《铁路路基施工与维护》课件-4 特殊环境施工之季节性施工

特殊环境施工之季节性施工主要内容冬季路基施工雨季路基施工多年冻土地区路基施工风沙地区路基施工冬季路基施工铁路路基施工与维护01规范规定：根据当地多年气象资料统计，当室外日平均气温连续5d稳定低于5℃即进入冬期施工；当室外日平均气温连续5d高于5℃时解除冬期施工。冬季路基施工可采取哪些措施？(一)施工准备工作只要工期安排上有可能，就应避免在冬期安排土方施工，而把那些不受冬期影响甚至在冬期施工更为有利的工程安排在冬期进行。例如：对冻结的粗粒土进行开挖和填筑，在冬期施工比暖季施工成本增加很多，施工难度也较大；而在泥沼地段或地下水丰富的地层中施工，冬期施工反而更加方便和经济。对于决定安排在冬期施工的工程，则必须在入冬前就做好充分的准备工作。在进行路基冬期施工的准备工作时，主要应强调以下几个方面：1．对土壤的冻结、解冻时期和冻结深度的详细复查。

2．保温、防寒、破冰材料与用具以及施工人员的防寒保暖用品的及早运输和储备。

3．施工人员和机械设备用的防寒棚和加热设备的建立。

4．准备适用于冬期施工的施工机械。

5．路堤基底，在冻结前按规定清除草皮，并加掩盖保温。取土坑表层进行松土防冻。

6．组织施工人员学习冬期施工的有关技术规定，以保证施工质量及施工安全。(二)冬期路堤施工

1．基底处理地基应在冻结前处理。处理好的基底应随即掩盖以防冻结。

2．填料要求冬期填筑路堤所用填料，应尽量选用级配良好的渗水未冻土。如果不得不使用非渗水土时，其含水率宜低于塑限，同时应采取加大压实的措施。

当用冻土与未冻土混合填筑时，冻土块不宜大于15cm，体积含量不宜大于30%。冻土块应均匀散布在填层内，并于其四周填以未冻土。

路堤顶面以下及两侧边坡1.0m范围内、桥涵缺口填土范围内、桥头路堤及位于河床上的路堤，均不得使用冻土填筑。

3．填土压实和预留沉降量填筑路堤必须严格按分层、横断面全宽度填筑、逐层压实，做到随挖、随运、随填、随压实。已铺土层未压实前，不得中断施工。应保证开挖、运填的周转时间小于土的冻结时间。

分层填筑铺土厚度应按一般规定减薄20%～25%，并不得铺成斜层；或者增加碾压遍数以提高压实度。冻块之间应保持3～5cm的空隙，将松散土壤充填其中。

(三)土的防冻措施目前常见的防冻措施有以下几种：

1．覆盖法

：松土及草袋覆盖；积雪覆盖；设置防雪栅。

2．组织不间断施工施工时，应尽量缩短各工序间的间歇时间，并组织昼夜连续施工，以保持施工过程土壤不冻或少冻。雨季路基施工铁路路基施工与维护02雨季进行路基土方施工会遇到哪些困难?

雨季进行路基土方施工会遇到很多困难，给施工质量带来不利的影响。主要体现在下面几个方面：

1．地面泥泞。

2．因雨停工损失工日。

3．土壤含水率过大。

4．增加一些工作项目，如：临时排水，地面疏干等。因此组织施工时，一般不宜安排雨季施工困难的土方工程，例如洼地路堤、高填深挖、黏土类土质地段的工程；而把那些在雨季中施工困难不大的砂土类或砂夹石地段等工程，安排在雨季施工。

雨季路基施工可采取哪些措施？

一、施工准备工作

1．在山区以及暴雨和洪水危害比较严重地区，应详细调查并掌握洪水资料，做好施工中的临时防护措施。

2．对主要材料工具要估计在雨季期间的储备量，并增建必要的防雨防洪设施，特别是石方爆破材料的防雨防潮设施。

3．在洪水位以下的材料、活动房屋及机械设备，雨季前应搬移到最高洪水位以上的处所。

4．对施工人员应配备必要的劳动保护用品，还应进行雨季施工和防洪抢险的教育。5．为保证工程质量，对部分工程项目或工序加以合理安排。如路基边沟、天沟、排水沟、取土坑排水等应在雨季前完成。二、土石方开挖与填筑

1．土方的填挖

(1)雨季施工地段，应首先完成涵洞，并作好防水、防洪、排水工作，同时应注意填料含水率过大，若土质过湿，不宜用作填料时，应弃置晾晒风干后再用。

(2)填筑土质路堤，应分段快速施工。分层夯压时，层面要有2%～3%的横向排水坡度，避免积水。(3)用黏土填筑的路堤，天晴后易龟裂，必须及时修补。

(4)雨季填筑路堤，应根据使用机具的性能和数量，合理组织几个工点轮流作业，紧凑衔接；不宜全面铺开。

2．石方的填挖

(1)路堑施工应采用自上而下按照设计边坡分层下挖的原则，严禁掏底开挖。

(2)在开挖过程中，应随时观察石质情况，复核和改进设计坡度，以使边坡在雨水冲刷过程中，也能保持稳定。多年冻土地区路基施工铁路路基施工与维护03

冻土：一般指温度在0℃或0℃以下并含有冰的岩土和土壤（不含冰的称为寒土）。多年冻土（永久冻土）——含冰的土持续3年或5年以上不融化-季节冻土

——多年冻土地区的地表往下一定深度的土层(一般在3m以内)，寒季冻结，暖季融化，一、冻土的概念天然地面天然多年冻土上限上限附近冰层季节融冻层多年冻土层太阳辐射

多年冻土与季节融冻层的交界处称为多年冻土的“上限”，多年冻土的下部界限称为“下限”。天然地面多年冻土上限多年冻土上限附近冰层太阳辐射季节融化层多年冻土上限多年冻土层天然条件下季节融化层类似保温层上限上升上限基本不变上限下移天然条件下季节融化层好像一层保温层，保护着多年冻土处在冻结状态修建铁路路基时，压实地表或铲掉植被、路堤填土或其他结构形式，均改变了原来季节融化层保温效果，有可能使多年冻土发生三种变化：

1上限下移，2上限基本不变，3上限上升。蓝色为多年冻土；紫色为季节冻土；黄色为短时冻土；绿色为非冻土。

我国多年冻土分布很广，主要集中在东北的大、小兴安岭、松嫩平原北部、青藏高原、祁连山、天山等西部高山上，多年冻土区面积215万km2，占全国总面积的1/5。天路

青藏铁路中的冻土多年冻土不良地质现象1.地下冰。2.冰锥、冰丘。3.热融坍滑。4.热融沉陷和热融湖(塘)5.冻土沼泽。冻害的主要因素

土、水、温度是产生冻害的三主因，这三者的不利组合便会导致路基等工程结构严重冻害。多年冻土区病害的处理措施主要从三个方面着手：地基土改善、治水及保温。29（7）基底换填措施（8）路基排水措施（9）合理路基高度措施（10）以桥代路措施冻土路基工程措施（1）片石气冷措施（2）碎石（片石）护坡或护道措施（3）通风管措施（4）热棒措施（5）遮阳棚措施（6）隔热保温措施青藏线多年冻土技术

遮阳板结构片石气冷边坡和护道病害整治主要工程技术遮阳棚路基遮阳棚路基遮阳棚路基热棒路基热棒路基

主动降温、冷却地基、保护冻土31

适应于高温极不稳定、不稳定冻土区片石气冷路基累计达117公里冻土路基工程措施（1）片石气冷措施青藏线多年冻土技术

片石气冷路基工作原理33

主要解决坡向效应引起的路基不均匀变形问题冻土路基工程措施（2）碎石（片石）护坡(或护道)措施青藏线多年冻土技术

34（2）碎石（片石）护坡(或护道)措施冻土路基工程措施青藏线多年冻土技术

冻土路基工程措施（3）通风管措施不带风门的通风管【原理】通风管埋设到路基土体中，增加土体与空气的接触面，增加传入地基土体的冷量，积极主动的降低地基土体温度。为减少暖季通过通风管流入地基土体的热量，管子两端可以安装温度自动开启风门。冻土路基工程措施（3）通风管措施带风门的通风管37冻土路基工程措施（4）热棒措施气液两相交换热棒寒季工作机理示意图（暖季停止工作）冻土路基工程措施（4）热棒措施冷凝器蒸发器青藏线多年冻土技术

热管（热棒）技术是60年代初发展起来的一种广泛用于土木工程中的冷冻技术。冻土路基工程措施（5）遮阳棚措施青藏线多年冻土技术

【遮阳棚原理】用具有一定强度，反射性能好的材料，阻挡太阳辐射热能进入路基本体.

冻土路基工程措施（6）隔热保温措施铺设保温板青藏线多年冻土技术

【原理】路基本体铺设保温材料，可以增大热阻，减小外界热量对冻土地基的热干扰，其作用有正负效应，正效应达到隔热，防止冻土地基土体升温，负效应则阻隔了寒季冻土地基冷储量增加。41在挖方地段或填土厚度达不到最小设计高度的低路堤地段采用（7）基底换填措施冻土路基工程措施青藏线多年冻土技术

（10）以桥代路措施冻土路基工程措施

在复杂冻土地段，修建低架双排柱小跨度钢筋混凝土梁桥。青藏线多年冻土技术

清水河“以桥代路”特大桥风沙地区路基施工铁路路基施工与维护04

我国的风沙地区主要分布在新疆、内蒙古、宁夏、甘肃、青海等五个省区，陕西、吉林、黑龙江、辽宁等省也有小片分布，面积大约109万km2。在风沙地区的铁路路基，容易遭受风蚀或沙埋等病害，若在施工时没有良好的防护工程，运营后会给铁路的行车安全带来极大的隐患。

固定沙丘呈钟形或坟堆形，植物覆盖面积达40%～50%，其沙害较微，如注意保护植物，封沙育林，则对铁路无危害。

一、风沙地区分类

沙丘按固定程度可分为固定沙丘、半固定沙丘和流动沙丘三种。

半固定沙丘呈椭圆形或长条形，植物覆盖面积在15%～40%间，其沙害较轻，但必须有适当的防沙措施。流动沙丘密集分布，远望如海洋，植物覆盖面积在15%以下甚至裸露，其沙害严重，铁路两侧必须采取有效的防沙措施。

风沙地区按沙害严重程度不同可分为三种，见表。表风沙地区分类表

风沙地区分类沙源病害方式年输沙量(m3/m)较微风沙地区少数半固定沙丘，大部分为固定沙丘或沙地。少量流沙≤5一般风沙地区少数流动沙丘，大部分为固定和各半固定沙丘。以风沙流为主5～15严重风沙地区成片的流动沙丘，沙丘面积在20%以上；或地面几乎都是裸露的疏松沙地。沙丘移动和风沙流并重≥15

二、风沙对铁路的危害

1．风蚀

2．积沙

沙埋线路风沙地区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、疏导等综合治理措施，从路基本体保护、路基两侧保护和植树造林三方面着手，以植物治沙为主，机械固沙为辅，效果较为显著。沙害防治措施：沙害防治措施分为植物固沙和工程固沙两类。植物固沙是治本良策，既可阻截沙流，防止风蚀，又可调节小气候，改善生态环境和改良土壤。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，降低地面风速，减少气流中的输沙量，具体措施是设置草方格沙障、沙夹石或黏土覆盖。①植物固沙以营造林带为本林带采用植物混种、均匀透风类型。迎风林带先矮后高，即先灌木，后乔木；背风侧则先高后矮，有效防护宽度一般为树高的15～25倍。沙害严重地段，迎风侧可营造多条林带。防沙林应选择生长快、固沙、防风能力强、不怕沙埋的树种，常被选用的植物有沙枣、胡杨、小叶杨、文冠果、花棒、沙蒿、胡枝子、杨柴等。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，降低地面风速，减少气流中的输沙量，具体措施是设置草方格沙障、沙夹石或黏土覆盖。①植物固沙以营造林带为本沙害的防治措施(1)植物固沙②围栏封育设置围栏网封闭线路两侧200～300m范围的沙地，实行禁牧，为自然植被提供休养生息正常繁育生长的条件，充分发挥自然植被的固沙作用，同时保护其他治沙设施不遭受破坏，在封育范围内，雨前适时播种沙生植物种，增加植被覆盖度，在草方格内播种成活率较高。沙害的防治措施(1)植物固沙③科学植树造林植树造林是治理沙害的根本途径，它不仅能够削弱风速，改变流沙的性质，达到长期固沙的目的，而且能够调节气候，美化环境，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没有植物生长条件的地段，或作为植物固沙初期的辅助措施。①保护路基本体对路基或路堑本体用不同的材料进行覆盖，如干砌片石(或预制混凝板)、栽砌或散铺卵砾石。沙