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1、青藏公路建设技术问题及解决 办法青藏公路建设技术问题及解决办法摘要：青藏公路由北向南纵贯青藏高原腹地,昆仑山唐古拉山间平均海拔4500m以上，在公路沿线700多千米范围内广泛分布有全球独一无二的以高海拔 高温为主要特征的多年冻土高原气候变化无常，一日间可经历四季，遭遇雨、 雪、冰雹;公路沿线环境恶劣，年平均气温乜匸彳匸,空气中含氧量不足海平面的 50%,太阳辐射量平均高达3600kJ/m2多年冻土、高寒缺氧、生态脆弱是高原环 境的基本特征.2随着全球气温上升，高原下伏多年冻土响应进程加快，近20年 间冻土平均升温0203C,多年冻土加速消失，高温多年冻土加剧退化,低温多 年冻土升温明显，并由此
2、导致冻土区公路工程病害不断发生发展青藏公路历经 50年建设和34年连续科研,通车50年来,历经数次整治改建,并开展长达30多 年的连续跟踪观测研究，其作为中国高原冻土区大规模工程建设的开山之作，无 疑也成为中国冻土工程研究最大的试验工程。相比于青藏铁路，青藏公路的修建要难得多的多，经过参阅网上的文献和 分析，我了解到如果完全按照规范所定的施工环境气候条件，几乎不可能在青 藏高原修建高速公路。以路面为例，公路路面施工是需要一定的温度条件的， 路面中的半刚性基层在摊铺后需要一定的温湿条件养生，以形成足以抵抗轮载 的强度，而沥青路面面层施工也需要在气温合适且无降雨条件下进行。按照规 范中的话来说就是
3、：“沥青路面不得在气温低于10C (高速公路和一级公路) 或5C (其他等级公路)，以及雨天、路面潮湿的情况下施工”一一公路沥青 路面施工技术规范(JTGF40-2004)“无机结合料稳定材料结构层施工宜在气温较高的季节组织施工，施工期 日最低气温应在5C以上，在有冰冻的地区应在第一次重冰冻到来的15-30天之 前完成施工。”一公路路面基层施工技术细则(JTG/TF20-2015) 1气候因素对工程修建的影响根据査阅的资料：青海年平均气温图显示，整个地区基本上一年大部分时 间是不满足高速公路施工条件。特别是如果按照基层施工细则中要求，则青海 除海东地区以外，全年几乎不存在基层可施工时间。找寻资
4、料过程中，我看到一张8月3日的青海214线上玛多的当天气温， 几乎最低气温已低于5C（基层养护最低温度），且当地每日下午必刮大风，每 隔几日就有暴雨或冰雹，暴雨多时每个一两小时就会来一次，施工条件极端恶 劣。温湿条件不达标仅仅是举的一个小例子，虽然很多研究已经涉及到能在极 端恶劣条件下硬化的基层材料，然而青藏高原还具有生态脆弱、冻土分布广泛 等诸多困难。2地质因素对工程修建的影响首先介绍下冻土，冻土是指零摄氏度以下，并含有冰的各种岩石和土壤。 一般可分为短时冻土（数小时/数日以至半月）/季节冻土（半月至数月）以及 多年冻土（又称永久冻土，指的是持续二年或二年以上的冻结不融的土层）。 冻土具有流
5、变性，其长期强度远低于瞬时强度特征。所以，在冻土区修筑工程 构筑物就必须面临两大危险：冻胀和融沉、这终将导致路面损坏。中国的多年冻土以青藏高原高海拔冻土为代表，在全球冻土界具有无可替 代的地位青藏高原多年冻土区是世界上中、低纬度（北纬32 36 ）地带海拔 最高、面积最大的冻土区，冻土分布面积约15X105km2，约占全国多年冻土面积 的70%,冻土分布区域海拔一般均超过4000m.高原冻土分布具有多样性特点:高 温、中温与低温冻土均有分布，其中高温冻土分布最为广泛；冻土分布具有高度 地带性，同时又有一般纬度与经度分布的规律性区内不论高温冻土还是中低温 冻土在近代均处于退化之中，冻土地温升高、
6、厚度减薄、面积逐步缩小；区内生 态环境脆弱,工程环境对冻土稳定性影响大,导致冻土环境不稳定并由此带来严 重的工程病害 4青藏高原高海拔冻土与西伯利亚、北美冻土有很大区别俄罗斯 及北美地区多年冻土主要受纬度控制，冻土温度低，冻土环境人为干扰少，冻土 比较稳定，公路修筑以砂石路面为主中国高原冻土温度高,太阳辐射强烈，昼夜温差大,在全球气候变暖背景下,冻土退化响应明显加快,冻土环境不稳定,极易 受工程等人为因素破坏。3.沥青路面对公路修建的影响在沥青路面的影响下，多年冻土上限处的地下冰较易融化引起融化下沉路 基稳定性主要受下列因素的影响,季节融化深度，含冰量,多年冻土上限温度和 土体类型同样的含冰状
7、态下，融化下沉与季节融化深度有关;同样的季节融化 深度下，融化下沉与上限附近的地下冰含量有关.在青藏公路沥青路面修筑后，冻土环境发生了较大的变化，也改变了冻土工 程地质特征.表说明了沥青路面下季节融化深度大于天然状态下的深度.对于低 温多年冻土来说，如果减去路基高度，季节融化深度与沥青路面下多年冻土的上 限相当，甚至略有上升这清楚地说明了沥青路面下高温多年冻土处于融化状态， 抬高路基的方法不能够保证路基稳定.1表2沥青跑面修筑前后平均季节融化深度的变化塢曲号-平均学冇融吐呼废皿1律笔高度An11.20ZJ8l.S21.452.5SIl ,641诙6 016.241.055.02札約11右2.8
8、54.35.981忠71 斯4.6561j.i8L57M34J42.7由以上的分析可以得知，沥青路面对多年冻土有较大的影响,对于低温多年 冻土来说,加高路基能够使多年冻土上限稳定，提高路基稳定性.而对于高温多 年冻土来说,如果不采取保护冻土措施，仅加高路基是不能保证路基稳定的.4.采取的措施同青藏铁路的修建一样，对青藏公路工程，我们采用相似的方式进 行处理积极保护多年冻土只有保护冻土，才能保证路基稳定。以往的办法是增加土体热阻，减少进入路基下部的热量，从而延缓多年冻土退化，在一定时间内起到 保护冻土的作用。在公路线上，同样有很多路段采用的是块石路基和块 石、碎石护坡路堤。这种保护冻土的方式较为
9、经 济、方便、有效。采用 块石路基，块、碎石护坡，主要利用块石、碎石孔隙较大的特点，使它 们在夏季产生热屏蔽作用，冬季产生空气对流，改变路基和路基边坡土 体与大气的热交换过程，起到较好的地保护多年冻土的作用。此外，在路基两旁埋设高效导热的热棒、热桩，可以将热量导出， 同时吸收冷量并有效地传递贮存于地下。在路基中铺设通风管，可使土 体温度明显降低，在通风管的一端设计、安装了自动温控风门，当温度 较高时，风门会自动关闭，温度较低时，风门自动打开，这样可以避免 夏季热量进入通风管。在路基顶部和路基边坡铺设遮阳棚、遮阳板，可 以有效地减少太阳辐射，降低地表温度5。这些措施在建设中也得到不同 程度的运用
10、。路基中铺设保温材料，可以减缓路基下部多年冻土融化和升温作 用，但它不能从根本上保护多年冻土，只能在冻土温度较低的路段适当 采用。通过抗冻工程这门课的学习我们可知，冻土会导致路基变形，直接摧毁公 路，主要存在这样一条破坏链：施工中开挖暴露冻土一冻土产生冻融而软化塌 陷一软化塌陷暴露更多冻土严重的时候，开挖山脚下一块路堑，会导致整 座山的表层融塌变形。所以高原上高速公路设计中比在平原更注重避免路堑、 高路堤、浅隧道。此外，虽然我们一直在强调技术难度，但是我还是要说：高原反应对施工人员 的影响也大大提高了施工困难。在高原上时，哪怕是公认最能吃苦的四川民工, 初来高原也有较长一段适应期，哪怕过了适应
11、期之后，施工也仍时不时感觉头 晕想吐。而对于我们普通人，在4500的海拔上，爬上路堑边坡就已经让我生不 如死了，更别说还得进行施工工作。青藏公路和青藏铁路可以说是一场艰难的挑战，但挑战激起的却是一个古 老民族的血性与进取的雄心在青藏铁路修建施工过程中,精神力量支撑着每一 位建设者,互古沉寂的高原荒野是生命的禁区，也是生命的极限.然而，一种青藏 铁、公路建设者铸造炼就的精神感动和启示着一个急剧变动的时代，这就是十多 万青藏铁路建设者在艰苦卓绝中培育出来的“挑战极限，勇创一流”的精神,，只 属于青藏线路的建设者.在课堂上观看老师给我们播放的视频的时候，当我看到无数前辈，无数建 设者在镜头前接受记者
12、釆访时流露出的自然表情和听到他们从嘴里迸出来的滚 烫话语,我深深地为之感动.他们中有年过五旬的老人，有刚从学校毕业的学生， 有劳燕分飞的壮年，有新婚燕尔的夫妇，有帅气强壮的须眉，有美丽坚强的巾帼， 这样伟大的宏伟工程正是这一位位平凡的个人所书写，正是这一双双辛劳的巧 手所描画.作为一名在新疆上学的学生，也只有到了西北地区这样有冻土分布的区域 才能更好的理解和体会到这工程的不易吧。一篇文章这样写到：这不是青藏高原的路，却比青藏公路更难修。这是一段地图上从来没有过的线条，这是一条穿越4条地震断裂带、21个堰塞湖、地质条件相当复杂的路线。也是一个每年汛期几乎都会出现山体滑坡、泥石流的地方，它的修建，是一个期盼了 20多年的梦，也是业界公认的世界难题。它，就是青藏公路参考文献1 张毅. 多年冻土地区沥青混合料低温抗裂性能及配合比设计方法研究D.长安大学,2004.2 陈辉，李双成,郑度.青藏公路铁路沿线生态系统特征及道路修建对其 影响J.山地学报,2003,05:559-567.3 金会军，赵林，王绍令,晋锐.青藏公路沿线冻土的地温特征及退化方式 J中国科学D辑:地球科学,2006,11:1009-1019.4 高思如,吴青柏,张中琼，侯彦东.青藏公路低温多年冻土温度的多时间 尺度分析J冰川冻土,2014,06:1403-14115 汪双杰，章金钊，陈建兵.青藏高速公路建设关键技术问题
