严寒地区客运专线路基防冻胀施工技术报告

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1、严寒地区客运专线路基防冻胀施工技术报告中交股份哈大铁路客运专线工程指挥部港口岩土工程技术交通行业重点实验室2010年5月99目录第一章绪论11.1研究的背景及目的11.2冻土工程国内外研究现状21.3路基冻胀机理41.4影响冻胀的主要因素61.5课题主要工作内容91.6关键技术路线10第二章路基填料室内试验研究122.1路基工程概述122.2季冻区路基填料要求142.3主要采料场A、B填料的冻胀性能142.4路基填料抗冻性室内试验研究152.5水泥改良土室内试验研究372.6小结41第三章现场试验研究433.1试

2、验内容433.2试验仪器布置433.3观测频率453.4试验结果453.5小结54第四章路基热力耦合分析564.1路基温度场数值模拟及分析564.2路基变形数值模拟及分析644.3小结67第五章路基填筑施工及冬期施工防护技术695.1国内外防冻层的设置69995.2路基填料施工及防护措施705.3过渡段施工77第六章地基处理施工及防护技术836.1强夯施工836.2CFG桩施工856.3PHC管桩施工916.4水泥搅拌桩93第七章结论96参考文献9899第一章绪论1.1研究的背景及目的温度在0℃或0℃以下并含有冰

3、的土称为冻土，一般可以分为季节性冻土和多年冻土。我国是一个冻土分布广泛的国家，960万平方公里的国土中约有720万平方公里为冻土区，分为季节性冻土区和多年冻土区，其中多年冻土区约占国土面积的21.5%，季节性冻土区约占53.5%。多年冻土区主要分布在高纬度的东北大小兴安岭、长白山，以及西部的青藏高原、祁连山、天山和阿尔泰山等高山高原地区，而季节性冻土区则广泛分布于长江流域以北的东北、华北和西北地区。无论是季节性冻土还是多年冻土，表层都存在着一层冬冻夏融的冻结—融化层，作为路基的冻融层，在冻融过程中会引起土体性质的

4、变化，发生路基变形、裂缝等现象，严重影响着铁路行车安全和运输效率。据统计，我国北方近几年产生了大量的冻胀病害：在哈尔滨铁路局，产生冻胀病害的部位有16123处，总长度达334454m；沈阳局辖内线路路基病害有1376处，产生病害长度达34496.7m；呼和浩特铁路局发生冻胀病害部位有78处，总长度达13710m。为保障行车安全，养路部门每年需要投入大量的人力和物力，用以开采砂石、抬高路基、换填填料、平顺线路等，这些都增加了巨大的维修工作量。由此可知，如何防护和治理冻土路基是目前地处严寒地区铁路工程所面临和亟待解决

5、的问题。近年来随着国民经济建设、旅游业和国防建设的发展，以及大力发展基础建设战略的全面实施，国家加大了对铁路、公路建设的投资。哈大铁路客运专线就是在适应这样的大环境下开展的。哈大铁路客运专线起点哈尔滨，终点大连，纵贯东北三省，线路正线全长903.9km。沿线年平均气温4.4℃～10.9℃，极端最高温度39.8℃，极端最低气温可达-40℃以下，最大积雪厚度30cm，最大季节冻土深度可达2m以上，冬季寒冷而漫长，每年从10月底开始冻结，翌年5～6月全融化。哈大铁路客运专线是目前国内开工建设的时速最高的铁路之一，线下技

6、术标准是按350km/h修建的，设计开通速度为250km/h。路基全长231.2km，由于地处东北寒冷地区，将经受周期性冻融循环作用。路基在冻结期，易引起冻胀，融化期又由于上层土体99开始融化，下部仍处于冻结状态，未融化的土层起到隔水层的作用，荷载反复作用下容易翻浆，处理比较困难。同时，随着我国高速铁路的快速发展，客运专线列车的高速、安全、平稳运行对路基的变形提出了更严格的要求，进一步增加了路基施工的难度。因此，在此背景下提出了本课题的研究。课题研究对象为哈大客专TJ-3标段，该标段起点为立白特大桥，终点哈尔滨车

7、站，里程范围为DK579+140～DK926+560，线路全长345.6km，位于吉林省和黑龙江两省境内。主要工程有：特大桥26座，桥梁总长约292.4km，占标段总长度的84.6%，大中小桥25座，总长2.54km（其中大桥10座，总长约2.343km；小桥15座，总长约197.8m）；路基共43段，总长约53.3km，占标段总长度的15.4%；涵洞72座；车站6座；铺设无碴轨道298.9km。全标段铺轨363.9km，其中无缝线路348.7km，有缝线路15.2km，铺道岔135组，其中无碴道岔64组，有碴道

8、岔71组，铺道碴18.23万m3。TJ-3标段中的路基段穿越深季冻区，因此，消除冻胀危害是路基设计施工重点考虑的问题。为了控制路基变形，控制冻胀性，路基结构需设置防冻层、隔断层、降水、铺设保温材料、设置防冻胀护道等处理措施，路基填料在负温下的稳定性、路基地基处理方法的合理实施以及冬季施工防护措施的有效性等，这些成为建设哈大铁路成败的关键技术。为此，中交哈大指挥部作为单独牵