《鐵路路基施工與維護》課件-4 特殊環(huán)境施工之季節(jié)性施工

特殊環(huán)境施工之季節(jié)性施工主要內(nèi)容冬季路基施工雨季路基施工多年凍土地區(qū)路基施工風(fēng)沙地區(qū)路基施工冬季路基施工鐵路路基施工與維護01規(guī)范規(guī)定：根據(jù)當(dāng)?shù)囟嗄隁庀筚Y料統(tǒng)計，當(dāng)室外日平均氣溫連續(xù)5d穩(wěn)定低于5℃即進入冬期施工；當(dāng)室外日平均氣溫連續(xù)5d高于5℃時解除冬期施工。冬季路基施工可采取哪些措施？(一)施工準(zhǔn)備工作只要工期安排上有可能，就應(yīng)避免在冬期安排土方施工，而把那些不受冬期影響甚至在冬期施工更為有利的工程安排在冬期進行。例如：對凍結(jié)的粗粒土進行開挖和填筑，在冬期施工比暖季施工成本增加很多，施工難度也較大；而在泥沼地段或地下水豐富的地層中施工，冬期施工反而更加方便和經(jīng)濟。對于決定安排在冬期施工的工程，則必須在入冬前就做好充分的準(zhǔn)備工作。在進行路基冬期施工的準(zhǔn)備工作時，主要應(yīng)強調(diào)以下幾個方面：1．對土壤的凍結(jié)、解凍時期和凍結(jié)深度的詳細復(fù)查。

2．保溫、防寒、破冰材料與用具以及施工人員的防寒保暖用品的及早運輸和儲備。

3．施工人員和機械設(shè)備用的防寒棚和加熱設(shè)備的建立。

4．準(zhǔn)備適用于冬期施工的施工機械。

5．路堤基底，在凍結(jié)前按規(guī)定清除草皮，并加掩蓋保溫。取土坑表層進行松土防凍。

6．組織施工人員學(xué)習(xí)冬期施工的有關(guān)技術(shù)規(guī)定，以保證施工質(zhì)量及施工安全。(二)冬期路堤施工

1．基底處理地基應(yīng)在凍結(jié)前處理。處理好的基底應(yīng)隨即掩蓋以防凍結(jié)。

2．填料要求冬期填筑路堤所用填料，應(yīng)盡量選用級配良好的滲水未凍土。如果不得不使用非滲水土?xí)r，其含水率宜低于塑限，同時應(yīng)采取加大壓實的措施。

當(dāng)用凍土與未凍土混合填筑時，凍土塊不宜大于15cm，體積含量不宜大于30%。凍土塊應(yīng)均勻散布在填層內(nèi)，并于其四周填以未凍土。

路堤頂面以下及兩側(cè)邊坡1.0m范圍內(nèi)、橋涵缺口填土范圍內(nèi)、橋頭路堤及位于河床上的路堤，均不得使用凍土填筑。

3．填土壓實和預(yù)留沉降量填筑路堤必須嚴(yán)格按分層、橫斷面全寬度填筑、逐層壓實，做到隨挖、隨運、隨填、隨壓實。已鋪土層未壓實前，不得中斷施工。應(yīng)保證開挖、運填的周轉(zhuǎn)時間小于土的凍結(jié)時間。

分層填筑鋪土厚度應(yīng)按一般規(guī)定減薄20%～25%，并不得鋪成斜層；或者增加碾壓遍數(shù)以提高壓實度。凍塊之間應(yīng)保持3～5cm的空隙，將松散土壤充填其中。

(三)土的防凍措施目前常見的防凍措施有以下幾種：

1．覆蓋法

：松土及草袋覆蓋；積雪覆蓋；設(shè)置防雪柵。

2．組織不間斷施工施工時，應(yīng)盡量縮短各工序間的間歇時間，并組織晝夜連續(xù)施工，以保持施工過程土壤不凍或少凍。雨季路基施工鐵路路基施工與維護02雨季進行路基土方施工會遇到哪些困難?

雨季進行路基土方施工會遇到很多困難，給施工質(zhì)量帶來不利的影響。主要體現(xiàn)在下面幾個方面：

1．地面泥濘。

2．因雨停工損失工日。

3．土壤含水率過大。

4．增加一些工作項目，如：臨時排水，地面疏干等。因此組織施工時，一般不宜安排雨季施工困難的土方工程，例如洼地路堤、高填深挖、黏土類土質(zhì)地段的工程；而把那些在雨季中施工困難不大的砂土類或砂夾石地段等工程，安排在雨季施工。

雨季路基施工可采取哪些措施？

一、施工準(zhǔn)備工作

1．在山區(qū)以及暴雨和洪水危害比較嚴(yán)重地區(qū)，應(yīng)詳細調(diào)查并掌握洪水資料，做好施工中的臨時防護措施。

2．對主要材料工具要估計在雨季期間的儲備量，并增建必要的防雨防洪設(shè)施，特別是石方爆破材料的防雨防潮設(shè)施。

3．在洪水位以下的材料、活動房屋及機械設(shè)備，雨季前應(yīng)搬移到最高洪水位以上的處所。

4．對施工人員應(yīng)配備必要的勞動保護用品，還應(yīng)進行雨季施工和防洪搶險的教育。5．為保證工程質(zhì)量，對部分工程項目或工序加以合理安排。如路基邊溝、天溝、排水溝、取土坑排水等應(yīng)在雨季前完成。二、土石方開挖與填筑

1．土方的填挖

(1)雨季施工地段，應(yīng)首先完成涵洞，并作好防水、防洪、排水工作，同時應(yīng)注意填料含水率過大，若土質(zhì)過濕，不宜用作填料時，應(yīng)棄置晾曬風(fēng)干后再用。

(2)填筑土質(zhì)路堤，應(yīng)分段快速施工。分層夯壓時，層面要有2%～3%的橫向排水坡度，避免積水。(3)用黏土填筑的路堤，天晴后易龜裂，必須及時修補。

(4)雨季填筑路堤，應(yīng)根據(jù)使用機具的性能和數(shù)量，合理組織幾個工點輪流作業(yè)，緊湊銜接；不宜全面鋪開。

2．石方的填挖

(1)路塹施工應(yīng)采用自上而下按照設(shè)計邊坡分層下挖的原則，嚴(yán)禁掏底開挖。

(2)在開挖過程中，應(yīng)隨時觀察石質(zhì)情況，復(fù)核和改進設(shè)計坡度，以使邊坡在雨水沖刷過程中，也能保持穩(wěn)定。多年凍土地區(qū)路基施工鐵路路基施工與維護03

凍土：一般指溫度在0℃或0℃以下并含有冰的巖土和土壤（不含冰的稱為寒土）。多年凍土（永久凍土）——含冰的土持續(xù)3年或5年以上不融化-季節(jié)凍土

——多年凍土地區(qū)的地表往下一定深度的土層(一般在3m以內(nèi))，寒季凍結(jié)，暖季融化，一、凍土的概念天然地面天然多年凍土上限上限附近冰層季節(jié)融凍層多年凍土層太陽輻射

多年凍土與季節(jié)融凍層的交界處稱為多年凍土的“上限”，多年凍土的下部界限稱為“下限”。天然地面多年凍土上限多年凍土上限附近冰層太陽輻射季節(jié)融化層多年凍土上限多年凍土層天然條件下季節(jié)融化層類似保溫層上限上升上限基本不變上限下移天然條件下季節(jié)融化層好像一層保溫層，保護著多年凍土處在凍結(jié)狀態(tài)修建鐵路路基時，壓實地表或鏟掉植被、路堤填土或其他結(jié)構(gòu)形式，均改變了原來季節(jié)融化層保溫效果，有可能使多年凍土發(fā)生三種變化：

1上限下移，2上限基本不變，3上限上升。藍色為多年凍土；紫色為季節(jié)凍土；黃色為短時凍土；綠色為非凍土。

我國多年凍土分布很廣，主要集中在東北的大、小興安嶺、松嫩平原北部、青藏高原、祁連山、天山等西部高山上，多年凍土區(qū)面積215萬km2，占全國總面積的1/5。天路

青藏鐵路中的凍土多年凍土不良地質(zhì)現(xiàn)象1.地下冰。2.冰錐、冰丘。3.熱融坍滑。4.熱融沉陷和熱融湖(塘)5.凍土沼澤。凍害的主要因素

土、水、溫度是產(chǎn)生凍害的三主因，這三者的不利組合便會導(dǎo)致路基等工程結(jié)構(gòu)嚴(yán)重凍害。多年凍土區(qū)病害的處理措施主要從三個方面著手：地基土改善、治水及保溫。29（7）基底換填措施（8）路基排水措施（9）合理路基高度措施（10）以橋代路措施凍土路基工程措施（1）片石氣冷措施（2）碎石（片石）護坡或護道措施（3）通風(fēng)管措施（4）熱棒措施（5）遮陽棚措施（6）隔熱保溫措施青藏線多年凍土技術(shù)

遮陽板結(jié)構(gòu)片石氣冷邊坡和護道病害整治主要工程技術(shù)遮陽棚路基遮陽棚路基遮陽棚路基熱棒路基熱棒路基

主動降溫、冷卻地基、保護凍土31

適應(yīng)于高溫極不穩(wěn)定、不穩(wěn)定凍土區(qū)片石氣冷路基累計達117公里凍土路基工程措施（1）片石氣冷措施青藏線多年凍土技術(shù)

片石氣冷路基工作原理33

主要解決坡向效應(yīng)引起的路基不均勻變形問題凍土路基工程措施（2）碎石（片石）護坡(或護道)措施青藏線多年凍土技術(shù)

34（2）碎石（片石）護坡(或護道)措施凍土路基工程措施青藏線多年凍土技術(shù)

凍土路基工程措施（3）通風(fēng)管措施不帶風(fēng)門的通風(fēng)管【原理】通風(fēng)管埋設(shè)到路基土體中，增加土體與空氣的接觸面，增加傳入地基土體的冷量，積極主動的降低地基土體溫度。為減少暖季通過通風(fēng)管流入地基土體的熱量，管子兩端可以安裝溫度自動開啟風(fēng)門。凍土路基工程措施（3）通風(fēng)管措施帶風(fēng)門的通風(fēng)管37凍土路基工程措施（4）熱棒措施氣液兩相交換熱棒寒季工作機理示意圖（暖季停止工作）凍土路基工程措施（4）熱棒措施冷凝器蒸發(fā)器青藏線多年凍土技術(shù)

熱管（熱棒）技術(shù)是60年代初發(fā)展起來的一種廣泛用于土木工程中的冷凍技術(shù)。凍土路基工程措施（5）遮陽棚措施青藏線多年凍土技術(shù)

【遮陽棚原理】用具有一定強度，反射性能好的材料，阻擋太陽輻射熱能進入路基本體.

凍土路基工程措施（6）隔熱保溫措施鋪設(shè)保溫板青藏線多年凍土技術(shù)

【原理】路基本體鋪設(shè)保溫材料，可以增大熱阻，減小外界熱量對凍土地基的熱干擾，其作用有正負效應(yīng)，正效應(yīng)達到隔熱，防止凍土地基土體升溫，負效應(yīng)則阻隔了寒季凍土地基冷儲量增加。41在挖方地段或填土厚度達不到最小設(shè)計高度的低路堤地段采用（7）基底換填措施凍土路基工程措施青藏線多年凍土技術(shù)

（10）以橋代路措施凍土路基工程措施

在復(fù)雜凍土地段，修建低架雙排柱小跨度鋼筋混凝土梁橋。青藏線多年凍土技術(shù)

清水河“以橋代路”特大橋風(fēng)沙地區(qū)路基施工鐵路路基施工與維護04

我國的風(fēng)沙地區(qū)主要分布在新疆、內(nèi)蒙古、寧夏、甘肅、青海等五個省區(qū)，陜西、吉林、黑龍江、遼寧等省也有小片分布，面積大約109萬km2。在風(fēng)沙地區(qū)的鐵路路基，容易遭受風(fēng)蝕或沙埋等病害，若在施工時沒有良好的防護工程，運營后會給鐵路的行車安全帶來極大的隱患。

固定沙丘呈鐘形或墳堆形，植物覆蓋面積達40%～50%，其沙害較微，如注意保護植物，封沙育林，則對鐵路無危害。

一、風(fēng)沙地區(qū)分類

沙丘按固定程度可分為固定沙丘、半固定沙丘和流動沙丘三種。

半固定沙丘呈橢圓形或長條形，植物覆蓋面積在15%～40%間，其沙害較輕，但必須有適當(dāng)?shù)姆郎炒胧?。流動沙丘密集分布，遠望如海洋，植物覆蓋面積在15%以下甚至裸露，其沙害嚴(yán)重，鐵路兩側(cè)必須采取有效的防沙措施。

風(fēng)沙地區(qū)按沙害嚴(yán)重程度不同可分為三種，見表。表風(fēng)沙地區(qū)分類表

風(fēng)沙地區(qū)分類沙源病害方式年輸沙量(m3/m)較微風(fēng)沙地區(qū)少數(shù)半固定沙丘，大部分為固定沙丘或沙地。少量流沙≤5一般風(fēng)沙地區(qū)少數(shù)流動沙丘，大部分為固定和各半固定沙丘。以風(fēng)沙流為主5～15嚴(yán)重風(fēng)沙地區(qū)成片的流動沙丘，沙丘面積在20%以上；或地面幾乎都是裸露的疏松沙地。沙丘移動和風(fēng)沙流并重≥15

二、風(fēng)沙對鐵路的危害

1．風(fēng)蝕

2．積沙

沙埋線路風(fēng)沙地區(qū)路基施工可采取哪些措施？沙害的防治措施常采用固定、阻隔、疏導(dǎo)等綜合治理措施，從路基本體保護、路基兩側(cè)保護和植樹造林三方面著手，以植物治沙為主，機械固沙為輔，效果較為顯著。沙害防治措施：沙害防治措施分為植物固沙和工程固沙兩類。植物固沙是治本良策，既可阻截沙流，防止風(fēng)蝕，又可調(diào)節(jié)小氣候，改善生態(tài)環(huán)境和改良土壤。沙害的防治措施(1)植物固沙固沙的目的是固定地表面流沙，增加地面粗糙度，降低地面風(fēng)速，減少氣流中的輸沙量，具體措施是設(shè)置草方格沙障、沙夾石或黏土覆蓋。①植物固沙以營造林帶為本林帶采用植物混種、均勻透風(fēng)類型。迎風(fēng)林帶先矮后高，即先灌木，后喬木；背風(fēng)側(cè)則先高后矮，有效防護寬度一般為樹高的15～25倍。沙害嚴(yán)重地段，迎風(fēng)側(cè)可營造多條林帶。防沙林應(yīng)選擇生長快、固沙、防風(fēng)能力強、不怕沙埋的樹種，常被選用的植物有沙棗、胡楊、小葉楊、文冠果、花棒、沙蒿、胡枝子、楊柴等。沙害的防治措施(1)植物固沙固沙的目的是固定地表面流沙，增加地面粗糙度，降低地面風(fēng)速，減少氣流中的輸沙量，具體措施是設(shè)置草方格沙障、沙夾石或黏土覆蓋。①植物固沙以營造林帶為本沙害的防治措施(1)植物固沙②圍欄封育設(shè)置圍欄網(wǎng)封閉線路兩側(cè)200～300m范圍的沙地，實行禁牧，為自然植被提供休養(yǎng)生息正常繁育生長的條件，充分發(fā)揮自然植被的固沙作用，同時保護其他治沙設(shè)施不遭受破壞，在封育范圍內(nèi)，雨前適時播種沙生植物種，增加植被覆蓋度，在草方格內(nèi)播種成活率較高。沙害的防治措施(1)植物固沙③科學(xué)植樹造林植樹造林是治理沙害的根本途徑，它不僅能夠削弱風(fēng)速，改變流沙的性質(zhì)，達到長期固沙的目的，而且能夠調(diào)節(jié)氣候，美化環(huán)境，具有多方面的效果。沙害的防治措施(2)工程固沙工程固沙一般用在沒有植物生長條件的地段，或作為植物固沙初期的輔助措施。①保護路基本體對路基或路塹本體用不同的材料進行覆蓋，如干砌片石(或預(yù)制混凝板)、栽砌或散鋪卵礫石。沙