针对路基的季节冻土冻胀与多年冻土热融变形病害问题,研发基于多源热泵原理的主动温度控制技术。硬件方面,设计面向交通结构场景的异型热泵系统,构建热泵机组的热能转化、运行状态监测、过载过热保护、机电一体控制等各项功能的组件模块,提出传热强化的换热器类型及多源驱动方案。软件方面,构建路基热负荷预测模型、多源储量评估模型、热泵系统稳态热力计算模型、离网式光储供电系统设计模型、热泵系统动态运行控制模型。该技术应用于准池铁路、沈白高速铁路、河北省秦唐高速公路、青海省道S224公路等多条铁路、公路,路基温度控制效果良好。
我国高速铁路建设规模不断扩大,在冻土地区修建高铁面临一些技术问题。本文深入分析高速铁路冻土路基施工的技术难点,系统阐述路基填料选择、填筑施工工艺和防护措施等质量控制要点。结合哈大高速铁路工程实例分析,详细介绍该工程在复杂冻土环境下采取的质量控制措施及其效果。实践表明,通过科学的质量控制体系,严格的施工过程管理,以及现代化监测手段的应用,能够有效保障冻土路基施工质量,确保高速铁路安全运营。
路基冻胀是冻土地区铁路运营最为频繁和严重的病害之一。因地、因时制宜地采取针对性措施对减缓和消除冻害,保障线路平顺性非常重要。从填料、水分、温度3个角度,综述了各类路基冻害防控技术的应用案例及效果、存在问题和未来发展方向,包括级配碎石填料、混凝土基床、盐化法、压力注浆、高抬道、换填、钻孔掏土置换、基床表层与基床底层的顶面防水、排水管、毛细排水结构、无砂混凝土透水结构、渗水盲沟、保温板、保温护道等措施的技术特征,适用情形和现场应用情况,以及新兴的冷阻式填料、电渗注浆/排水、真空注浆/排水、保温强化层、主动加热等措施的探索性研究及应用情况。并从设计、建设施工、运营不同阶段角度,讨论了路基冻害防控技术的发展要点。
近年来,随着北方煤改气等相关能源输送工程的推进,长输燃气管道的施工规模和数量也在快速增加,相关施工技术也备受施工单位和业主单位关注。此类工程都有工期紧、任务重的特点,常常无法避免季节性施工,又因北方冬季时间长、野外施工条件恶劣、冻土期间施工不可避免。如何保证在冻土环境下的施工顺利进行尤为重要。文章通过该工程实例,将实践与理论有机融合,分析冻土对施工工程造成的不利影响,并将实际施工经验汇总后提出相应的成本、安全、质量等的控制措施,为后续类似施工提供可靠的经验参考。
为减少建筑工程室外路面及保温墙体胀裂给居民生活带来的不利影响,文中结合工程案例,统计分析了影响建筑外墙与室外散水连接部位开裂的主要原因,提出了室外回填土与外墙保温板等构造之间填充柔性材料预留冻胀空间的控制措施。
在沈阳某新建盾构隧道下穿既有铁路工程中,既有铁路路基在季节性冻土反复冻融条件下,土体力学参数存在变化。根据不同季节施工时路基冻土的状态选用相应的物理参数,通过有限元模拟计算分析在考虑路基冻土处于冻结及融化两种状态下盾构隧道下穿既有铁路时铁路路基的沉降变化,针对性地提出盾构下穿施工期间既有铁路沉降的控制措施。
季节性冻土区高速铁路采用混凝土基床控制路基冻胀变形,已取得了良好效果,但在季节性冻土区气候环境下还存在翘曲变形问题。结合工程实例,以混凝土基床路基为研究对象,开展混凝土基床变形控制试验研。结果表明:聚氨酯板具有减小混凝土基床冻结深度,抑制冻胀量的作用,其厚度越大防冻胀效果越好,但增加气凝胶保温毡厚度,不能明显减小混凝土基床的冻结深度和缩短冻结周期。
土体的冻胀会引起地表不均匀变形,导致大量建筑及设施被破坏,一直以来人们都通过研究冻胀机理来探索抑制冻胀产生与发展的方法。采用粉质黏土为重塑土样,模拟冻胀条件为开放系统下的一维冻胀条件,采用控制冻结深度的间歇冻结模式对不同初始含水率和不同最低冻胀温度的土样进行冻融循环模拟后,对最终冻胀量进行测试。试验结果表明,初始含水率与试样冻胀量呈正比关系,温度与最终冻胀量呈反比关系。
针对多年冻土区机场跑道特点及飞行区的特殊要求,提出斜插L型热管+保温板温控技术方案。首先,对工业纯铝、Q235碳素钢及304不锈钢3种不同材质热管的降温效果进行了实验对比,实验结果表明:工业纯铝热管的降温效果最佳。其次,采用纯铝材质L型热管针对蒸发段坡角、热管弯折角、保温板厚度及保温板埋深对道基温控的影响程度进行了实验分析,实验结果表明:在10°~45°范围内,蒸发段坡角越大,降温效果越好,在梯度比定量指标下,蒸发段坡角取25°可同时满足降温效果和经济性最优化;热管弯折角对降温幅度影响较小,同一埋深下,温差范围在0.1℃~0.3℃,弯折角取120°;2 cm厚度保温板的土层回温率最大,3 cm和5 cm厚度保温板的土层回温率较为接近,8 cm厚度保温板土层回温率最小,综合考虑保温效果和经济性,取3 cm厚度的保温板;保温板距上覆碎石层10、20、30 cm不同埋深下,10 cm埋深的土层回温率较20 cm和30 cm埋深的土层回温率分别高0.02%~0.71%和0.65%~1.71%,20 cm埋深的土层回温率较30 cm埋深的土层回温率高0.62%~1.62%,30 cm埋深的保温效...
在辽宁省喀左站、辽阳站和内蒙古满洲里站统一安装5种型号冻土自动观测仪进行外场试验,采集2019年3—6月逐分钟冻土数据,采用纵横极值集合法,对采样数据进行时间一致性质量控制,与3站的人工定时数据进行对比分析。根据同期人工观测数据,判断冻土自动观测异常可疑数据和异常数据阈值,分别为5 cm和11 cm,据此开展验证。结果表明:冻土自动观测仪分钟数据完整率为99.59%;冻土自动观测仪平均冻土层数与人工观测基本一致,符合冻土业务数据分布特性;5种类型冻土自动观测仪均能较好地反映不同气候区域的冻土的分钟数据变化,冻土自动观测分钟数据质量控制阈值合理可靠。