青藏铁路,是实施西部大开发战略的标志性工程,是中国新世纪四大工程之一。青藏铁路是世界海拔最高、线路最长的高原铁路,东起青海西宁,西至拉萨,全长 1956公里。其中,西宁至格尔木段814公里已于1979年铺通,1984年投入运营。由于地势高,大部分地区热量不足,高于4,500米的青藏高原最热月平均温度不足10℃(50),无绝对无霜期,铁路线路的冻害是分布很广和常见的病害。
摘要 :铁路处在大自然中,气候、季节、地理、环境等条件的变化,都有可能使铁路设备受到影响或侵蚀,甚至破坏而酿成事故。青藏铁路处在青藏高原,青藏高原海拔平均高度在4000 m以上,而海拔每增高一千米,气温就下降6摄氏度,所以冻害一直是线路的一大危害,冻害防治工作是工务工作的一个重要方面。
关键词 :水利论文期刊,铁路,路基,冻害,防治
青藏高原自然条件十分艰苦,突发性自然灾害时有发生。大自然的变化虽然不以人们的意志为转移,但是,它的变化还是有规律可循的,问题的关键是发现它、掌握它。因此,充分掌握所在地区大自然的变化规律,从预防入手,及时采取有效的对策措施,就能防患于未然,避免或减少自然灾害可能造成的危害。
一、冻害成因
青藏铁路是世界海拔最高、线路最长的高原铁路。青藏铁路沿线地区,几乎全部是在条件非常恶劣的高原缺氧、人迹稀少的高寒地区,平均海拔在4000米以上,年平均气温在-5.6℃―8.6℃。
在严寒地区,路基的冻结膨胀是一种不可避免的自然现象。造成冻害的主要因素是路基基床中水分迁移量,水分迁移是一种极其复杂的现象。影响水分迁移量的主要因素,通常归纳为土、水、温和力四个方面。即:严寒的气温、有冻胀敏感性的土、含有一定量的水和一定的压力,其中水分因素是影响冻胀的主要因素。
二、冻害的分类
在冬季,路基的冰冻,多数是形成较长距离内的均匀冻胀。但在个别地段,则由于局部水文、地质条件的不同,在短距离内产生不均匀的冻胀,这种不均匀的冻胀就会导致线路的不平顺或轨向不良,从而影响设备的使用安全。
不均匀冻胀所形成的局部差异,从线路纵断面上区分,其外部表现形式主要有三种:
1、驼峰状(冻峰):路基道床在较短距离内的冻胀高度,较大于相邻两地段的均匀冻胀高度,所形成的冻害,其最大凸起量甚至可达300mm。
2、凹谷状(冻谷):路基道床在较短距离内的冻胀高度,较小于相邻两地段的均匀冻胀高度,所形成的冻害,其最大凹陷量甚至可达160mm。
3、阶梯状(冻阶):路基道床的两相邻地段,其均匀冻胀高度不同,在两不同冻胀高度的交换点处所形成的冻害,其最大冻胀高度差甚至可达80mm。
三、冻害的防治
1、调查建档
冻害调查是防治工作的开始,调查工作的好坏,关系着冻害的防治效果,是整治好冻害的关键。所以,这项工作一定要做到深入细致,才能正确分析认识冻害产生的原因,为防治冻害提供可靠科学的依据。
冻害调查是有季节性的,要在每年冬季冻害达到最高峰而不再变动时,对管内每一处冻害的性质、位置、冻起高度、冻起延长、垫道延长、冻起股别、冻起日期、回落日期、地下水位及地表排水等情况进行调查,制成冻害档案。每年进行一次分析,比较冻害的各种信息,据此可以了解各种防治措施的效果,为措施制订提供依据。
2、制定防治措施
调查分析冻害形成原因和发生发展的规律是正确采取防治措施的基础。冻害的防治措施必须是以消除局部病害地段的冻害高度为目的。实质上,防治冻害是消除病害地段两相邻区段冻胀值的差值,或使这一差值在一定距离内缓慢变化,使线路具有合乎要求的纵坡。所以,采取的措施绝不是为了消除冻害处所存在的冻胀值,而不考虑该值与相邻区段冻胀值的差别。
通过前期的调查研究及多年冻害档案资料的分析,结合冻害产生的原因,采取相应的防护措施,加强巡道监控,发现问题及时进行处理,可有效的改善冻害对线路路基造成的侵害,保证路基稳定性,确保行车安全。
根据前面分析产生冻害的四个因素,气温和力这两个因素是我们人力无法改变的,而另两个物质因素:水和土质确是我们可以加以控制的,针对这两个方面,笔者根据多年冻害防治的工作经验,特制订出防治措施如下:
3、路基冻害的防治
严寒地区的铁路线路的冻害是分布很广和常见的病害。冻害不仅会加速道床的脏污和道碴陷槽的发展,而且会促使路基发生其他病害,影响路基的稳定性。严寒地区的铁路线路,做好冻害的防治工作,包括“春融乱道”的防治,是线路养护维修的一项重要工作。
采取防治冻害措施时,必须首先考虑排水、疏干路基,然后考虑其他措施相配合。因为水不仅是产生冻害的原因,并且还会降低路基强度而引起其他路基病害。采取防护措施时,还要做到因地制宜,尽量就地取材。而在工程设计中,则要做到对症下药、持久有效、经济合理。
(1)、路基表层冻害防治:路基冻害中大多数属于表层冻害,对路基表层冻害的防治措施措施有多重多样,以减少或消除路基土体的冻胀为重点。归纳起来,基本上可分为以下三类:
a、排水和隔水。其目的在于排除地表水或降低疏导 及隔断下层水;
b、改土。其目的是换除路基土体中的不均匀土质,或改良土的性质;
c、隔温。其目的是使冻胀性土脱离冻结层或部分脱离冻结层。
(2)、路基深层冻害防治:主要是整治地下水,换土的办法工程量过大,在现实工作中,一般不宜采纳。
四、结束语
冻害调查工作应包括二个部分:一是从外貌方面调查研究冻害的发生发展过程,即冻害发生的部位、形状、长度、起落时间、历年冻害的高低等等;二是通过钻探、挖探等方法,观察土层的土质种类、厚度、水文地质、冻土结构等。所有这些调查项目都是为分析冻害产生原因,确定整治方案,以及为设计提供可靠的资料。总之预防重于治理,通过对新技术、新设备、新材料的应用,可有效预防冻害的发生,保证铁路大动脉的畅通。