ， 兰州 ７００ ） ３００ 摘要 ： 研究 目的 ： 国青藏铁路 的修建充分 考虑了对多年 冻土的保护 ， 路基热 防护措施 中采用 了热棒路基 ， 我 在 碎 （ 石护坡 、 片） 块石护坡 、 片石气冷等关键技术 。文章 对青藏 铁路各 种路基 新结 构 的地 温进 行研究 ， 过地 通 温值计算得 出最大融化深度 ， 各年最大融化深度 的对 比分析 ， 从 研究 这些措施对保护多年冻 土 ， 保证线路安全 的作 用 。 研究 结论 ： 通过对实测数 据的分析得出热防护措施 能使路 肩下最大融化深度 减小。路 基新 结构 的应用对 保护多年冻土 、 降低地温 、 稳定路基是有效 的。 关 键 词 ： 藏 铁 路 ； 年 冻 土 ； 护措 施 ； 程 效 果 ； 棒 青 多 防 工 热 中 图 分 类 号 ：Ｕ ４ Ｔ ４３ 文献 标 识 码 ： ＡＡｎａ ｙ ｉ ｆＥｎ ｉ ｅ ｒ ｎ ｆｅ ｔｏ ｅ ｔＳ ｆ ｇ ａ ｄ ｉ ｒ ａ ｒ ｓ ｇ ｏ ｓ ａ ｏ ｇ ｌ ｓｓ ｏ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ Ｅｆ ｃ ｆＨ ａ ａ ｅ ｕ ｒ ｎ Ｐｅ ｍ ｆ ｏ ｔＲｅ ｉ ｎ ｌ ｎ Ｑｉｇ ａ —Ｔ ｂ ｔ ｉ ａ ｎ ｈ ｉ— ｉｅ ｌ ｙ Ｒａ ｗＮＩ Ｄｏ Ｕ ｎｇ — ｘ ｎｇ，ＬＩ Ｙｏｎ ｉ ｇ， Ｈ ＡＮ ｎｇ — ＷＵ Ｌｏ（ ｏｔｗ ｓ Ｒ ｓａｃ ｎｔｕｅＣ ．Ｌｄｏ ｈｎ ａ ｗ ｙＥ ｇ ｅｒ ｇＣ ｒｏａ ｏ ，ａ ｚｏ ， ａ ｓ ３ ０ ０ Ｃ ｉ ） Ｎ ｒ ｅｔ ｅｅ ｒ Ｉｓ ｔｔ ｏ ｔ ｆ ｉａＲ ｉ ａ ｎｉ ｅｉ ｏｐ ｒ ｉｎ Ｌ ｎｈ ｕ Ｇ ｎｕ７ ０ ０ ， ｈｎ ｈ ｈ ｉ Ｃ ｌ ｎ ｎ ｔ ａＡ ｓｒｃ ： ｓａ ｃ ｕ ｐ 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ｓ ｒ ａ ｎ ｓ ａ ｅ ｓ ｄ ｏ ｈ ｎ ｌ ｓｓ ｏ ｈ ａ ａ ｃ ｎ ｌ ｅ ｈａ ｈ ｈ ａ ｅ ｓ ａ ｕ ｅ ｃ ｎ ｍｉ ｉｈ ｍａ ｉ ｘ ｍｕｍ ｈ ｗｅ ｅ ｔ ｎ ｒｓ ｏ ｄ ｒ Ｔｈ ｐ ｌｉ ｆｔ ｅ ｒ ａ ｅ ｅ ｓｒ ｃ ｕ ｅｃ ｎ ｐ ｏ ｅ ｔｐ ｒ ａｒ ｓ ，ｄ ｂａ ｅ ｇ ｏ ｄ ｔ ａ ｄ ｄ ｐ ｈ ｕ ｄｅ ｈ ｕｌ ｅ ． ｅ ａ ｐ ｙｎｇｏ ｈ ｏ ｄｂ ｄ ｎ ｗ ｔ ｔ ｒ ａ ｒ ｔｃ ｅ ｆ ｏ ｔ ｅ ｓ ｒｕｎ ｕ ｍ ｔ ｍｐ ｒ ｔ ｒ ｎ ｋ ｈ ｏ ｄ ｄ ｓａ ｉ ｚ ｔｏ ｅ ｅ ａ ｕ ｅ ａ ｄ ｍａ ｅ ｔ ｅ ｒ ａ ｂｅ ｔ ｂ ｌ ａ ｉｎ． ｉＫｅ ｏ ｄ ： ｉｇａ —Ｔｂ ｔ ａ ｗ ｙ ｐ ｒ ａｒｓ； ｅ ｓ ｅｓｒ ； ｎ ｉｅｒ ｇｅ ｅｔ ｔｅ ａ ｐｐ ｙ ｗ ｒ ｓ Ｑ ｎｈ ｉ ｉｅ ｒｉ ａ ；ｅ ｆ ｏｔ ｆｎｅｍ ａｕｅ ｅ ｇｎｅｉ ｆ ｃ ； ｈ ｒ ｌ ｉｅ ｌ ｍ ｎ ｆ ｍ １ 概 述 举 世 瞩 目的青 藏 铁 路 已 于 ２ ０ ０ ６年 ７月 １日开 通 试运营， 并且 在 多 年冻 土 区地段 达 到 了 １ ０ｋ ／ ０ ｍ ｈ的速 １ １ ７ ｍ，Ｉ区 （ 温 极 不 稳 定 多 年 冻 土 亚 区 ， 平 ０ ．０ｋ 高 年均地 温 Ｔ 一０ ５ｌ １９ ７ ｍ，Ｉ （ 温 不 稳 定 ｃ≥ ． ｃ ９ ．５ｋ Ｉ区 高 Ｃ） 多年 冻 土亚 区 ， ． 一１０℃ ≤年平 均 地 温 。 一 ． ℃ ） ＜ ０５ ７ ．０ｋ １区 （ ４５ ｍ， Ｉ 低温 基本 稳 定多 年 冻土 区 ， ２０ｏ 一 ． Ｃ≤ 年平 均地温 。 一１０ｏ １０ ７ ｍ， ≤ ． Ｃ） １．１ｋ １ （ 温稳 定 Ｖ区 低度 ， 在世 界各个 存 在 多 年 冻 土 的 国家 的 铁 路 运 营史 这 上是罕见 的， 现 了“ 界一 流高原 铁路 ” 建设 目 实 世 的 标 。青藏 铁 路 有 ５６ｋ 通 过 多 年 冻 土 区 ， 中融 区 ４ ｍ 其收 稿 日期 ：０ １— ９—３ ２１ ０ ０多年冻 土 区， 年平均 地温 。 ＜一２０ ｃ ）９ ７ ｍ， ． 【 ５．４ ｋ ＝ Ｉ一Ⅳ 区中高 含 冰 量 地 段 为 ２３ １ ｍ， 含 冰 量 地 ２ ．６ｋ 低作者简介 ： 牛东兴 ，９ １年 出生 ， ， １８ 男 工程 师。 第 ３期 牛东兴李勇 韩龙武 ： 青藏铁路多年冻 土区路基 热防护工程效果分析 ２ ７段为 ２ １４ ｍ 。 ２ ． ８ｋ 基 工程 的病 害率 可 达 ２ ％ ～ ０ ， 至更 高 。 ０ ４％ 甚 ２ 国 内外 多年 冻 土 区 的铁 路 工 程 国外 多 年冻 土 区铁 路 主 要 集 中在 俄 罗斯 、 拿 大 加３ 青藏铁路特 殊路基 结构 路 基是 铁路 线 中最重 要 的组成 部分 之一 。路 基状 态 的完 整 与路基 结构 的稳 定是 关 系到铁 路建 设质 量与 列 车安 全 运行 的关键 ， 因此铁 路路 基在 整个设 计 、 施工 和美 国。俄罗斯于 １９ 年开始修建第一条西伯利亚 ８５ 大铁 路 ， 即后 贝加 尔 铁路 。该 线全 长 ９４ ６ｋ 穿越 多 ４ ｍ， 年冻 土地段 ２２０ｋ ０ ｍ。２ 纪 ７ ０世 ０年代 ， 开始 修 建第 又二条西 伯利 亚铁 路 ， 贝阿铁 路 。该 线全 长 ３５０ ｋ 即 ０ ｍ，及 运 营过 程 中应 受 到充分 的重视 。 保持青藏铁路多年冻土区路基稳定 的重要原则就 是采用主动降温与被动降温的工程结构来防止热量进 入 路基 土体 中和路 基地 基 中 ， 以保 持 多 年 冻 土 区路 基 的稳定 ， 即保护多年冻土 ， 避免其融化 ， 这样也就保护 了路基本身 ， 使其具有足够的稳定性。 路 基 土体 发生 的冻融 过 程 与 天 然 土体 类 似 ， 只不 过由于路基填土改变了原来天然地面的散 热特征 ， 路 基 特殊 结 构 （ 片 石 气 冷 路 基 ） 融化 过 程 向 多年 冻 如 使土 的散 热 受阻 ， 冻结 过程 中多年冻 土 向上 的散热 加速 ， 通 过多 年冻 土地 段 长约 ２５ ０ｋ ０ ｍ。别 尔卡 基特 一托 莫 特一 雅库 茨 克铁 路全 长 ８８ｋ 几 乎 全 部位 于多 年 冻 １ ｍ，土区。 加拿大在二 战期 间开始在 多年冻土地 区修建铁 路 。 目前 ， 加拿 大在 多年 冻 土 地 区共 有 五条 铁 路 ， ： 即 埃 得 蒙 顿一 丘 吉 尔 港 （ 得 森 弯 ） 利 贾 纳一 海 利 克 哈 ； （ 大努 湖 ） 梅 尼 埃港 一谢 费维 尔 ； 斯一林 莱 克 ； 基 ； 迫 锡 特 波蒂 奇一 林莱 克 。五条 铁 路穿 越多 年冻 土 区长度 约 ２０ ０ｋ ０ ｍ。美 国 １ ０ ９ ４年 修建 阿 拉斯 加 铁路 ， 路 总 长 线从 而在 一定 程度 上 改 变 了传 热 过 程 的 方 向 和强 度 ， 使 路基 基底 以下 原最 大 季节 融 化 深 度 减 小 ， 即所 谓 多年 冻土 上 限抬升 。 ７ ６ｋ ５ ｍ。其 中多年 冻 土地 区铁 路长 度约 ３０ｋ ０ ｍ。 据 有关 资料 介 绍 ，９６年 有关 部 门对 后 贝 加尔 铁 １９ 路 多年 冻 土地段 路 基 病 害进 行 了调 查 ， 路 的病 害 率 线竞高达 ４ ．％ ； ０５ 贝阿铁路多年冻土地段 的病 害率 ， 据 １９ ９ ４年调查 达 ２ ． ％ 。 贝 阿铁 路 病 害 与 施 工 有 直 接 ７７关 系 ， 铁 路修 建时 直 接 在 铁 路 两侧 进 行 挖 方 填 筑 路 该综 上 所述 ， 路基 基底 以下多年 冻 土上 限抬 升 ， 际 实 上是路基填土 （ 或结构 ） 和原天然地面以下土体组成 的热传 导 综合 体 ， 在新 的散 热 界 面 和 内部 新 的传 热介 质条件 下 发生 冻融 过程 的结 果 。新 的多年冻 土上 限的 堤， 使得冻土层暴露 出来或使冻土层上覆土层较薄， 致 使 冻土环境 遭到破坏 ， 因此多年 冻土 区段 出现大量 路基 病害， 线路破 坏严 重 。在冻 土 区进行 工 程建 设 ， 得不 不 考虑 冻土对 工程建设及 修建完成 后 的使 用过程 的影 响 。 青藏铁路格拉段全长 １１２ｋ 其 中有 ５６ｋ ４ ｍ， ４ ｍ铁 路 线位于高原多年冻土区 ， 多年冻土 区平均海拔 ４３０Ｉ 以 Ｉ ０ Ｔ 上， 青藏 铁 路 的设 计 及 修 建 充 分 吸 取 了 国外 多 年 冻 土 区铁路 的经验 教训 ， 自主进 行 了大 量 的 现场 和 室 内试 稳 定形 成 （ 路基 人 为上 限形 成 ） 天 然条 件 类 似 ， 和 都是 外界 热源 和 内部 介 质 （ 体 或 新 结 构 材 质 ） 传 导 过 土 热 程 的结果 。在 整个 热 传 导 过程 的不 同 阶段 ， 年 冻 土 多 年变 化深 度 以上土 体 由于参 与 了其 中的散 热和 吸热 过 程 ， 度有 可 能升 高或 降低 。 温 为 了适应 青藏 高 原 的 多年 冻 土 条 件 ， 少 不 利 因 减验 及科 学 研 究 ， 其 修 建 提 供 的 保 障 。青 藏 铁 路 自 为 ２０ ０６年 ７月 １日开 通 运 营 ， 今 运 营 良好 ， 分 说 明 至 充青 藏铁 路是 成 功 的。 国 内外 多年 冻 土 区铁 路 工 程 的运 营 实 践 表 明 ， 要 维 持多 年冻 土 区铁 路 工程 的稳 定 ， 须 根 据 铁 路 通 过 必 地 段多 年 冻土 的不 同特性 ， 用 不 同的 特殊 工 程 措 施 采素对青藏铁路路基的影响 ， 保证青藏铁路的安全运营， 在修 建过 程 中采用 了一 些新 型 的路 基 结 构 形 式 ， 片 如 石气 冷路 堤 、 热棒 路基 等 。 ４ 青 藏 铁 路 路 基 防护 措 施 效 果 分 析 ４ １ 热棒 ．热棒 是一 种主 动 降 温 的工 程 措 施 ， 棒 的使 用 致 热 使部 分路 基 断面天 然上 限的变化 情况 ， 、 左 右路 肩 的最 大融 化深 度 的变化 情况 分别 如表 １ 表 ２所示 。 、 才 能达 到 。如果 设 计 和维 修 不 当 ， 年冻 土 区铁 路 路 多表 １ 热棒路基左路肩最大 融化深度 序号 断面 工程措施 线 路走 向 左路肩最大融化深度／ ２０ ｍ ０ ９年 比 ２ ０ ０ ７年减 小 ２ ０ ２ ０ ０ ７正 ０ ８芷 ２０ ０ ９拄 深 度／ ｍ ２ ６ ．９ ３９ ．５ １ ３ ．９ ０３ ． ０３ ．６１ ２ ３ Ｋ １０ ４＋ ３ 左右侧双排热棒 ＋片石护道 南偏 西 ８ 。 ２ ８ ７ ４０ ５ ．９ Ｋ１ ５ ７０ ２ ０＋ ０ Ｋ１ ０ ７０ ４ ４＋ ５ 碎石护坡 ＋热棒路基 热棒 路基 南偏西 ２ 。 ４ ２ ５ ．５ 南偏西 ５ 。 ０ １７ ．５２ ８铁道工程学报 ２１ ０ ２年 ３月 表 ２ 热 棒 路 基 右 路 肩 最 大 融 化 深 度 序号 １ ２ ３ ４ 断面 Ｋ０９２＋ ８ ７ ５ ０ Ｋ １２０＋ ０ ５ ７ ０ Ｋ１ ３ ３７ ５＋ ７ ４工程措施 热棒 碎石护坡 ＋热棒路基 热棒 ＋ 石护坡 碎线路 走向 南偏西 １ 。 ０ 南偏西 ２ 。 ５ 南偏 西 ５ 。右路肩最 大融 化深度／ ２０ ｍ ０ ９年 比 ２０ ０ ７年减 小 ２０ ０ ７拄 ２ ０ ０ ８拄 ２０ ０ ９年 深 度 ／ ｍ１７ ． ３７ ．４ ３ ８ ．４ ６２ ．５ ３ ２ ．４１６ ．４ ３６ ． ５ ７ ．５ＯＯ ．６ ０２ ．４ Ｏ５ ． Ｋ ｌ ７ ４ ０ 左 右侧 双排热棒 ＋片石护 道 南偏西 ８ 。 ０ ４＋ ３ ５ 从 表 ２可 见 ， ７ Ｋ １０ ４＋４ ０断 面 左 路 肩 最 大 融 化 ３ 深度 ２０ ０ ７年为 ２ ８ ２ ０ ． ９ ｍ，０ ８年 为 ２ ６ ２ ０ ．９ ｍ，０ ８年 比 地 基基 础 的突 出 问题 是 多 年 冻 土 的 退化 和融 化 ， 些 这问题 的产 生 均 是 由地 基 基 础 中 的热 传 导 过 程 所 引 起 的 ， 多年 冻 土 区地 基 基 础设 计 中 的 热工 问题 。多 年 是 冻 土 的退化 使 多年 冻 土地基 强 度 降低 、 承载 力下 降 ， 地 基 冻土 蠕变 速率 增 大 ， 础 下沉 增加 ； 多年 冻 土 的融 基 而 化， 将使 地 基持 力层 强 度 降低 ， 础 产 生 较 大 下 沉 ， 基 尤 其 在高 含冰 量 冻土地 区 ， 这种 下 沉可 能是 突 发性 的 ， 后 果 甚 为严重 ， 用热 棒 制 冷 装 置 可 以较 好 地解 决 上述 使 冻 土 问题 。 ４ ２ 碎 （ ） 护坡 、 石护 坡 、 石气 冷 ． 片 石 块 片 碎 （ ） 护 坡 、 石 护坡 、 片 石 块 片石 气 冷 工 程 措 施 部 ２０ ０７年减 小 ０ ２ｍ， 路 肩 最 大 融 化 深 度 ２０ ． 右 ０７年 为 ３７ ２０ 年 为 ３２ ２０ 年 比 ２０ ．４ｍ， ８ Ｏ ．４ｍ， ８ ０ ０７年减小 ０５ｍ。 ． Ｋ １２ ０＋７ ０断 面左 路 肩最 大 融 化 深 度 ２ ０ ５ ０ ０ ７年 为 ４ ２ ２ ０ ．５ｍ，０９年 为 ３ ９ ２０ ．５ｍ，０９年 比 ２０ ０ ７年 减小 ０ ３ｍ， 路 肩 最 大 融 化 深 度 ２ ０ ． 右 ０ ７年 为 ３ ８ ２ ０ ． ４ ｍ，０ ９ 年 为 ３ ６ｍ，０ ９年 比 ２ ０ ． ２ ０ ０ ７年减 小 ０ ２ ．４ｍ。其 他观 测 断面 经过 １～２个 冻 融 循 环 最 大 融 化 深 度 均 有减 小 ， 明热 棒对 降低 地 温 ， 定 路基 有积 极 的 说 稳 作用 。 用热 棒 来冷 却 多 年 冻 土地 基 ， 乎 可 以解 决 多 年 几 冻 土工 程 中所有 的地 基 基础 热 学 问题 。多年 冻土 地 区 分 路基 断 面左 、 右路 肩 的最 大 融 化 深 度 变 化情 况 分 别 如 表 ３ 表 ４所 示 。 、 表 ３ 碎 （ ） 护 坡 路 基 左 路 肩 最 大 融 化 深 度 片 石序号 ｌ ２ 断面 Ｋ０９ ７＋ ３ ７ ７ ０Ｋ １０ ｌ ６ ４ １ ＋ ５ 工程措施 片石气冷 ＋ 石护坡 碎片 石 气 冷 ＋ 石 护 坡 碎线路走 向 南偏西 ２ 。 ０ 南偏西 ６ 。 ８ 左路肩 最大融化深度／ ２０ ｍ ０ ９年 比 ２０ ０ ７年 减小 ２０ ０ ７正 ２０ ０ ９正 深 度／ ｍ ３ ５ ．３３８ ．２３ ２ ．８３ ６ ．２０ ２ ．５Ｏ２ ． ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ １ ０Ｋ １０ ４＋ ９ ３ Ｏ０ Ｋ １０ ８＋ ７ ３ ６ ０ Ｋ １０ １＋ ｌ ５ ８ ０ Ｋ １０ ８＋ ５ ５ ７０ Ｋ １１ １ ７ ５ ０ ＋ ９ Ｋ １１１＋ ２ ６ ６ ５ Ｋ ｌ１９－ ４ ６ Ｉ １ － ６Ｋ ｌ２ ３－１０ ０ ． ５ － Ｉ片石气冷 ＋ 碎石 护坡 片石气冷 ＋ 碎石 护坡 碎石护道 ＋ 石护坡 碎 片石气冷 ＋ 石护坡 碎 碎石护坡 ＋ 石护道 碎 片石气冷 ＋ 片石护坡 土护道 ＋片石护坡 片 石 气 冷 ＋ 石 护 坡 碎南偏西 ６ 。 ０ 南偏西 ６ 。 ０ 南偏西 ４ 。 ３ 南偏西 ２ 。 北偏西 １ 。 ０ 南偏西 ５ 。 ６ 南偏西 ３ 。 ０ 南偏西 ７。 ９ ６ ０ ．１ ４ ９ ．７ ４ ３ ．４ ４ ２ ．９ ３ ６ ．９ ４ ２ ．４ １． ５ ３ ４ ６ ８ ．８５ ５ ．１ ４４ ．４ ３ ８ ．６ ３ ８ ．９ ３ ３ ．７ ３９ ． １ ． ３２６ ３ ．３０５ ． ０ ５ ．３ ０ ４ ．８ ０４ ． ０３ ．２ ０ ３ ．４ ０ ２ ．５０ ５ ．５１ １ １ ２Ｋ １２ ｌ＋ ６ ３ ２ ０ Ｋ １２ ２＋１２ ６ ９ 片石护道 ＋ 石护坡 碎 碎石护坡 ＋ 石护道 块南偏西 ６ 。 ３ 南偏西 ２ 。 ３ ３ ９ ．１ ５ ３４ ．１ ４６ ． ０５ ． ０４ ． 表 ４ 碎 （ ） 护坡 路 基 右 路 肩 最 大 融化 深 度 片 石序号 １ ２ ３ 断面 Ｋ ０９ ７＋７ ０ ７ ３ Ｋ ｌ ）ｌ ７ ０ （ ＋ ５ ０ Ｋ １０ １ ６ ４ １ ＋ ５ 工程措施 片石气 冷 ＋碎石护坡 片石护坡 ＋土护道 片石气冷 ＋碎石护坡 线路走 向 南 偏西 ２ 。 ０ 西偏 北 ６ 。 南偏西 ６ 。 ８ 右 路肩最大融化深度／ ２ ０ ｍ ０９年 比 ２ ０ ０ ７年 ２０ ０ ７焦 ２０ ０９正 减小深度／ ｍ２２ ．２ ２ ６ ．７ ２ ９ ．５ ２ ０ ．３ ２ ３ ．５ ２７ ．６ ０ １ ．９ ０ ３ ．２ ０ １ ．９４ ５ ６ ７ ８ Ｋ １ ３ ４ ９ ０ ４． ０ － ０Ｋ １ ５ ＋８０ ０ ｌ １ Ｋ １０ ２＋ ７ ８ ５５ Ｋ １１６＋ ８ ０ ７ ０片石气冷 ＋碎石护坡 碎石护道 ＋碎石护坡 块 石 护 坡 ＋ 石 护 道 块 土 护 道 ＋片 石 护 坡 南偏西 ６ 。 ０ 南偏西 ６ 。 ５ 南偏西 ４ 。 ３ 西偏 北 ５ 。 南偏西 ３ 。 ０ ４ ６ ．５ ３ ６ ．９４ １ ．６２ ７ ．１ ３７ ．７４０ ．５ ３４ ．５３ ８ ．６２４ ． ３ ５ ．３０６ ． ０ ２ ．４０３ ． Ｏ ２ ．７ ０ ２ ．４Ｋ１ ４ ０ ５＋３０ 片石气冷 ＋ ５ 碎石护坡 ＋ 土护道 ９ Ｋ １１９＋ ７ ３ ７ｌ 片石护道 ＋碎石 护坡 南偏西 １ 。 ４ ３ ５ ．３３３ ．７０ １ ．６第 ３期 牛东 兴李勇 韩龙武 ： 青藏铁路多年冻 土区路基 热防护工程效果分析 ２ ９续表４ 碎 （ ） 片 石护 坡路基右 路肩最大融化深度 序号 １ ０ １ １ １ ２ ｌ ３ １ ４ １ ５断 面 Ｋ １２ ３＋１０ ０ ５ Ｋ １２ ０＋７０ ５ ０ Ｋ １２ ４＋００ ５ ２ Ｋ １３ ２＋２０ ９ ５ Ｋ １４ ５＋３７ ３ ７ Ｋ １４ ５＋３０ ８ ４ 工程措施 片石气冷 ＋碎石护坡 碎石护坡 ＋热棒路基 片石护道 ＋碎石护坡 片石护道 ＋碎石护坡 热棒 ＋碎石护坡 片石气冷 ＋碎石护坡 线路走 向 南 偏西 ７ 。 ９ 南 偏西 ２ 。 ５ 南偏西 ５ 。 北 偏西 ７ 。 ８ 南偏西 ５ 。 南 偏东 ３ 。 ５ 右路肩最大 融化 深度／ ２０ ｍ ０ ９年 比 ２０ ０ ７年 ２０ ０ ７焦 ２０ ０ ９正 减小深度／ ｍ３ ８ ．３ ３ ８ ．４ ４ ３ ．８ ６８ ． ６ ２ ．５ ５ ２ ．３３ ６ ．５ ３６ ． ４ ６ ２ ．１ ５ ７ ．５ ４ ８ ．６０ １ ．８ ０ ２ ．４ Ｏ ３ ．８ ０ ５ ．９ ０５ ． ０ ３ ．７从 表 ３ 表 ４中可 见 ， ５ ００断 面 为 片石 护 、 Ｋ １２４＋ ２ 道 ＋碎 石护 坡 工 程 措 施 ， 路 走 向南 偏 西 ５ ， 双 阳 线 。为 侧 路基 ， 路肩 最 大融化 深 度 ２０ 左 ０７年 为 ４ ４ ２０ ．６ｍ，０９年 为 ３ ６ Ｉ经 过两个 冻 融循 环 最 大 融化 深 度减 小 了 ．４ Ｉ， Ｔ ０ ８ 右 路肩 最 大融化 深 度 ２ ０ ． ２ｍ， ０ ７年 为 ４ ３ ２ ０ ． ８ｍ，０ ９ 年 为 ４ ０ Ｉ经 过两个 冻 融循 环 最 大融 化 深 度减 小 了 ．０ １， Ｔ０． ８ ｍ 。 ３ 片石 层具 有类 似 于 热 开关 的作 用 。 由此 可 见 ， 石 气 片 冷路 堤在 暖季 可 以减 少 外 部 热 量 的流 入 ， 而在 寒 季 能 显著 提 高冷量 的传 人 ， 以片 石 气 冷路 堤 对 多 年 冻 土 所 能起 到积极 保 护 的作用 。 ５ 结 论 （ ） ０４＋ ３ １ Ｋ １ ７ ４０断面为双排热棒路基 ， 线路走 向南偏 西 ８ 。左 侧 为 阳侧 ， 侧 为 阴侧 。该 断 面 经一 ５， 右 个 冻融 循 环周期 ， 右 两 侧 最 大融 化 深 度 分 别 减 小 了 左 ２ ｍ、０ｃ 充 分说 明热 棒 降低地 温 的效果 显著 。 ０ｃ ５ ｍ， （ ） ３ ２ Ｋ １ ５＋３７断面 为 热棒 ＋碎 石 护坡 工 程措 ４ ７ 施 ， 路走 向南 偏西 ５ ， 线 。为双 阳侧 路基 ， 右路 肩 最 大融 化 深 度 ２０ ０９年 比 ２０ ０ ７年 减小 ５ ｍ， ０ｃ 热棒 的使 用使得 右路肩 的最 大融 化 深度减 小 ， 热棒 的 降温效 果显 著 。 （） ３ 由于碎 （ ） 护坡 、 石护 坡 、 石气 冷 工程 片 石 块 片Ｋ １２ ３＋１０断面 为片 石气 冷 ＋碎 石护坡 工 程措 ０ ５施， 线路走向南偏西 ７。左侧为阳侧 ， ９， 右侧为阴侧 ， 左路 肩最大 融化深度 ，０ ７年 为 ６ ８ ２ ０ ２０ ． ８ｍ，０ ９年 为 ６ ３ ． ３ｍ， 经过 两个 冻 融循 环最 大融 化 深 度减 小 了 ０ ５ Ｉ右路 ．５Ｉ， Ｔ肩最大 融化深度 ，０７年 为 ３８ ２０ 为 ３６ ２０ ．３ｍ，０９年 ．５ｍ， 经过 两个 冻 融循 环最 大融 化 深度减 小 了 ０ １ ．８ｍ。Ｋ １９ ２ ０断 面为 片石 护 道 ＋碎 石 护坡 工 程 措 ３ ２＋ ５施 ， 路走 向北 偏 西 ７ 。左 侧 为 阳侧 ， 侧 为 阴侧 ， 线 ８， 右 右 路 肩最 大融化深度 ，０ ７年为 ６ ８ｍ，０ ９年 为 ６ ２ ２０ ． ２ ０ ． １ｍ，经过 两个 冻融 循环 最 大融 化深 度减 小 了 ０５ ．９ｍ。 Ｋ １ １ ２ ０断 面为 片石 气冷 ＋碎石 护坡 工程 措 ２＋ ７ ３ 施 ， 路走 向南 偏西 ２ 。左侧 为 阳侧 ， 为 阴侧 ， 路 线 ５， 右侧 左 肩 最大融化 深度 ，０６年 为 ４５ ２０ ２０ ．６ｍ，０７年 为 ５０ ， ．０ｒ ｎ 经 过一 个 冻融 循环 最大 融 化 深度 减小 了 ０ ４ 右路 ．４ｍ，肩 最 大融 化深 度 ，０ ６年 为 ４ ３ｍ，０ ７年 为 ４ ２ ２０ ． ２ ０ ． ９ｍ，措施的应用使 得左右路肩下最大融 化深度呈减小趋 势 ， 防护工 程 措施 的使 用对保 护 多年 冻土 、 热 稳定 路基 有 积极 的作 用 ， 到 了稳 定路基 的效果 。 起 参 考文献 ： ［ ］ 牛东兴 ， １ 牛怀俊 ．浅谈 青 藏高原 多年 冻土 区铁路 路基 运 营养护 ［ ］ Ｊ ．铁道工程 学报 ，０ ８ １ ：ｌ ４ ． ２ ０ （ ）４ 一 ７ Ｎｉ Ｄｏ ｇ ｉ ｇ， Ｎｉ Ｈｕ Ｉ Ｉ ｎ ｎ ｘｎ ｎ ｌ． Ｉ Ｔｈ Ｄｉｃ ｓ ｉｎ ｏ ｅ ｓ ｕ ｓｏ ｎ Ｃｏ ｖ ｙ ｎ ａ ｄ ｎ ｅ ｉ ｇ ｎ Ｃｏ ｓ ｒ ｉ ｇ ｆ ｎ ｅ ｖｎ ｏ Ｒａ ｌ ｙ ｕ ｇ ａ ｅ ｎ ｉ ｗａ Ｓ ｂ ｒ ｄ ｉ 经 过一 个 冻融循 环 最 大融 化深度 减 小 了 ００ ．１ｍ。 碎 （ ） 护坡 、 石护坡、 片 石 块 片石 气 冷 等 工 程 措 施 是通 过 改变 传热 方 式 而保 护 冻 土 的工 程 措 施 ， 使 传 它Ｐ ｒ ｆｏｔ Ｒ ｇ０ ｆ Ｑｉｇ ａ —Ｔ ｂｔ Ｐａｅｕ［ ． ｅｍａｒｓ ｅ ｉ ｏ ｎ ｈ ｎ ｌ ｉｅ ｌｔａ Ｊ］ Ｊ ｕｎ ｌ ｆ ａｌ ｙＥ ｇｎ ｅｌｇＳ ｃ ｔ ，０ ８ １ ： １— ｏ ｒａ ｉ ｎ ｌｅｒ ｏｉ ｙ ２ ０ （ ） ４ ｏ Ｒ ｗａ ｎ ｅ４７． 人路堤 中的热量 ， 不仅仅通过颗粒接触的传导传热 ， 还 通过 人 为地 制造 堤 中介质 间的空 隙 而形成 以对流传 热 为 主 的传热 机制 ， 用 高 原 冻 土 区 负 积温 远 大 于正 积 利 温 的气候 特 征 ， 变 堤 中 的 温 度 场 ， 到 降低 基 底 温 改 达度 ， 护 多年 冻 土 的 目的。 保 在 暖季 ， 阳辐 射 热通 过 路 堤表 面 以传 导 方 式 将 太［ ］ 中铁西北科学研究 院有 限公 司．热 棒在冻土路 基 中的应 ２ 用试验研究 ［ ］ Ｒ ．兰州 ： 中铁 西北科 学研究 院有 限公司 ， ２ｏ ｏ７． Ｒｅ ｅ ｒ ｈ Ｒｅ ｏ ｔ ｏ ｒｈ ｓ ｓ ａ ｃ ｎ ｔ ｕ ｓ ａ ｃ ｐ ｒ ｆ Ｎｏ ｗｅ ｔ Ｒｅ ｅ ｒ ｈ Ｉ ｓ ｔ ｔ ＣＯ． ｔ ｉ ｅ ＬＴ Ｄ．．ｏ Ｃ．Ｒ． Ｅ． Ｃ． Ｅ ｐ ｒ ｍｅ ｔ ｌ ｔ ｄ ｏ ｔ ｅ ｆ ｘ ｅ ｉ ｎ ａ Ｓ ｕ ｙ ｆ ｈ 热量传人路堤和基底 ， 路堤空隙中的空气被加热 ， 热空 气 会 沿空 隙上 升 ， 而 在一 定 程度 上 阻止 了热 量 进 入 从Ｔ ｅ ａ Ｐｐ ’ ｐ ｌ ｉ ｅ ａｒｓ ｕ ｇ ａ ｅ［ ． ｈ ｒ ｌ ｉｅ ＳＡ ｐｙ ｎ Ｐ ｒ ｆ ｏｔＳ ｂ ｒｄ Ｒ］ ｍ ｍＬａ ｚ ｏ ｎ ｈ ｕ： Ｒｅ ｅ ｒ ｈ Ｒｅ ｒ ｏ Ｎｏ ｈ ｓ Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｓａｃ ｏ ｐ ｔ ｆ ｔ ｒ ｗｅ ｔ ｓａ ｃ Ｉ ｔｔ ｅ ｓ ｎ ｉ ｕｔ ＣＯ． Ｄ．， ｆ Ｃ． Ｅ．Ｃ． Ｆｅ ｒ ａ ｙ ２１ ７： — ＬＴ ｏ Ｒ． ｂ ｕ ｒ １ ０ ９ １ ３．路堤及基底 ； 在寒季 ， 冷空气在冷却路堤表面 的同时 ， 还会进人路堤 中的空隙 ， 通过对 流换热不断地置换出 空隙中的热空气 ， 从而进一步冷却路堤和基底 ， 较大地 增 加 了路 堤 中的冷 量 ， 到保 护多 年冻 土 的作用 ， 以 起 所（ 下转 第 ３４页） ３ ４铁道工程学报 ２１ ０ ２年 ３月 周有 无 渗水 ， 水 时 要 及 时 采 取 措施 给予 封堵 。从 所 有用 ， 到充 分嵌 套 的 目的 。 达 通 过 在两 座 黄河大 桥水 中墩 深水 基 坑 中 的成 功应 用 ， 决 了在 河 水 流 动 状 态 下 深 基 坑 施 工 难 的 问题 。 解 述 两座 大 桥 的四个 深 水 基 坑 开 挖 情 况看 ， 个 基 坑 非 三 常成 功 ， 坑 四周 没 有 发 生 漏 水 。一 个 基 坑 在 靠 岸侧 基接近河床时由于桩发生偏离未嵌套 ， 漏水严重 ， 现场分 析 主要 原 因是 施工 速度 太 快 ， 侧 的 Ａ桩 灌 注 结 束就 两开 始施 工 Ｂ桩 ， Ａ桩 混凝 土 强度 不足 而对 Ｂ桩 钻孔 使 失 去 导 向作用 。 同其 它方 案 比较减 少 了很 多施 工风 险 ， 比如 注浆 方 案 效 果 的不可 预 见性 和沉 井 方 案 的技 术 难 度 大 ， 工 控 施制 复 杂性 等风 险 。 同时该 方 案施 工 简 单 ， 比其 他 方 案 都 容 易实施 ， 经 济性也 是 比较显 著 的 。 其 ８ 结 论 所 谓钻 孔 嵌套 灌 注 桩 围护 结 构 ， 就 是 指 相邻 混 也 凝 土排 桩 部分 圆周 相 嵌 ， 之 形 成 具 有 良好 止 水 防渗 使 作 用 的整 体连 续排 柱 或 挡 土 支 护 结 构 ， 特 点 为 桩 间 其 相 互嵌 套排 列 ， 且钢 筋 混 凝 土 钻 孔 桩 和 素 混凝 土交 并 替 排 列 ， 成一 个 整体 。除具有 挡 土作 用外 ， 同时具 形 还 有封 闭渗水 作 用 。该施 工 工艺 的特 点就 是充 分利 用 了 河 床基 岩 作为 桩 的一 个 支 撑 点 ， 桩 成 为 一 个 稳定 的 使 支 护体 系 ， 同时桩端 伸人 基 岩有 效 封堵 了河 水 的流人 ， 加上 桩 问 的有 效嵌 套达 到 彻底 封水 的 目的 。 即使 施工 中桩 间嵌套 没 有达 到 预期 效果 ， 在有 小 的缝 隙 ， 存 在桩 身混 凝 土 的凝 固 过 程 中水 泥 可 对 缝 隙填 充 物 （ 皮 ） 泥 产 生改 良效 果 达 到堵水 目的 。 需 要说 明的是 ， 坑 周 边 的布 桩 要 考 虑 桩 间 的嵌 基参考文献 ： ［ ］ 任伟 ．黄河特大桥水 中桩基 双护筒成孔施工 技术 ［ ］ 山 １ Ｊ．西建筑 ，０ ７ ２ ） １４—１６ ２０ （ ７ ：５ ５．Ｒ ｅ Ｗ ｅ． Ｐｏ ｅ— ｆ ｍ ｉ ｃ ｎｉ ｎ ｉ ｒ ｏｒ ｎｇ Ｔｅ ｈ ｑｕｅ ｏ ｌｏ Ｒｉ ｒＸ Ｌ ｆＹｅｌ ｗ ｖｅ Ｂ ｉｇ ｔｒＰｌ Ｆ ｕ ｄ ｔ ｎ Ｊ ．Ｓ ａ ｘ ｏ ｓｒ ｃ ｏ ｒ ｅＷａｅ ｉ ｏ ｎ ａｉ ［ ］ ｈ ｎ ｉ ｎｔｕ ｔ ｎ ｄ ｅ ｏ Ｃ ｉＥ ｇｎ ｅ ｎ ， ０ ７ ２ ） １ ４—１ ６ ｎ ｉｅｒ ｇ ２ Ｏ （ ７ ： ５ ｉ ５．［ ］ 陈立成 ， 钻孔嵌套 桩 ： ２ 等． 中国，０００３ １５２ Ｐ ．０ １一 ２１２５２ １． ［ ］ ２１ Ｏ —１ ３ ６．Ｌｉｈ ｎ Ｃｈ ｎ． ｅ ｃ Ｂｏ ｅ Ｎｅ ｔ ｄ Ｐ ｌ ： Ｃｈ ｎ ｃｅ ｅ ｔ． ｒｄ ｓｅ ｉ ｅ ｉ ａ，２ １ ２ ５ ２ １ ． Ｐ］ ０ １—０ ０ ０ ０ ３ １ ５ ２ｒ ．２ １ ３—１ ． ６ ［ ］ 罗 照新 ， ３ 等．深基 坑支 挡加 固 防渗止 水复 合构 造 ： 国 ， 中 ２ ０ １ １ ７ ６ ． Ｐ］ ２ １ ０ ８ ０ ４ ９ １ Ｘ『 ． ０ １—０ ３—３ ０．Ｌｕ ｈ ｏ ｉ ． Ｄｅ ｐ Ｆ ｕ ｄ ｔｏ ｔ ｉ ｉ ｇ Ｓ ｒ ｎ ｔ ｅ ｓ ｏ Ｚ ａ ｘｎ ｅ ｏ ｎ ａ ｎ Ｒｅ ａ ｎ ｎ ｔ ｅ ｇ ｈ ｎ ｉ ａ ｄ ｎ Ｗ ａ ｅ ｐ ｏ ｆ ｔ ｃ ｕ ｅ Ｃｈ ｎ ｔ ｒ ｒ ｏ Ｓ ｒ ｔ ｒ ： ｕ ｉ ａ． ２ Ｉ １ １ ７ ６ ． Ｘ ０｝ Ｏ ４ ９ １ ８『 ． ０ １—０ —３ ． Ｐ］ ２ １ ３ ０ 套、 桩径 和桩 的检算 。桩 间理论 嵌套 不应 小 于 ５ｃ ｍ。 本 文方 案 的设 计 计 算 仅 是 一 个算 例 ， 对 不 同条 针 件 可改 变结 构形 式并 进 行有 针对 性 的计算 检 算 。但是 施 工工 艺 的几 个关 键 点 有 别 于 一 般 的基 础桩 ， 须提 必［ ］ 周心培 ． ４ 挖孔桩 围护墙 在工程 中的应用 ［ ］ 铁 道工 程学 Ｊ．报 ，９７ １ ：６ １９ （ ） １９—１３ ７． Ｚｈｏ ｕ Ｘｉ ｐｅ． Ｂｏｒ ｄ ｎ ｉ ｅ Ｐｉｅ ｌ Ａｐｐｌｃ ｉｏｎ ｉ Ｅｎｇｎｅ ｒ ｎ ｉａｔ ｓ ｎ ｉ ｅ ｇ ｉ［ ］ Ｊ ｕ ｎ ｆ ａｌ ａ ｎ ｉｅｒ ｇＳ ｃｅｙ １９ （ ） Ｊ ． ｏ ｒ ａ ｏ Ｒ ｉ ｙＥ ｇｎ ｅｉ ｏｉｔ ， ９ ７ １ ： ｉ ｗ ｎ１ ６９ 一ｌ ７３． 高 围护 桩位 置 的精 度和 垂直 度 同时 要保 证在 先施 工 桩 的混 凝 土强 度 达到 一 定 水 平 后 才 能施 工 后 续 桩 ， 样 这 先期 施 工 的桩 可对 后期 施 工桩 的钻 孔作 业产 生 导 向作 ［ ］ Ｔ ２ － ２ １ ， ５ Ｚ３ ２ ０ ０ 铁路桥梁钻孔桩施工技术 指南 ［ ］ ｓ． ＴＺ ３ ２ ２ １ ２ － ０ ０． Ｔｅ ｈ ｉ ａ Ｇｌ ｄ ｏ Ｂｏ ｅ Ｐ ｌ ｉ ｃ ｎｃ ｌ Ｉｅ ｆ ｉ ｒｄ ｉ ｅ ｎＲａｌ ａ ｒ ｇ ［ ］ ｉ ｏ ｄＢ ｄ ｅ Ｓ ． ｒ ｉ （ 接第 ２ 上 ９页） ［ ］ 中铁西 北科学研究 院．路基新结构 一片石 气冷路堤 试验 ３ 研 究［ ．兰州 ： Ｒ］ 中铁西 北 科 学 研究 院有 限公 司 ［ ． Ｒ］ ２０ ． ０６［ ］ 中铁 西北 科 学研 究 院研 究．冻 土地 区热桩 技 术 的应 用 ５ ［ ．兰州 ： Ｒ］ 中铁西北科学研究 院，９０ １９ ．Ｔｈ ｐ ｙ ｏ ｅ ｍ ａ ｉ ｅ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｉ ｅ ｍ ａ ｒ ｓ ｅ Ａｐ ｌ ｆ Ｔｈ ｒ ｌ Ｐ ｐ ｃ ｎ ｌ ｇ ｎ Ｐ ｒ ｆ ｏ ｔＲｅｅｒｈ Ｒｅｏ ｔｏ ｏ ｔｗ ｓ Ｒｅｅｒｈ Ｉ ｔ ｕｅ Ｃ ・ ｓａｃ ｐ ｒ Ｎ ｒｈ ｅｔ ｓａｃ ｎｉ ｔ ｏ ｆ ｓ ｔ Ｌｔ ｆＣＲＥＣ・ Ｒｏ ｄ ｅ ｗ ｔ ｕ ｔ ｒ ｄｏ ａ ｂ ｄ Ｎｅ Ｓ ｒ ｃ ｕ ｅ— Ｅ ｐ ｒｍｅ ｔ ｌ ｘ ｅ ｉ ｎ ａ ｒｇｏ Ｒ］ Ｌ ｎ ｈ ｕ Ｒ ｓａ ｃ ｅ ｏｔ ｏ ｏ ｈ ｅｔ ｅｉｎ［ ． ａ ｚ ｏ ： ｅｅ ｒｈ Ｒ ｐ ｒ Ｎ ｒ ｗ ｓ ｆ ｔＲｅ ｅ ｒ ｈ Ｉ ｔ ｕ ｅ ｏ ｓ ａ ｃ ｎ ｉ ｔ ｆＣＲＥＣ １９ ０． ｓ ｔ ９ ，Ｓｕ ｙ ｏ ｈ ｐ ａ ｉ ｏ ｌ ｍｂ ｎ ｎｅ ［ ・ ｔｄ ｔｅ Ｒ ｐ Ａ ｒ Ｃ ｏｅ Ｅ ａ ｋ ｌｎ Ｒ］ ｆ ｉ ｄ Ｌ ｎ ｈ ｕ： ａ 。 ［ ４ ． ， ｒｈ ｃ Ｒｅ０ ｔ ｆ ｐｒ ０ Ｎ。 ｌ Ｒｅ ｒｈ ｎＩ ｔ ｃ ｗｅ［ ］ 吴青柏 梁素 云 ， ６ 高兴旺．热桩与空 气间 的对 流换热 规律 研究 … 冰 川冻土 ，９ ６ １ ：７— １ １９ （ ） ３ ４ ． ，．幼吾 ， 郭东信 ， 国庆・中国冻土 ［ ・北京 ： 学出版 邱 Ｍ］ 科ｚ ｏ ｏ ｗ ， ｏ Ｄｏ ｎ Ｑｉ ｏ ｉｇ 伽 Ｊ ｓ ｈ ｕ Ｙ ｕ ｕ Ｇｕ 玎 ， ｕ Ｇｕ ｑｎ ． ｌ ａ， Ｐ ｍ ａｌｓ［ ］ ｅ ｉｇ Ｓ ｉ ｃ ｒｓ，０ ０ ｅ ｆ０ｔＭ ．Ｂ ｉｎ ：ｃ ｎ ｅＰ ｅｓ２０ ． ｒ ｊ ｅ：ｄ ‘ ， 一６ ２． ０… ０． … … ．ｗｕＱｉｇ ａ， ｊｎ ｕ ｕ ， ０Ｘｉｇ ａ ｇ ｅｅ ｒｈｏ ｎ ｂ Ｌ ａ ｇＳ ｙ ｎ Ｇａ ｎ ｗ ｎ ．Ｒ ｓａ ｃ ｆ ｉ ｃ。 ｃｉｎ ｅ ｔ 触 ｎ ｔ ａ 。 ｒ ｅ ｗ咖 ｔ Ｔｈ ｅ ｐ Ｉ ｎ ｒ ｉ ａ ｄ Ａｉ ｅ［ ］ ｏ ｒ ａ ０ ａ ｉ ｏｙ ａ ｄＧｅｃｙ ｌｇ ，９ ６（ ） Ｊ ．Ｊ ｕｎ ｌ ｆＧｌｃ Ｉｇ ｎ ０ｒ ００Ｙ １９ １ ： ０ ３ ４・ ７— １
０ ２年 ６ ） 第２ １ （ ３月 ３期 总 １２铁道工程学报 Ｍ ａ ２０１ ｒ ２ Ｊ ＲＮＡＬ ０Ｆ ＲＡＩ ＷＡＹ ０Ｕ Ｌ ＥＮＧ Ｎ ＲＩ ＯＣＩ Ｙ Ｉ ＥＥ ＮＧ Ｓ ＥＴ Ｎ ． （ ｅ．６ ） Ｏ ３ Ｓｒ１２ 文章 编 号 ：０ ６— １ ６ ２ １ ）３— ０ ６— ４ １０ ２ ０ （ ０ ２ ０ ０ ２ ０ 青 藏 铁 路 多年 冻 土 区路 基 热 防 护 工 程效 果 分 析 牛东兴料 李 勇 韩 龙 武 （ 中铁 西北科 学研 究院有 限公 司 ， 兰州 ７００ ） ３００ 摘要 ： 研究 目的 ： 国青藏铁路 的修建充分 考虑了对多年 冻土的保护 ， 路基热 防护措施 中采用 了热棒路基 ， 我 在 碎 （ 石护坡 、 片） 块石护坡 、 片石气冷等关键技术 。文章 对青藏 铁路各 种路基 新结 构 的地 温进 行研究 ， 过地 通 温值计算得 出最大融化深度 ， 各年最大融化深度 的对 比分析 ， 从 研究 这些措施对保护多年冻 土 ， 保证线路安全 的作 用 。 研究 结论 ： 通过对实测数 据的分析得出热防护措施 能使路 肩下最大融化深度 减小。路 基新 结构 的应用对 保护多年冻土 、 降低地温 、 稳定路基是有效 的。 关 键 词 ： 藏 铁 路 ； 年 冻 土 ； 护措 施 ； 程 效 果 ； 棒 青 多 防 工 热 中 图 分 类 号 ：Ｕ ４ Ｔ ４３ 文献 标 识 码 ： ＡＡｎａ ｙ ｉ ｆＥｎ ｉ ｅ ｒ ｎ ｆｅ ｔｏ ｅ ｔＳ ｆ ｇ ａ ｄ ｉ ｒ ａ ｒ ｓ ｇ ｏ ｓ ａ ｏ ｇ ｌ ｓｓ ｏ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ Ｅｆ ｃ ｆＨ ａ ａ ｅ ｕ ｒ ｎ Ｐｅ ｍ ｆ ｏ ｔＲｅ ｉ ｎ ｌ ｎ Ｑｉｇ ａ —Ｔ ｂ ｔ ｉ ａ ｎ ｈ ｉ— ｉｅ ｌ ｙ Ｒａ ｗＮＩ Ｄｏ Ｕ ｎｇ — ｘ ｎｇ，ＬＩ Ｙｏｎ ｉ ｇ， Ｈ ＡＮ ｎｇ — ＷＵ Ｌｏ（ ｏｔｗ ｓ Ｒ ｓａｃ ｎｔｕｅＣ ．Ｌｄｏ ｈｎ ａ ｗ ｙＥ ｇ ｅｒ ｇＣ ｒｏａ ｏ ，ａ ｚｏ ， ａ ｓ ３ ０ ０ Ｃ ｉ ） Ｎ ｒ ｅｔ ｅｅ ｒ Ｉｓ ｔｔ ｏ ｔ ｆ ｉａＲ ｉ ａ ｎｉ ｅｉ ｏｐ ｒ ｉｎ Ｌ ｎｈ ｕ Ｇ ｎｕ７ ０ ０ ， ｈｎ ｈ ｈ ｉ Ｃ ｌ ｎ ｎ ｔ ａＡ ｓｒｃ ： ｓａ ｃ ｕ ｐ 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ｓ ｒ ａ ｎ ｓ ａ ｅ ｓ ｄ ｏ ｈ ｎ ｌ ｓｓ ｏ ｈ ａ ａ ｃ ｎ ｌ ｅ ｈａ ｈ ｈ ａ ｅ ｓ ａ ｕ ｅ ｃ ｎ ｍｉ ｉｈ ｍａ ｉ ｘ ｍｕｍ ｈ ｗｅ ｅ ｔ ｎ ｒｓ ｏ ｄ ｒ Ｔｈ ｐ ｌｉ ｆｔ ｅ ｒ ａ ｅ ｅ ｓｒ ｃ ｕ ｅｃ ｎ ｐ ｏ ｅ ｔｐ ｒ ａｒ ｓ ，ｄ ｂａ ｅ ｇ ｏ ｄ ｔ ａ ｄ ｄ ｐ ｈ ｕ ｄｅ ｈ ｕｌ ｅ ． ｅ ａ ｐ ｙｎｇｏ ｈ ｏ ｄｂ ｄ ｎ ｗ ｔ ｔ ｒ ａ ｒ ｔｃ ｅ ｆ ｏ ｔ ｅ ｓ ｒｕｎ ｕ ｍ ｔ ｍｐ ｒ ｔ ｒ ｎ ｋ ｈ ｏ ｄ ｄ ｓａ ｉ ｚ ｔｏ ｅ ｅ ａ ｕ ｅ ａ ｄ ｍａ ｅ ｔ ｅ ｒ ａ ｂｅ ｔ ｂ ｌ ａ ｉｎ． ｉＫｅ ｏ ｄ ： ｉｇａ —Ｔｂ ｔ ａ ｗ ｙ ｐ ｒ ａｒｓ； ｅ ｓ ｅｓｒ ； ｎ ｉｅｒ ｇｅ ｅｔ ｔｅ ａ ｐｐ ｙ ｗ ｒ ｓ Ｑ ｎｈ ｉ ｉｅ ｒｉ ａ ；ｅ ｆ ｏｔ ｆｎｅｍ ａｕｅ ｅ ｇｎｅｉ ｆ ｃ ； ｈ ｒ ｌ ｉｅ ｌ ｍ ｎ ｆ ｍ １ 概 述 举 世 瞩 目的青 藏 铁 路 已 于 ２ ０ ０ ６年 ７月 １日开 通 试运营， 并且 在 多 年冻 土 区地段 达 到 了 １ ０ｋ ／ ０ ｍ ｈ的速 １ １ ７ ｍ，Ｉ区 （ 温 极 不 稳 定 多 年 冻 土 亚 区 ， 平 ０ ．０ｋ 高 年均地 温 Ｔ 一０ ５ｌ １９ ７ ｍ，Ｉ （ 温 不 稳 定 ｃ≥ ． ｃ ９ ．５ｋ Ｉ区 高 Ｃ） 多年 冻 土亚 区 ， ． 一１０℃ ≤年平 均 地 温 。 一 ． ℃ ） ＜ ０５ ７ ．０ｋ １区 （ ４５ ｍ， Ｉ 低温 基本 稳 定多 年 冻土 区 ， ２０ｏ 一 ． Ｃ≤ 年平 均地温 。 一１０ｏ １０ ７ ｍ， ≤ ． Ｃ） １．１ｋ １ （ 温稳 定 Ｖ区 低度 ， 在世 界各个 存 在 多 年 冻 土 的 国家 的 铁 路 运 营史 这 上是罕见 的， 现 了“ 界一 流高原 铁路 ” 建设 目 实 世 的 标 。青藏 铁 路 有 ５６ｋ 通 过 多 年 冻 土 区 ， 中融 区 ４ ｍ 其收 稿 日期 ：０ １— ９—３ ２１ ０ ０多年冻 土 区， 年平均 地温 。 ＜一２０ ｃ ）９ ７ ｍ， ． 【 ５．４ ｋ ＝ Ｉ一Ⅳ 区中高 含 冰 量 地 段 为 ２３ １ ｍ， 含 冰 量 地 ２ ．６ｋ 低作者简介 ： 牛东兴 ，９ １年 出生 ， ， １８ 男 工程 师。 第 ３期 牛东兴李勇 韩龙武 ： 青藏铁路多年冻 土区路基 热防护工程效果分析 ２ ７段为 ２ １４ ｍ 。 ２ ． ８ｋ 基 工程 的病 害率 可 达 ２ ％ ～ ０ ， 至更 高 。 ０ ４％ 甚 ２ 国 内外 多年 冻 土 区 的铁 路 工 程 国外 多 年冻 土 区铁 路 主 要 集 中在 俄 罗斯 、 拿 大 加３ 青藏铁路特 殊路基 结构 路 基是 铁路 线 中最重 要 的组成 部分 之一 。路 基状 态 的完 整 与路基 结构 的稳 定是 关 系到铁 路建 设质 量与 列 车安 全 运行 的关键 ， 因此铁 路路 基在 整个设 计 、 施工 和美 国。俄罗斯于 １９ 年开始修建第一条西伯利亚 ８５ 大铁 路 ， 即后 贝加 尔 铁路 。该 线全 长 ９４ ６ｋ 穿越 多 ４ ｍ， 年冻 土地段 ２２０ｋ ０ ｍ。２ 纪 ７ ０世 ０年代 ， 开始 修 建第 又二条西 伯利 亚铁 路 ， 贝阿铁 路 。该 线全 长 ３５０ ｋ 即 ０ ｍ，及 运 营过 程 中应 受 到充分 的重视 。 保持青藏铁路多年冻土区路基稳定 的重要原则就 是采用主动降温与被动降温的工程结构来防止热量进 入 路基 土体 中和路 基地 基 中 ， 以保 持 多 年 冻 土 区路 基 的稳定 ， 即保护多年冻土 ， 避免其融化 ， 这样也就保护 了路基本身 ， 使其具有足够的稳定性。 路 基 土体 发生 的冻融 过 程 与 天 然 土体 类 似 ， 只不 过由于路基填土改变了原来天然地面的散 热特征 ， 路 基 特殊 结 构 （ 片 石 气 冷 路 基 ） 融化 过 程 向 多年 冻 如 使土 的散 热 受阻 ， 冻结 过程 中多年冻 土 向上 的散热 加速 ， 通 过多 年冻 土地 段 长约 ２５ ０ｋ ０ ｍ。别 尔卡 基特 一托 莫 特一 雅库 茨 克铁 路全 长 ８８ｋ 几 乎 全 部位 于多 年 冻 １ ｍ，土区。 加拿大在二 战期 间开始在 多年冻土地 区修建铁 路 。 目前 ， 加拿 大在 多年 冻 土 地 区共 有 五条 铁 路 ， ： 即 埃 得 蒙 顿一 丘 吉 尔 港 （ 得 森 弯 ） 利 贾 纳一 海 利 克 哈 ； （ 大努 湖 ） 梅 尼 埃港 一谢 费维 尔 ； 斯一林 莱 克 ； 基 ； 迫 锡 特 波蒂 奇一 林莱 克 。五条 铁 路穿 越多 年冻 土 区长度 约 ２０ ０ｋ ０ ｍ。美 国 １ ０ ９ ４年 修建 阿 拉斯 加 铁路 ， 路 总 长 线从 而在 一定 程度 上 改 变 了传 热 过 程 的 方 向 和强 度 ， 使 路基 基底 以下 原最 大 季节 融 化 深 度 减 小 ， 即所 谓 多年 冻土 上 限抬升 。 ７ ６ｋ ５ ｍ。其 中多年 冻 土地 区铁 路长 度约 ３０ｋ ０ ｍ。 据 有关 资料 介 绍 ，９６年 有关 部 门对 后 贝 加尔 铁 １９ 路 多年 冻 土地段 路 基 病 害进 行 了调 查 ， 路 的病 害 率 线竞高达 ４ ．％ ； ０５ 贝阿铁路多年冻土地段 的病 害率 ， 据 １９ ９ ４年调查 达 ２ ． ％ 。 贝 阿铁 路 病 害 与 施 工 有 直 接 ７７关 系 ， 铁 路修 建时 直 接 在 铁 路 两侧 进 行 挖 方 填 筑 路 该综 上 所述 ， 路基 基底 以下多年 冻 土上 限抬 升 ， 际 实 上是路基填土 （ 或结构 ） 和原天然地面以下土体组成 的热传 导 综合 体 ， 在新 的散 热 界 面 和 内部 新 的传 热介 质条件 下 发生 冻融 过程 的结 果 。新 的多年冻 土上 限的 堤， 使得冻土层暴露 出来或使冻土层上覆土层较薄， 致 使 冻土环境 遭到破坏 ， 因此多年 冻土 区段 出现大量 路基 病害， 线路破 坏严 重 。在冻 土 区进行 工 程建 设 ， 得不 不 考虑 冻土对 工程建设及 修建完成 后 的使 用过程 的影 响 。 青藏铁路格拉段全长 １１２ｋ 其 中有 ５６ｋ ４ ｍ， ４ ｍ铁 路 线位于高原多年冻土区 ， 多年冻土 区平均海拔 ４３０Ｉ 以 Ｉ ０ Ｔ 上， 青藏 铁 路 的设 计 及 修 建 充 分 吸 取 了 国外 多 年 冻 土 区铁路 的经验 教训 ， 自主进 行 了大 量 的 现场 和 室 内试 稳 定形 成 （ 路基 人 为上 限形 成 ） 天 然条 件 类 似 ， 和 都是 外界 热源 和 内部 介 质 （ 体 或 新 结 构 材 质 ） 传 导 过 土 热 程 的结果 。在 整个 热 传 导 过程 的不 同 阶段 ， 年 冻 土 多 年变 化深 度 以上土 体 由于参 与 了其 中的散 热和 吸热 过 程 ， 度有 可 能升 高或 降低 。 温 为 了适应 青藏 高 原 的 多年 冻 土 条 件 ， 少 不 利 因 减验 及科 学 研 究 ， 其 修 建 提 供 的 保 障 。青 藏 铁 路 自 为 ２０ ０６年 ７月 １日开 通 运 营 ， 今 运 营 良好 ， 分 说 明 至 充青 藏铁 路是 成 功 的。 国 内外 多年 冻 土 区铁 路 工 程 的运 营 实 践 表 明 ， 要 维 持多 年冻 土 区铁 路 工程 的稳 定 ， 须 根 据 铁 路 通 过 必 地 段多 年 冻土 的不 同特性 ， 用 不 同的 特殊 工 程 措 施 采素对青藏铁路路基的影响 ， 保证青藏铁路的安全运营， 在修 建过 程 中采用 了一 些新 型 的路 基 结 构 形 式 ， 片 如 石气 冷路 堤 、 热棒 路基 等 。 ４ 青 藏 铁 路 路 基 防护 措 施 效 果 分 析 ４ １ 热棒 ．热棒 是一 种主 动 降 温 的工 程 措 施 ， 棒 的使 用 致 热 使部 分路 基 断面天 然上 限的变化 情况 ， 、 左 右路 肩 的最 大融 化深 度 的变化 情况 分别 如表 １ 表 ２所示 。 、 才 能达 到 。如果 设 计 和维 修 不 当 ， 年冻 土 区铁 路 路 多表 １ 热棒路基左路肩最大 融化深度 序号 断面 工程措施 线 路走 向 左路肩最大融化深度／ ２０ ｍ ０ ９年 比 ２ ０ ０ ７年减 小 ２ ０ ２ ０ ０ ７正 ０ ８芷 ２０ ０ ９拄 深 度／ ｍ ２ ６ ．９ ３９ ．５ １ ３ ．９ ０３ ． ０３ ．６１ ２ ３ Ｋ １０ ４＋ ３ 左右侧双排热棒 ＋片石护道 南偏 西 ８ 。 ２ ８ ７ ４０ ５ ．９ Ｋ１ ５ ７０ ２ ０＋ ０ Ｋ１ ０ ７０ ４ ４＋ ５ 碎石护坡 ＋热棒路基 热棒 路基 南偏西 ２ 。 ４ ２ ５ ．５ 南偏西 ５ 。 ０ １７ ．５２ ８铁道工程学报 ２１ ０ ２年 ３月 表 ２ 热 棒 路 基 右 路 肩 最 大 融 化 深 度 序号 １ ２ ３ ４ 断面 Ｋ０９２＋ ８ ７ ５ ０ Ｋ １２０＋ ０ ５ ７ ０ Ｋ１ ３ ３７ ５＋ ７ ４工程措施 热棒 碎石护坡 ＋热棒路基 热棒 ＋ 石护坡 碎线路 走向 南偏西 １ 。 ０ 南偏西 ２ 。 ５ 南偏 西 ５ 。右路肩最 大融 化深度／ ２０ ｍ ０ ９年 比 ２０ ０ ７年减 小 ２０ ０ ７拄 ２ ０ ０ ８拄 ２０ ０ ９年 深 度 ／ ｍ１７ ． ３７ ．４ ３ ８ ．４ ６２ ．５ ３ ２ ．４１６ ．４ ３６ ． ５ ７ ．５ＯＯ ．６ ０２ ．４ Ｏ５ ． Ｋ ｌ ７ ４ ０ 左 右侧 双排热棒 ＋片石护 道 南偏西 ８ 。 ０ ４＋ ３ ５ 从 表 ２可 见 ， ７ Ｋ １０ ４＋４ ０断 面 左 路 肩 最 大 融 化 ３ 深度 ２０ ０ ７年为 ２ ８ ２ ０ ． ９ ｍ，０ ８年 为 ２ ６ ２ ０ ．９ ｍ，０ ８年 比 地 基基 础 的突 出 问题 是 多 年 冻 土 的 退化 和融 化 ， 些 这问题 的产 生 均 是 由地 基 基 础 中 的热 传 导 过 程 所 引 起 的 ， 多年 冻 土 区地 基 基 础设 计 中 的 热工 问题 。多 年 是 冻 土 的退化 使 多年 冻 土地基 强 度 降低 、 承载 力下 降 ， 地 基 冻土 蠕变 速率 增 大 ， 础 下沉 增加 ； 多年 冻 土 的融 基 而 化， 将使 地 基持 力层 强 度 降低 ， 础 产 生 较 大 下 沉 ， 基 尤 其 在高 含冰 量 冻土地 区 ， 这种 下 沉可 能是 突 发性 的 ， 后 果 甚 为严重 ， 用热 棒 制 冷 装 置 可 以较 好 地解 决 上述 使 冻 土 问题 。 ４ ２ 碎 （ ） 护坡 、 石护 坡 、 石气 冷 ． 片 石 块 片 碎 （ ） 护 坡 、 石 护坡 、 片 石 块 片石 气 冷 工 程 措 施 部 ２０ ０７年减 小 ０ ２ｍ， 路 肩 最 大 融 化 深 度 ２０ ． 右 ０７年 为 ３７ ２０ 年 为 ３２ ２０ 年 比 ２０ ．４ｍ， ８ Ｏ ．４ｍ， ８ ０ ０７年减小 ０５ｍ。 ． Ｋ １２ ０＋７ ０断 面左 路 肩最 大 融 化 深 度 ２ ０ ５ ０ ０ ７年 为 ４ ２ ２ ０ ．５ｍ，０９年 为 ３ ９ ２０ ．５ｍ，０９年 比 ２０ ０ ７年 减小 ０ ３ｍ， 路 肩 最 大 融 化 深 度 ２ ０ ． 右 ０ ７年 为 ３ ８ ２ ０ ． ４ ｍ，０ ９ 年 为 ３ ６ｍ，０ ９年 比 ２ ０ ． ２ ０ ０ ７年减 小 ０ ２ ．４ｍ。其 他观 测 断面 经过 １～２个 冻 融 循 环 最 大 融 化 深 度 均 有减 小 ， 明热 棒对 降低 地 温 ， 定 路基 有积 极 的 说 稳 作用 。 用热 棒 来冷 却 多 年 冻 土地 基 ， 乎 可 以解 决 多 年 几 冻 土工 程 中所有 的地 基 基础 热 学 问题 。多年 冻土 地 区 分 路基 断 面左 、 右路 肩 的最 大 融 化 深 度 变 化情 况 分 别 如 表 ３ 表 ４所 示 。 、 表 ３ 碎 （ ） 护 坡 路 基 左 路 肩 最 大 融 化 深 度 片 石序号 ｌ ２ 断面 Ｋ０９ ７＋ ３ ７ ７ ０Ｋ １０ ｌ ６ ４ １ ＋ ５ 工程措施 片石气冷 ＋ 石护坡 碎片 石 气 冷 ＋ 石 护 坡 碎线路走 向 南偏西 ２ 。 ０ 南偏西 ６ 。 ８ 左路肩 最大融化深度／ ２０ ｍ ０ ９年 比 ２０ ０ ７年 减小 ２０ ０ ７正 ２０ ０ ９正 深 度／ ｍ ３ ５ ．３３８ ．２３ ２ ．８３ ６ ．２０ ２ ．５Ｏ２ ． ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ １ ０Ｋ １０ ４＋ ９ ３ Ｏ０ Ｋ １０ ８＋ ７ ３ ６ ０ Ｋ １０ １＋ ｌ ５ ８ ０ Ｋ １０ ８＋ ５ ５ ７０ Ｋ １１ １ ７ ５ ０ ＋ ９ Ｋ １１１＋ ２ ６ ６ ５ Ｋ ｌ１９－ ４ ６ Ｉ １ － ６Ｋ ｌ２ ３－１０ ０ ． ５ － Ｉ片石气冷 ＋ 碎石 护坡 片石气冷 ＋ 碎石 护坡 碎石护道 ＋ 石护坡 碎 片石气冷 ＋ 石护坡 碎 碎石护坡 ＋ 石护道 碎 片石气冷 ＋ 片石护坡 土护道 ＋片石护坡 片 石 气 冷 ＋ 石 护 坡 碎南偏西 ６ 。 ０ 南偏西 ６ 。 ０ 南偏西 ４ 。 ３ 南偏西 ２ 。 北偏西 １ 。 ０ 南偏西 ５ 。 ６ 南偏西 ３ 。 ０ 南偏西 ７。 ９ ６ ０ ．１ ４ ９ ．７ ４ ３ ．４ ４ ２ ．９ ３ ６ ．９ ４ ２ ．４ １． ５ ３ ４ ６ ８ ．８５ ５ ．１ ４４ ．４ ３ ８ ．６ ３ ８ ．９ ３ ３ ．７ ３９ ． １ ． ３２６ ３ ．３０５ ． ０ ５ ．３ ０ ４ ．８ ０４ ． ０３ ．２ ０ ３ ．４ ０ ２ ．５０ ５ ．５１ １ １ ２Ｋ １２ ｌ＋ ６ ３ ２ ０ Ｋ １２ ２＋１２ ６ ９ 片石护道 ＋ 石护坡 碎 碎石护坡 ＋ 石护道 块南偏西 ６ 。 ３ 南偏西 ２ 。 ３ ３ ９ ．１ ５ ３４ ．１ ４６ ． ０５ ． ０４ ． 表 ４ 碎 （ ） 护坡 路 基 右 路 肩 最 大 融化 深 度 片 石序号 １ ２ ３ 断面 Ｋ ０９ ７＋７ ０ ７ ３ Ｋ ｌ ）ｌ ７ ０ （ ＋ ５ ０ Ｋ １０ １ ６ ４ １ ＋ ５ 工程措施 片石气 冷 ＋碎石护坡 片石护坡 ＋土护道 片石气冷 ＋碎石护坡 线路走 向 南 偏西 ２ 。 ０ 西偏 北 ６ 。 南偏西 ６ 。 ８ 右 路肩最大融化深度／ ２ ０ ｍ ０９年 比 ２ ０ ０ ７年 ２０ ０ ７焦 ２０ ０９正 减小深度／ ｍ２２ ．２ ２ ６ ．７ ２ ９ ．５ ２ ０ ．３ ２ ３ ．５ ２７ ．６ ０ １ ．９ ０ ３ ．２ ０ １ ．９４ ５ ６ ７ ８ Ｋ １ ３ ４ ９ ０ ４． ０ － ０Ｋ １ ５ ＋８０ ０ ｌ １ Ｋ １０ ２＋ ７ ８ ５５ Ｋ １１６＋ ８ ０ ７ ０片石气冷 ＋碎石护坡 碎石护道 ＋碎石护坡 块 石 护 坡 ＋ 石 护 道 块 土 护 道 ＋片 石 护 坡 南偏西 ６ 。 ０ 南偏西 ６ 。 ５ 南偏西 ４ 。 ３ 西偏 北 ５ 。 南偏西 ３ 。 ０ ４ ６ ．５ ３ ６ ．９４ １ ．６２ ７ ．１ ３７ ．７４０ ．５ ３４ ．５３ ８ ．６２４ ． ３ ５ ．３０６ ． ０ ２ ．４０３ ． Ｏ ２ ．７ ０ ２ ．４Ｋ１ ４ ０ ５＋３０ 片石气冷 ＋ ５ 碎石护坡 ＋ 土护道 ９ Ｋ １１９＋ ７ ３ ７ｌ 片石护道 ＋碎石 护坡 南偏西 １ 。 ４ ３ ５ ．３３３ ．７０ １ ．６第 ３期 牛东 兴李勇 韩龙武 ： 青藏铁路多年冻 土区路基 热防护工程效果分析 ２ ９续表４ 碎 （ ） 片 石护 坡路基右 路肩最大融化深度 序号 １ ０ １ １ １ ２ ｌ ３ １ ４ １ ５断 面 Ｋ １２ ３＋１０ ０ ５ Ｋ １２ ０＋７０ ５ ０ Ｋ １２ ４＋００ ５ ２ Ｋ １３ ２＋２０ ９ ５ Ｋ １４ ５＋３７ ３ ７ Ｋ １４ ５＋３０ ８ ４ 工程措施 片石气冷 ＋碎石护坡 碎石护坡 ＋热棒路基 片石护道 ＋碎石护坡 片石护道 ＋碎石护坡 热棒 ＋碎石护坡 片石气冷 ＋碎石护坡 线路走 向 南 偏西 ７ 。 ９ 南 偏西 ２ 。 ５ 南偏西 ５ 。 北 偏西 ７ 。 ８ 南偏西 ５ 。 南 偏东 ３ 。 ５ 右路肩最大 融化 深度／ ２０ ｍ ０ ９年 比 ２０ ０ ７年 ２０ ０ ７焦 ２０ ０ ９正 减小深度／ ｍ３ ８ ．３ ３ ８ ．４ ４ ３ ．８ ６８ ． ６ ２ ．５ ５ ２ ．３３ ６ ．５ ３６ ． ４ ６ ２ ．１ ５ ７ ．５ ４ ８ ．６０ １ ．８ ０ ２ ．４ Ｏ ３ ．８ ０ ５ ．９ ０５ ． ０ ３ ．７从 表 ３ 表 ４中可 见 ， ５ ００断 面 为 片石 护 、 Ｋ １２４＋ ２ 道 ＋碎 石护 坡 工 程 措 施 ， 路 走 向南 偏 西 ５ ， 双 阳 线 。为 侧 路基 ， 路肩 最 大融化 深 度 ２０ 左 ０７年 为 ４ ４ ２０ ．６ｍ，０９年 为 ３ ６ Ｉ经 过两个 冻 融循 环 最 大 融化 深 度减 小 了 ．４ Ｉ， Ｔ ０ ８ 右 路肩 最 大融化 深 度 ２ ０ ． ２ｍ， ０ ７年 为 ４ ３ ２ ０ ． ８ｍ，０ ９ 年 为 ４ ０ Ｉ经 过两个 冻 融循 环 最 大融 化 深 度减 小 了 ．０ １， Ｔ０． ８ ｍ 。 ３ 片石 层具 有类 似 于 热 开关 的作 用 。 由此 可 见 ， 石 气 片 冷路 堤在 暖季 可 以减 少 外 部 热 量 的流 入 ， 而在 寒 季 能 显著 提 高冷量 的传 人 ， 以片 石 气 冷路 堤 对 多 年 冻 土 所 能起 到积极 保 护 的作用 。 ５ 结 论 （ ） ０４＋ ３ １ Ｋ １ ７ ４０断面为双排热棒路基 ， 线路走 向南偏 西 ８ 。左 侧 为 阳侧 ， 侧 为 阴侧 。该 断 面 经一 ５， 右 个 冻融 循 环周期 ， 右 两 侧 最 大融 化 深 度 分 别 减 小 了 左 ２ ｍ、０ｃ 充 分说 明热 棒 降低地 温 的效果 显著 。 ０ｃ ５ ｍ， （ ） ３ ２ Ｋ １ ５＋３７断面 为 热棒 ＋碎 石 护坡 工 程措 ４ ７ 施 ， 路走 向南 偏西 ５ ， 线 。为双 阳侧 路基 ， 右路 肩 最 大融 化 深 度 ２０ ０９年 比 ２０ ０ ７年 减小 ５ ｍ， ０ｃ 热棒 的使 用使得 右路肩 的最 大融 化 深度减 小 ， 热棒 的 降温效 果显 著 。 （） ３ 由于碎 （ ） 护坡 、 石护 坡 、 石气 冷 工程 片 石 块 片Ｋ １２ ３＋１０断面 为片 石气 冷 ＋碎 石护坡 工 程措 ０ ５施， 线路走向南偏西 ７。左侧为阳侧 ， ９， 右侧为阴侧 ， 左路 肩最大 融化深度 ，０ ７年 为 ６ ８ ２ ０ ２０ ． ８ｍ，０ ９年 为 ６ ３ ． ３ｍ， 经过 两个 冻 融循 环最 大融 化 深 度减 小 了 ０ ５ Ｉ右路 ．５Ｉ， Ｔ肩最大 融化深度 ，０７年 为 ３８ ２０ 为 ３６ ２０ ．３ｍ，０９年 ．５ｍ， 经过 两个 冻 融循 环最 大融 化 深度减 小 了 ０ １ ．８ｍ。Ｋ １９ ２ ０断 面为 片石 护 道 ＋碎 石 护坡 工 程 措 ３ ２＋ ５施 ， 路走 向北 偏 西 ７ 。左 侧 为 阳侧 ， 侧 为 阴侧 ， 线 ８， 右 右 路 肩最 大融化深度 ，０ ７年为 ６ ８ｍ，０ ９年 为 ６ ２ ２０ ． ２ ０ ． １ｍ，经过 两个 冻融 循环 最 大融 化深 度减 小 了 ０５ ．９ｍ。 Ｋ １ １ ２ ０断 面为 片石 气冷 ＋碎石 护坡 工程 措 ２＋ ７ ３ 施 ， 路走 向南 偏西 ２ 。左侧 为 阳侧 ， 为 阴侧 ， 路 线 ５， 右侧 左 肩 最大融化 深度 ，０６年 为 ４５ ２０ ２０ ．６ｍ，０７年 为 ５０ ， ．０ｒ ｎ 经 过一 个 冻融 循环 最大 融 化 深度 减小 了 ０ ４ 右路 ．４ｍ，肩 最 大融 化深 度 ，０ ６年 为 ４ ３ｍ，０ ７年 为 ４ ２ ２０ ． ２ ０ ． ９ｍ，措施的应用使 得左右路肩下最大融 化深度呈减小趋 势 ， 防护工 程 措施 的使 用对保 护 多年 冻土 、 热 稳定 路基 有 积极 的作 用 ， 到 了稳 定路基 的效果 。 起 参 考文献 ： ［ ］ 牛东兴 ， １ 牛怀俊 ．浅谈 青 藏高原 多年 冻土 区铁路 路基 运 营养护 ［ ］ Ｊ ．铁道工程 学报 ，０ ８ １ ：ｌ ４ ． ２ ０ （ ）４ 一 ７ Ｎｉ Ｄｏ ｇ ｉ ｇ， Ｎｉ Ｈｕ Ｉ Ｉ ｎ ｎ ｘｎ ｎ ｌ． Ｉ Ｔｈ Ｄｉｃ ｓ ｉｎ ｏ ｅ ｓ ｕ ｓｏ ｎ Ｃｏ ｖ ｙ ｎ ａ ｄ ｎ ｅ ｉ ｇ ｎ Ｃｏ ｓ ｒ ｉ ｇ ｆ ｎ ｅ ｖｎ ｏ Ｒａ ｌ ｙ ｕ ｇ ａ ｅ ｎ ｉ ｗａ Ｓ ｂ ｒ ｄ ｉ 经 过一 个 冻融循 环 最 大融 化深度 减 小 了 ００ ．１ｍ。 碎 （ ） 护坡 、 石护坡、 片 石 块 片石 气 冷 等 工 程 措 施 是通 过 改变 传热 方 式 而保 护 冻 土 的工 程 措 施 ， 使 传 它Ｐ ｒ ｆｏｔ Ｒ ｇ０ ｆ Ｑｉｇ ａ —Ｔ ｂｔ Ｐａｅｕ［ ． ｅｍａｒｓ ｅ ｉ ｏ ｎ ｈ ｎ ｌ ｉｅ ｌｔａ Ｊ］ Ｊ ｕｎ ｌ ｆ ａｌ ｙＥ ｇｎ ｅｌｇＳ ｃ ｔ ，０ ８ １ ： １— ｏ ｒａ ｉ ｎ ｌｅｒ ｏｉ ｙ ２ ０ （ ） ４ ｏ Ｒ ｗａ ｎ ｅ４７． 人路堤 中的热量 ， 不仅仅通过颗粒接触的传导传热 ， 还 通过 人 为地 制造 堤 中介质 间的空 隙 而形成 以对流传 热 为 主 的传热 机制 ， 用 高 原 冻 土 区 负 积温 远 大 于正 积 利 温 的气候 特 征 ， 变 堤 中 的 温 度 场 ， 到 降低 基 底 温 改 达度 ， 护 多年 冻 土 的 目的。 保 在 暖季 ， 阳辐 射 热通 过 路 堤表 面 以传 导 方 式 将 太［ ］ 中铁西北科学研究 院有 限公 司．热 棒在冻土路 基 中的应 ２ 用试验研究 ［ ］ Ｒ ．兰州 ： 中铁 西北科 学研究 院有 限公司 ， ２ｏ ｏ７． Ｒｅ ｅ ｒ ｈ Ｒｅ ｏ ｔ ｏ ｒｈ ｓ ｓ ａ ｃ ｎ ｔ ｕ ｓ ａ ｃ ｐ ｒ ｆ Ｎｏ ｗｅ ｔ Ｒｅ ｅ ｒ ｈ Ｉ ｓ ｔ ｔ ＣＯ． ｔ ｉ ｅ ＬＴ Ｄ．．ｏ Ｃ．Ｒ． Ｅ． Ｃ． Ｅ ｐ ｒ ｍｅ ｔ ｌ ｔ ｄ ｏ ｔ ｅ ｆ ｘ ｅ ｉ ｎ ａ Ｓ ｕ ｙ ｆ ｈ 热量传人路堤和基底 ， 路堤空隙中的空气被加热 ， 热空 气 会 沿空 隙上 升 ， 而 在一 定 程度 上 阻止 了热 量 进 入 从Ｔ ｅ ａ Ｐｐ ’ ｐ ｌ ｉ ｅ ａｒｓ ｕ ｇ ａ ｅ［ ． ｈ ｒ ｌ ｉｅ ＳＡ ｐｙ ｎ Ｐ ｒ ｆ ｏｔＳ ｂ ｒｄ Ｒ］ ｍ ｍＬａ ｚ ｏ ｎ ｈ ｕ： Ｒｅ ｅ ｒ ｈ Ｒｅ ｒ ｏ Ｎｏ ｈ ｓ Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｓａｃ ｏ ｐ ｔ ｆ ｔ ｒ ｗｅ ｔ ｓａ ｃ Ｉ ｔｔ ｅ ｓ ｎ ｉ ｕｔ ＣＯ． Ｄ．， ｆ Ｃ． Ｅ．Ｃ． Ｆｅ ｒ ａ ｙ ２１ ７： — ＬＴ ｏ Ｒ． ｂ ｕ ｒ １ ０ ９ １ ３．路堤及基底 ； 在寒季 ， 冷空气在冷却路堤表面 的同时 ， 还会进人路堤 中的空隙 ， 通过对 流换热不断地置换出 空隙中的热空气 ， 从而进一步冷却路堤和基底 ， 较大地 增 加 了路 堤 中的冷 量 ， 到保 护多 年冻 土 的作用 ， 以 起 所（ 下转 第 ３４页） ３ ４铁道工程学报 ２１ ０ ２年 ３月 周有 无 渗水 ， 水 时 要 及 时 采 取 措施 给予 封堵 。从 所 有用 ， 到充 分嵌 套 的 目的 。 达 通 过 在两 座 黄河大 桥水 中墩 深水 基 坑 中 的成 功应 用 ， 决 了在 河 水 流 动 状 态 下 深 基 坑 施 工 难 的 问题 。 解 述 两座 大 桥 的四个 深 水 基 坑 开 挖 情 况看 ， 个 基 坑 非 三 常成 功 ， 坑 四周 没 有 发 生 漏 水 。一 个 基 坑 在 靠 岸侧 基接近河床时由于桩发生偏离未嵌套 ， 漏水严重 ， 现场分 析 主要 原 因是 施工 速度 太 快 ， 侧 的 Ａ桩 灌 注 结 束就 两开 始施 工 Ｂ桩 ， Ａ桩 混凝 土 强度 不足 而对 Ｂ桩 钻孔 使 失 去 导 向作用 。 同其 它方 案 比较减 少 了很 多施 工风 险 ， 比如 注浆 方 案 效 果 的不可 预 见性 和沉 井 方 案 的技 术 难 度 大 ， 工 控 施制 复 杂性 等风 险 。 同时该 方 案施 工 简 单 ， 比其 他 方 案 都 容 易实施 ， 经 济性也 是 比较显 著 的 。 其 ８ 结 论 所 谓钻 孔 嵌套 灌 注 桩 围护 结 构 ， 就 是 指 相邻 混 也 凝 土排 桩 部分 圆周 相 嵌 ， 之 形 成 具 有 良好 止 水 防渗 使 作 用 的整 体连 续排 柱 或 挡 土 支 护 结 构 ， 特 点 为 桩 间 其 相 互嵌 套排 列 ， 且钢 筋 混 凝 土 钻 孔 桩 和 素 混凝 土交 并 替 排 列 ， 成一 个 整体 。除具有 挡 土作 用外 ， 同时具 形 还 有封 闭渗水 作 用 。该施 工 工艺 的特 点就 是充 分利 用 了 河 床基 岩 作为 桩 的一 个 支 撑 点 ， 桩 成 为 一 个 稳定 的 使 支 护体 系 ， 同时桩端 伸人 基 岩有 效 封堵 了河 水 的流人 ， 加上 桩 问 的有 效嵌 套达 到 彻底 封水 的 目的 。 即使 施工 中桩 间嵌套 没 有达 到 预期 效果 ， 在有 小 的缝 隙 ， 存 在桩 身混 凝 土 的凝 固 过 程 中水 泥 可 对 缝 隙填 充 物 （ 皮 ） 泥 产 生改 良效 果 达 到堵水 目的 。 需 要说 明的是 ， 坑 周 边 的布 桩 要 考 虑 桩 间 的嵌 基参考文献 ： ［ ］ 任伟 ．黄河特大桥水 中桩基 双护筒成孔施工 技术 ［ ］ 山 １ Ｊ．西建筑 ，０ ７ ２ ） １４—１６ ２０ （ ７ ：５ ５．Ｒ ｅ Ｗ ｅ． Ｐｏ ｅ— ｆ ｍ ｉ ｃ ｎｉ ｎ ｉ ｒ ｏｒ ｎｇ Ｔｅ ｈ ｑｕｅ ｏ ｌｏ Ｒｉ ｒＸ Ｌ ｆＹｅｌ ｗ ｖｅ Ｂ ｉｇ ｔｒＰｌ Ｆ ｕ ｄ ｔ ｎ Ｊ ．Ｓ ａ ｘ ｏ ｓｒ ｃ ｏ ｒ ｅＷａｅ ｉ ｏ ｎ ａｉ ［ ］ ｈ ｎ ｉ ｎｔｕ ｔ ｎ ｄ ｅ ｏ Ｃ ｉＥ ｇｎ ｅ ｎ ， ０ ７ ２ ） １ ４—１ ６ ｎ ｉｅｒ ｇ ２ Ｏ （ ７ ： ５ ｉ ５．［ ］ 陈立成 ， 钻孔嵌套 桩 ： ２ 等． 中国，０００３ １５２ Ｐ ．０ １一 ２１２５２ １． ［ ］ ２１ Ｏ —１ ３ ６．Ｌｉｈ ｎ Ｃｈ ｎ． ｅ ｃ Ｂｏ ｅ Ｎｅ ｔ ｄ Ｐ ｌ ： Ｃｈ ｎ ｃｅ ｅ ｔ． ｒｄ ｓｅ ｉ ｅ ｉ ａ，２ １ ２ ５ ２ １ ． Ｐ］ ０ １—０ ０ ０ ０ ３ １ ５ ２ｒ ．２ １ ３—１ ． ６ ［ ］ 罗 照新 ， ３ 等．深基 坑支 挡加 固 防渗止 水复 合构 造 ： 国 ， 中 ２ ０ １ １ ７ ６ ． Ｐ］ ２ １ ０ ８ ０ ４ ９ １ Ｘ『 ． ０ １—０ ３—３ ０．Ｌｕ ｈ ｏ ｉ ． Ｄｅ ｐ Ｆ ｕ ｄ ｔｏ ｔ ｉ ｉ ｇ Ｓ ｒ ｎ ｔ ｅ ｓ ｏ Ｚ ａ ｘｎ ｅ ｏ ｎ ａ ｎ Ｒｅ ａ ｎ ｎ ｔ ｅ ｇ ｈ ｎ ｉ ａ ｄ ｎ Ｗ ａ ｅ ｐ ｏ ｆ ｔ ｃ ｕ ｅ Ｃｈ ｎ ｔ ｒ ｒ ｏ Ｓ ｒ ｔ ｒ ： ｕ ｉ ａ． ２ Ｉ １ １ ７ ６ ． Ｘ ０｝ Ｏ ４ ９ １ ８『 ． ０ １—０ —３ ． Ｐ］ ２ １ ３ ０ 套、 桩径 和桩 的检算 。桩 间理论 嵌套 不应 小 于 ５ｃ ｍ。 本 文方 案 的设 计 计 算 仅 是 一 个算 例 ， 对 不 同条 针 件 可改 变结 构形 式并 进 行有 针对 性 的计算 检 算 。但是 施 工工 艺 的几 个关 键 点 有 别 于 一 般 的基 础桩 ， 须提 必［ ］ 周心培 ． ４ 挖孔桩 围护墙 在工程 中的应用 ［ ］ 铁 道工 程学 Ｊ．报 ，９７ １ ：６ １９ （ ） １９—１３ ７． Ｚｈｏ ｕ Ｘｉ ｐｅ． Ｂｏｒ ｄ ｎ ｉ ｅ Ｐｉｅ ｌ Ａｐｐｌｃ ｉｏｎ ｉ Ｅｎｇｎｅ ｒ ｎ ｉａｔ ｓ ｎ ｉ ｅ ｇ ｉ［ ］ Ｊ ｕ ｎ ｆ ａｌ ａ ｎ ｉｅｒ ｇＳ ｃｅｙ １９ （ ） Ｊ ． ｏ ｒ ａ ｏ Ｒ ｉ ｙＥ ｇｎ ｅｉ ｏｉｔ ， ９ ７ １ ： ｉ ｗ ｎ１ ６９ 一ｌ ７３． 高 围护 桩位 置 的精 度和 垂直 度 同时 要保 证在 先施 工 桩 的混 凝 土强 度 达到 一 定 水 平 后 才 能施 工 后 续 桩 ， 样 这 先期 施 工 的桩 可对 后期 施 工桩 的钻 孔作 业产 生 导 向作 ［ ］ Ｔ ２ － ２ １ ， ５ Ｚ３ ２ ０ ０ 铁路桥梁钻孔桩施工技术 指南 ［ ］ ｓ． ＴＺ ３ ２ ２ １ ２ － ０ ０． Ｔｅ ｈ ｉ ａ Ｇｌ ｄ ｏ Ｂｏ ｅ Ｐ ｌ ｉ ｃ ｎｃ ｌ Ｉｅ ｆ ｉ ｒｄ ｉ ｅ ｎＲａｌ ａ ｒ ｇ ［ ］ ｉ ｏ ｄＢ ｄ ｅ Ｓ ． ｒ ｉ （ 接第 ２ 上 ９页） ［ ］ 中铁西 北科学研究 院．路基新结构 一片石 气冷路堤 试验 ３ 研 究［ ．兰州 ： Ｒ］ 中铁西 北 科 学 研究 院有 限公 司 ［ ． Ｒ］ ２０ ． ０６［ ］ 中铁 西北 科 学研 究 院研 究．冻 土地 区热桩 技 术 的应 用 ５ ［ ．兰州 ： Ｒ］ 中铁西北科学研究 院，９０ １９ ．Ｔｈ ｐ ｙ ｏ ｅ ｍ ａ ｉ ｅ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｉ ｅ ｍ ａ ｒ ｓ ｅ Ａｐ ｌ ｆ Ｔｈ ｒ ｌ Ｐ ｐ ｃ ｎ ｌ ｇ ｎ Ｐ ｒ ｆ ｏ ｔＲｅｅｒｈ Ｒｅｏ ｔｏ ｏ ｔｗ ｓ Ｒｅｅｒｈ Ｉ ｔ ｕｅ Ｃ ・ ｓａｃ ｐ ｒ Ｎ ｒｈ ｅｔ ｓａｃ ｎｉ ｔ ｏ ｆ ｓ ｔ Ｌｔ ｆＣＲＥＣ・ Ｒｏ ｄ ｅ ｗ ｔ ｕ ｔ ｒ ｄｏ ａ ｂ ｄ Ｎｅ Ｓ ｒ ｃ ｕ ｅ— Ｅ ｐ ｒｍｅ ｔ ｌ ｘ ｅ ｉ ｎ ａ ｒｇｏ Ｒ］ Ｌ ｎ ｈ ｕ Ｒ ｓａ ｃ ｅ ｏｔ ｏ ｏ ｈ ｅｔ ｅｉｎ［ ． ａ ｚ ｏ ： ｅｅ ｒｈ Ｒ ｐ ｒ Ｎ ｒ ｗ ｓ ｆ ｔＲｅ ｅ ｒ ｈ Ｉ ｔ ｕ ｅ ｏ ｓ ａ ｃ ｎ ｉ ｔ ｆＣＲＥＣ １９ ０． ｓ ｔ ９ ，Ｓｕ ｙ ｏ ｈ ｐ ａ ｉ ｏ ｌ ｍｂ ｎ ｎｅ ［ ・ ｔｄ ｔｅ Ｒ ｐ Ａ ｒ Ｃ ｏｅ Ｅ ａ ｋ ｌｎ Ｒ］ ｆ ｉ ｄ Ｌ ｎ ｈ ｕ： ａ 。 ［ ４ ． ， ｒｈ ｃ Ｒｅ０ ｔ ｆ ｐｒ ０ Ｎ。 ｌ Ｒｅ ｒｈ ｎＩ ｔ ｃ ｗｅ［ ］ 吴青柏 梁素 云 ， ６ 高兴旺．热桩与空 气间 的对 流换热 规律 研究 … 冰 川冻土 ，９ ６ １ ：７— １ １９ （ ） ３ ４ ． ，．幼吾 ， 郭东信 ， 国庆・中国冻土 ［ ・北京 ： 学出版 邱 Ｍ］ 科ｚ ｏ ｏ ｗ ， ｏ Ｄｏ ｎ Ｑｉ ｏ ｉｇ 伽 Ｊ ｓ ｈ ｕ Ｙ ｕ ｕ Ｇｕ 玎 ， ｕ Ｇｕ ｑｎ ． ｌ ａ， Ｐ ｍ ａｌｓ［ ］ ｅ ｉｇ Ｓ ｉ ｃ ｒｓ，０ ０ ｅ ｆ０ｔＭ ．Ｂ ｉｎ ：ｃ ｎ ｅＰ ｅｓ２０ ． ｒ ｊ ｅ：ｄ ‘ ， 一６ ２． ０… ０． … … ．ｗｕＱｉｇ ａ， ｊｎ ｕ ｕ ， ０Ｘｉｇ ａ ｇ ｅｅ ｒｈｏ ｎ ｂ Ｌ ａ ｇＳ ｙ ｎ Ｇａ ｎ ｗ ｎ ．Ｒ ｓａ ｃ ｆ ｉ ｃ。 ｃｉｎ ｅ ｔ 触 ｎ ｔ ａ 。 ｒ ｅ ｗ咖 ｔ Ｔｈ ｅ ｐ Ｉ ｎ ｒ ｉ ａ ｄ Ａｉ ｅ［ ］ ｏ ｒ ａ ０ ａ ｉ ｏｙ ａ ｄＧｅｃｙ ｌｇ ，９ ６（ ） Ｊ ．Ｊ ｕｎ ｌ ｆＧｌｃ Ｉｇ ｎ ０ｒ ００Ｙ １９ １ ： ０ ３ ４・ ７— １