青藏高原凍土路基熱學穩(wěn)定性分析

青藏高原凍土路基熱學穩(wěn)定性分析

0路基穩(wěn)定性分析自2001年開始建設(shè)以來，青藏鐵路已建成10年，自2006年開通5年。作為西部大開發(fā)的標志性工程之一,青藏鐵路因多年凍土、高原缺氧和生態(tài)保護三大問題而備受國內(nèi)外關(guān)注。建設(shè)之初,設(shè)計者和建造者普遍認為,多年凍土是青藏鐵路建設(shè)中的重中之重,而其成功的關(guān)鍵在于路基,路基成敗的關(guān)鍵在于凍土問題的成功解決與否。因此,凍土路基是青藏鐵路建設(shè)中的關(guān)鍵因素。青藏高原因高海拔而得以成為地球的第三極,高原氣候嚴寒,導致該區(qū)域70%的面積為多年凍土所覆蓋。其多年凍土以地溫高、含冰量高及環(huán)境敏感為突出特點。青藏鐵路格爾木至拉薩段全長1142km,其中穿越多年凍土區(qū)長度為632km,大片連續(xù)多年凍土區(qū)長度約550km,島狀不連續(xù)多年凍土區(qū)長度82km(圖1)。所穿越的高溫多年凍土區(qū)長度約為275km,其中與高含冰量凍土重疊的路段約為124km。影響多年凍土區(qū)路基穩(wěn)定性的最大問題是融沉及由于凍土融化引發(fā)的其他病害,如青藏鐵路發(fā)育于秀水河一帶的熱融滑塌病害,在歷經(jīng)數(shù)十年后仍然沒有穩(wěn)定。高溫凍土對于溫度擾動的變化十分敏感,而高含冰量凍土所產(chǎn)生的融沉量將會極大地超出工程允許變形量。因此,無論是工程活動還是高原氣候轉(zhuǎn)暖造成的凍土升溫,都將給路基工程穩(wěn)定性帶來極大負面影響,是青藏鐵路建設(shè)和運營維護中必須面對的突出問題。青藏鐵路建設(shè)之前,世界上在多年凍土區(qū)建設(shè)的鐵路及所出現(xiàn)的路基病害表明,多年凍土區(qū)鐵路建設(shè)仍然是一個世界性的難題。在氣候變暖、多年凍土整體呈現(xiàn)退化趨勢的背景下,路基穩(wěn)定性的問題尤其顯得突出。針對這種狀況,青藏鐵路凍土路基采取了“主動冷卻”路基的設(shè)計思想,并結(jié)合勘察與監(jiān)測資料、工程實踐及試驗工程效果評價,應(yīng)用“動態(tài)設(shè)計”方法對部分區(qū)段進行了變更或強化,以求最大程度地保持凍土路基的穩(wěn)定性。目前,青藏鐵路已正常運營5年,多年凍土區(qū)路基整體穩(wěn)定,列車時速達100km/h,達到了設(shè)計時速的要求。但是,鐵路是一種線形工程,穿越的范圍廣,沿線氣候、工程地質(zhì)和凍土條件復雜,凍土路基不可避免地受到凍融過程的影響。筆者基于長期觀測和沿線次生凍融災(zāi)害調(diào)查資料,對不同凍土路基熱狀況的發(fā)展及主要凍融災(zāi)害進行分析,以期為評價青藏鐵路目前凍土路基的穩(wěn)定性及病害防治提供參考。1地表擾動情形對多年凍土地溫的影響受氣候、地貌、巖性、海拔、地表條件、水文及地熱流等條件的影響,青藏鐵路沿線的多年凍土可根據(jù)地形地貌與工程地質(zhì)條件劃分為15個單元(表1)。表1表明,在山區(qū)多年凍土以低溫、含冰量相對較低為主,而在盆地及河流階地,以地溫較高、含冰量高為主要特征,但在河流以及地熱流較高區(qū)域,存在貫穿融區(qū)。多年凍土中的冰,在粗顆粒土地區(qū)主要以整體狀存在(圖2a);在細顆粒土層中以層狀、微層狀及斑狀產(chǎn)出(圖2b),在部分區(qū)段,地下冰以厚層狀分布(圖2c),部分冰層厚達3m以上;在基巖地區(qū),多以裂隙狀分布(圖2d)。由于土體凍結(jié)過程中水分遷移的影響,在靠近多年凍土上限附近冰含量顯著較高,而高原凍土上限以上的活動層厚度在自然條件下通常接近于2m。因此,在這種情況下,路基施工過程中地表擾動極易導致凍土地溫的變化,進而引起地下冰融化而帶來的沉降變形破壞。此外,氣象監(jiān)測資料表明,青藏高原的氣溫近幾十年來呈現(xiàn)明顯上升的趨勢。據(jù)青藏高原101個氣象臺站1961—2000年氣溫資料統(tǒng)計,40年來青藏高原氣溫平均升高大約0.70℃,升溫速率約為0.017℃/a,遠遠大于中國氣溫的平均升溫速率0.005℃/a。在這種氣候變化背景下,青藏高原多年凍土也發(fā)生了相應(yīng)變化,如沿青藏公路布設(shè)的天然測溫孔8年的數(shù)據(jù)表明,1996—2001年多年凍土頂板溫度自然變化最大為0.08℃/a,最小為0.01℃/a;多年凍土上限自然變化幅度最大為6.6cm/a,最小為2.6cm/a;一定深度上多年凍土也處在一個整體升溫過程中,升溫速率最大為0.053℃/a,最小為0.021℃/a。在青藏高原氣溫每100年升高2.2℃~2.6℃的情況下,未來30~50年青藏高原現(xiàn)今存在的島狀凍土將有80%~90%退化,凍土面積減小10%~15%;多年凍土下界將抬升150~350m,現(xiàn)今過渡型凍土年平均地溫高于-0.8℃的地區(qū)將產(chǎn)生深埋藏凍土或凍土消失;不穩(wěn)定型及穩(wěn)定型凍土年平均地溫將升高0.5℃~0.7℃,其厚度有所減薄,但面積不發(fā)生變化,考慮到未來青藏高原地區(qū)降水可能增加,可以在一定程度上減弱凍土的退化。從多年凍土分區(qū)變化情況來看,如果采用氣溫升高1℃和2.6℃兩種情形進行數(shù)值模擬預(yù)測,結(jié)果表明:50年后氣溫升高1℃,青藏鐵路沿線約有1.7%極不穩(wěn)定型多年凍土(Ⅰ區(qū))退化為季節(jié)凍土,極不穩(wěn)定型多年凍土約增加8%,不穩(wěn)定型多年凍土(Ⅱ區(qū))約增加5%,基本穩(wěn)定型(Ⅲ區(qū))和穩(wěn)定型多年凍土(Ⅳ區(qū))地溫狀態(tài)有所升高;若50年后氣溫升高2.6℃,青藏鐵路沿線約有27%多年凍土退化為季節(jié)凍土,即極不穩(wěn)定型和不穩(wěn)定型多年凍土全部退化為季節(jié)凍土,約有6%基本穩(wěn)定型多年凍土退化為季節(jié)凍土,有27%基本穩(wěn)定型和穩(wěn)定型多年凍土轉(zhuǎn)為極不穩(wěn)定型和不穩(wěn)定型多年凍土,多年凍土地溫狀態(tài)發(fā)生較大變化(圖3)。上述預(yù)測存在很多不確定性,但青藏高原在未來30~50年內(nèi)的退化趨勢將是明顯的。在這一大的背景下,青藏鐵路凍土路基地溫狀況及其熱穩(wěn)定性是工程穩(wěn)定的關(guān)鍵所在。2整體結(jié)構(gòu)形式青藏鐵路凍土路基主要采用“冷卻路基”的設(shè)計理念,而對于勘察資料顯示為低含冰量的凍土區(qū),仍然采用普通填土路基,因此,整體上主要凍土路基結(jié)構(gòu)形式包括普通填土路基(圖4a)、塊石基底路基(圖4b)、塊石護坡路基(圖4c)、U型塊石路基(圖4d)、重力式熱管路基(圖4e)以及部分試驗段特殊路基,包括管道通風路基(圖4f)、遮陽棚路基(圖4g)和遮陽板路基(圖4h)。2.1不同路基高度的地溫變化普通填土路基曾是多年凍土區(qū)采用最為廣泛的路基形式,考慮到多年凍土受氣候條件影響,為防止多年凍土融化,對普通填土路基進行了針對路基高度、路面材料等一系列的研究,先后提出了最小路基高度、臨界路基高度及合理路基高度等概念,以通過增加地-氣間熱阻的方法保護多年凍土。近年來,由于路基工程中考慮了氣候變暖尤其是工程改變了原始地表換熱條件后,會導致進入多年凍土熱量的增加,因此通過現(xiàn)場監(jiān)測、數(shù)值模擬分析,顯示單純地增加熱阻或增加路基高度的方法并不能從根本上解決多年凍土融化的問題。但對于使用年限較短的路基工程而言,在不增加成本的前提下延緩多年凍土融化也能夠滿足工程穩(wěn)定性的要求,如北美和俄羅斯西伯利亞地區(qū)的很多公路基本都采用了普通填土路基。在劃分沿線多年凍土分區(qū)的基礎(chǔ)上,對低溫、低含冰量凍土地區(qū)基本都采用了普通填土路基,但由于鐵路線路長及凍土條件復雜性,后期對一些區(qū)段的普通填土路基進行了措施補強。圖5為青藏鐵路楚瑪爾河地區(qū)(清水河南側(cè))的一普通填土路基路肩下地溫變化狀況,該監(jiān)測路基位于低溫、少冰-多冰多年凍土區(qū),年平均地溫則為-1.3℃。圖5a為路基左肩(陽坡側(cè),下同)地溫發(fā)展狀況,顯示自路基施工完成后,陽坡側(cè)路肩下多年凍土人為上限自2003年的1.9m(原地表高度起算)發(fā)展至2006年的2.5m,表明在施工完成后的3年內(nèi),陽坡側(cè)路肩下地溫朝著不利于路基穩(wěn)定的趨勢發(fā)展。2006年后,人為上限位置開始抬升,至2009年處于原地面下0.5m深度處,并維持相對穩(wěn)定;在地溫方面,路基左肩下人為上限至地下6m深度范圍內(nèi)的地溫處于-1℃~0℃之間。圖5b顯示,路基右肩下(陰坡側(cè),下同)2003年多年凍土人為上限處于原地面下1m深度處,之后抬升至原地面以上,基本處于路基填土深度范圍內(nèi),同時,人為上限下土體在凍結(jié)期的地溫低于-1℃。因此,無論在多年凍土人為上限位置還是路基地溫方面,路基右肩下地溫狀況優(yōu)于路基左肩,但整體上路基熱狀況處于穩(wěn)定狀態(tài)。2.2路基右肩地溫的變化20世紀60至70年代,前蘇聯(lián)全蘇鐵路運輸研究院斯科沃羅丁凍土研究站根據(jù)實測資料提出,用大塊碎石修筑的路堤較之用其他類型土修筑的路堤,可顯著降低基底土的溫度,自然界天然塊石層下地溫較低的現(xiàn)象也說明了塊石層的冷卻作用,因此利用塊石層的Balch效應(yīng)以降低路基下伏多年凍土的地溫是可行的。圖6為楚瑪爾河地區(qū)一塊石基底路基路肩下地溫變化狀況圖,其中深度為0m處是路基面處。圖6a顯示路基左肩最大融化深度在逐年增加,至2007年,融化深度已經(jīng)接近于原上限位置(天然上限深度),之后至2009年略有減小;路基右肩地溫呈逐年下降趨勢(圖6b),最大融化深度也在緩慢減小,由2003—2004年的原地面深度處減小至2009年的地面上1m。由于在凍土路基中采用塊石層的目的在于利用其大孔隙的特性發(fā)揮Balch效應(yīng)以達到冷卻下伏土層的作用,為實現(xiàn)這一目的,在夏季塊石層底板溫度低于頂板,而冬季頂板溫度低于底板,才有利于土體熱量的耗散。實測結(jié)果顯示路基左、右肩中所測塊石層底與層頂?shù)臏夭钤诓煌瑫r間的分布情況(圖7),所采用的數(shù)值為層底溫度減去層頂溫度。在路基右肩,每年2月至7月,層底溫度高于層頂,且溫差較大,達2.3℃;而8月至次年1月,層底溫度低于層頂,溫差為0℃~1℃。因此,理論上2月至7月為相對強烈對流換熱期,8月至次年1月為相對穩(wěn)定的傳導換熱期。路基左肩下2004和2005年的2月至7月層底溫度略高于層頂,2006年后的2月至7月表現(xiàn)為層底和層頂溫度基本相同,即二者溫差接近于0℃,尤其至2009年,塊石層頂與底板之間溫差僅0.3℃;在每年8月至次年1月,層底溫度顯著低于層頂,溫差達2℃。路基左、右肩下塊石層溫度狀況的差異說明,路基右肩下塊石層存在冷季可能的對流換熱,而路基左肩下塊石層在施工后2至3年內(nèi)可能存在冷季的對流換熱,之后由于塊石層冷季上下溫差的消失,基本無因上下溫差導致自然對流的可能。因此,由于邊坡朝向及太陽輻射的影響,路基左肩下塊石層換熱效果顯著弱于路基右肩。2.3路基右肩地溫分布塊石護坡路基的冷卻原理類似于塊石基底路基。圖8為楚瑪爾河地區(qū)塊石護坡路基左、右肩地溫隨深度、時間的變化情況。圖8a顯示路基左肩2003年季節(jié)最大融化深度位于原地面下1.5m,2004年抬升至接近原天然地面,之后季節(jié)最大融化深度局限于路基填土范圍內(nèi),即略高于原天然地面,同時最大融化深度線沒有下降,表明在路基左肩處原凍土溫度沒有升高,這一現(xiàn)象與其他塊石路基或一般填土路基有很大不同;路基右肩(圖8b)地溫在監(jiān)測期內(nèi)維持穩(wěn)定,地溫分布情況與路基左肩類似,即最大融化深度局限在路堤填土范圍內(nèi),但整體溫度低于路基左肩。顯然,相對于普通路基和塊石基底路基,塊石護坡路基起到了促進地溫場左右對稱性增強的作用。2.4u型塊石路基和u型塊石路基對層底溫度的分布U型塊石路基是塊石基底路基和塊石護坡路基的組合,以期從路基表面和內(nèi)部綜合調(diào)控路基溫度。圖9為楚瑪爾河地區(qū)U型塊石路基左、右肩地溫隨深度、時間的變化情況。圖9a顯示路基左肩2004—2009年監(jiān)測期間最大融化深度在逐年減小,期間減小近1m,即多年凍土人為上限位置抬升了近1m,且上限下深部地溫也在逐年緩慢降低,表現(xiàn)為-1℃范圍的擴展;路基右肩(圖9b)地溫在監(jiān)測期內(nèi)也在逐年降低,且降低趨勢比左肩更為顯著,路基年融化深度局限于原地面之上,且逐年減小,監(jiān)測期間減小幅度為0.6m。對比圖6和圖9,U型塊石路基降溫效果顯著優(yōu)于單純的塊石基底路基,同時其左右對稱性更好,有利于維護路基的熱穩(wěn)定性。由于塊石基底路基和U型塊石路基同屬于塊石路基,對于下伏凍土的降溫都是起源于塊石層的熱效應(yīng)。圖10顯示該路基下的塊石層頂與層底溫差狀況。在路基右肩,每年12月至次年4月層底溫度高于層頂,最大溫差為3.4℃,但至2009年減為0.6℃;每年5月至11月,層底溫度低于層頂,最大溫差為2.9℃,至2009年減小為1.9℃。因此,理論上每年12月至次年4月為相對強烈對流換熱期,5月至11月為相對穩(wěn)定的傳導換熱期;在路基左肩下塊石層溫差分布情況與路基右肩基本相同,層底高于層頂?shù)淖畲鬁夭顬?.6℃,至2009年減小為0.8℃;層底低于層頂?shù)淖畲鬁夭钜矠?.6℃,至2009年減小為2.2℃。相比較而言,U型塊石路基中塊石層頂與層底之間的溫差要比單純塊石路基基底對應(yīng)溫差大,并因此影響到下伏多年凍土的地溫低于塊石基底路基。2.5路基結(jié)構(gòu)形式的確定管道通風路基在青藏鐵路建設(shè)初期在清水河試驗段和北麓河試驗段都進行了現(xiàn)場實體工程試驗研究。其設(shè)置主要在于利用高原冷季低溫、大風的氣候特征(圖11),通過管道內(nèi)的強烈對流換熱降低土體溫度。北麓河試驗段全長400m,包括30、40cm兩種管徑、混凝土和PVC兩種材質(zhì)以及布設(shè)于路堤中部和下部(地面上0.5m)兩個位置的情況,因此共有8種不同的組合形式?；谑覂?nèi)模型試驗和現(xiàn)場監(jiān)測研究成果,建議今后采用直徑40cm的混凝土管并布設(shè)在路基下部的方案。為重點討論該種路基結(jié)構(gòu)形式的效果,將主要討論所建議參數(shù)條件下的管道通風路基熱狀況。圖12a顯示路基左肩在施工后的第二年,多年凍土人為上限經(jīng)過第一個凍結(jié)期后已經(jīng)抬升至原地面處,即整個原活動層深度范圍都發(fā)生了凍結(jié),且此凍結(jié)狀態(tài)一直保持穩(wěn)定;圖12b顯示路基右肩下土體凍結(jié)狀態(tài)與左肩類似,路基施工后的第二年,多年凍土人為上限也抬升至原地面附近,此后進一步緩慢抬升。同時,路基右肩下土體溫度低于左肩,表現(xiàn)為圖12b中-1℃和-2℃等值線深度比圖12a中低且范圍廣。整體上,管道通風路基下土體地溫低、多年凍土上限抬升幅度大且在幾何形態(tài)上左右對稱性強,因此其熱穩(wěn)定性良好,是一種適合于高原凍土區(qū)的“冷卻路基”結(jié)構(gòu)形式。此外,數(shù)值模擬分析表明,在年平均氣溫不低于-3.5℃的地區(qū),即使未來100年氣溫升高2.6℃,管道通風路基下伏多年凍土仍然能夠維持穩(wěn)定。2.6遮陽棚內(nèi)外氣溫特征遮陽棚的作用在于遮擋太陽輻射、降低地表溫度進而降低路基地溫。室內(nèi)曾對遮陽的另一種形式——遮陽板進行模擬研究,結(jié)果表明遮陽板能降低遮陽板內(nèi)地表溫度8℃~20℃,最大達24℃,能抬升凍土上限0.8~1.8m,對道路工程中的路基穩(wěn)定性起到至關(guān)重要的作用,并且能夠明顯改善路基因陰陽坡差異而帶來的溫度場不對稱問題。遮陽棚工程設(shè)置在青藏鐵路唐古拉無人區(qū),遮陽棚位于路塹進口填挖過渡段,路基走向180°。圖13為2007—2008年間遮陽棚內(nèi)外不同高度的氣溫平均對比曲線。2007年遮陽棚外天然條件下氣溫值顯著高于棚內(nèi),靠近棚體氣溫值整體略高于棚內(nèi),但在緊鄰棚體的遮陽棚內(nèi)外氣溫差異較小,主要原因在于棚外的測點緊靠遮陽棚邊緣,受棚體阻隔太陽直接輻射的影響程度基本接近于棚內(nèi);棚內(nèi)氣溫整體平均值為-3.66℃,棚外側(cè)為-3.48℃,而天然條件下為-3.05℃。此外,天然條件下氣溫平均值隨高度上升呈現(xiàn)升高趨勢,而棚體內(nèi)、外(外側(cè)邊緣處)氣溫在高度上的差異較小。圖13b為2008年不同高度平均氣溫分布曲線,顯示與圖13a類似的差異和變化趨勢。在太陽光無遮擋的情況下,靠近地表的氣溫顯著升高,天然條件下監(jiān)測期內(nèi)近地表0.1~0.3m的氣溫高于1.0m以上氣溫近1℃,但在棚體內(nèi)部僅相差約0.3℃。因此,整體上遮陽棚內(nèi)部氣溫顯著低于外界環(huán)境溫度。在上述氣溫影響下,遮陽棚內(nèi)外土體地溫產(chǎn)生顯著差異。圖14a為遮陽棚外天然孔地溫分布圖,表明遮陽棚中心斷面處天然狀態(tài)下的地溫基本維持穩(wěn)定,季節(jié)最大融化深度保持在5m處,但在融化時期-0.5℃范圍有所擴展,而凍結(jié)時期-1.0℃范圍有所減小,即淺層地溫存在升高的趨勢。圖14b顯示遮陽棚內(nèi)監(jiān)測孔地溫分布情況與該斷面處天然狀況顯著不同的是:①可能受鉆孔施工的影響,該孔2006年最大融化深度達8.5m,但至2007年迅速減小至3m,2008年為2m,表明上限抬升的幅度和速率都很顯著;②融化期-0.5℃的范圍也在迅速減小,而凍結(jié)期-1.0℃~-0.5℃的范圍則顯著增加,表明土體降溫效果顯著。因此,試驗段監(jiān)測結(jié)果表明,遮陽棚起到了冷卻路基、降低土體溫度的作用。2.7路基熱穩(wěn)定性分析根據(jù)凍土工程國家重點實驗室在青藏鐵路沿線所布設(shè)的55個多年凍土溫度監(jiān)測斷面監(jiān)測結(jié)果,整體上采用“冷卻路基”、降低凍土溫度設(shè)計方法的路基熱穩(wěn)定性顯著優(yōu)于普通填土路基。各種具體路基的熱狀況及工程效果列于表2。3影響主要二次冷凍融化的主要二次災(zāi)難3.1青藏鐵路沿線原生凍融災(zāi)害主要表現(xiàn)形式次生凍融災(zāi)害是相對于原生自然災(zāi)害而言的,是指工程建成后,由于外在因素的影響而誘發(fā)的與凍土發(fā)育狀況、凍融過程有關(guān)的地質(zhì)災(zāi)害。青藏鐵路自從開始建設(shè),各參建單位曾主要針對工程病害,定期或不定期地對路基可能出現(xiàn)的病害地段和病害類型進行過數(shù)次調(diào)查研究?；?007—2009年青藏鐵路運營以來調(diào)查資料,并結(jié)合以前調(diào)查的原始資料,將青藏鐵路多年凍土區(qū)路基次生凍融災(zāi)害進行分類。對于次生災(zāi)害的劃分,主要根據(jù)災(zāi)害發(fā)生的原因進行分類,其中熱融性災(zāi)害是由于多年凍土融化或退化過程中,土體壓縮、固結(jié)或變形、位移所引起的災(zāi)害,這種災(zāi)害可以表現(xiàn)為巖土體的變形和失穩(wěn),也可以表現(xiàn)因地表形態(tài)改變而形成的其他地質(zhì)體,但當其對工程產(chǎn)生間接或直接的影響后,便表現(xiàn)為災(zāi)害,其危害表現(xiàn)在對于路基的滑塌掩埋、路基沉陷或側(cè)向熱侵蝕;凍脹性災(zāi)害主要是由于土體凍結(jié)過程中水分遷移或原位凍結(jié)所產(chǎn)生的體積膨脹類災(zāi)害,一方面直接表現(xiàn)為構(gòu)筑物的凍脹危害,另一方面表現(xiàn)為因施工造成地下水通道的改變而出現(xiàn)的冰錐、冰幔等,可能會造成路基抬升、側(cè)向擠壓和冰體掩埋等;凍融性災(zāi)害是指由于受凍融循環(huán)的影響,巖土體材料形態(tài)或強度等物理特性發(fā)生變化所引起的災(zāi)害,其危害表現(xiàn)為路基熱調(diào)節(jié)功能降低(如護坡塊石風化后孔隙度降低、熱交換效率降低)、路基裂縫以及結(jié)構(gòu)功能降低甚至失效。根據(jù)災(zāi)害成因、破壞形式及發(fā)生部位,將青藏鐵路沿線次生凍融災(zāi)害分為三大類10種表現(xiàn)形式(表3)。整體上,上述次生災(zāi)害的產(chǎn)生主要在于工程施工對地表的熱擾動以及部分區(qū)段改變了地下水滲流通道,或所采用的塊石材料抗風化能力差所致,因此,工程防治中需考慮采用工程補強、減少地表熱擾動、恢復環(huán)境、更換材料等方式進行治理。3.2青藏鐵路多年凍土區(qū)過程中沉降的主要病害表現(xiàn)熱融性災(zāi)害依然是影響青藏鐵路凍土路基穩(wěn)定性的主要問題,如由于陰陽坡差異效應(yīng)導致部分路基下地溫場不對稱、局部凍土升溫都可能最終引起路基的融沉病害。此外,高原上氣溫年際變化較大,晝夜溫差大,紫外線強烈,凍脹或循環(huán)凍融對建筑材料的破壞也比較嚴重。青藏鐵路是一個龐大的工程,線路長、凍土及水文地質(zhì)條件復雜,由施工、局部環(huán)境變化引起的路基或輔助設(shè)施病害也是難以根本避免的。目前,青藏鐵路路基工程最為明顯并具有代表性的災(zāi)害為路橋過渡段沉降變形。青藏鐵路多年凍土區(qū)全長550km,共有大小橋梁437座,2009年4月至7月,對其中的164座(從西大灘至尺曲)進行了路橋過渡段沉降病害調(diào)查,調(diào)查內(nèi)容包括橋梁兩端各兩個墩臺與護錐連接處沉降量、橋梁走向、路基坡向、路基類型、地基土類型、下伏多年凍土類型、地溫分區(qū)等。青藏鐵路多年凍土區(qū)路橋過渡段沉降主要表現(xiàn)在:①護錐體表面的沉陷:此類病害在橋編號為634的橋(橋-634,下同)北端左側(cè)(陽坡側(cè))表現(xiàn)的十分突出,錐體靠近橋墩處表面沉降量達45cm,由于沉陷量較大,后期維修過程中填筑的道碴充填了沉陷的范圍。沉降量較大的部位往往發(fā)生在高填方路基,如橋-634北端左側(cè)路基填高為10m;②過渡段護錐開裂:由于差異沉降導致的路基填土拉裂,在護錐表面形成不規(guī)則拉裂縫,如橋-618北端左側(cè),過渡段沉降量10cm,導致在錐體頂部形成塌陷,并沿錐體表面平行于錐體與