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青藏铁路建设中工程问题与处理方法-----热棒(桩)的应用

 
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    将热桩插入路基两侧的地基土中,就可以有效地将空气中的冷量传递到土中,且将土中的热量散发出去,从而有效地控制了热量向下传递,保持地基土处于冻结状态,达到路基稳定的目的。

    在美国、加拿大、俄罗斯、日本等国家,将热桩广泛地应用于输油管道、工业与民用建筑、铁路路基、水坝以及人工冷库等。俄罗斯在西伯利亚用于热电厂的地基,阻隔高热量传入地基,保持冻土地基的稳定性。

(图1 热桩在多年冻土区路基中应用)

    由于热桩是专门工厂制造,需要长途运输到工地安装。为了克服热桩长途运输的不便和冷凝器段的散热装置损坏(如翼片、螺旋管等),及其在加工过程中不易保护等缺点,俄罗斯研制了地下和地面部分分别布置的自动制冷装置。地下部分用薄塑料管(直径为40mm),地面部分用薄钢管(直径约30mm),并加工成特殊形状(如螺旋形),以增大热交换表面积。地下部分施工完毕,将地面部分的冷凝器送到现场安装,与地下部分连接,打开封闭阀,设备就可以投入使用。他们还研制了由充填煤油的单管式汽液自动制冷装置的混合结构,用于柱式桥墩基础的冷却。我国中铁西北科学研究院于1988年研制,次年用于青藏公路可可西里地区的多年冻土涵洞进出口端的防地基融化下沉,观测结果证明多年冻土上限上升0.31~0.50m,使地面下3.5m处的地温降低了1.26℃。效果良好,保持地基的稳定性。
    青藏铁路经过的多年冻土区,有些地段的冻土,年平均地温较高,且含有厚层地下冰。在全球气候转暖和路基工程的影响下,冻土将会发生融化,使路基下沉。对这些地段,采取热桩冷却地基的措施,以保持冻土地基的稳定性(图2)。
    由于热桩具有高工效特点,可以作为青藏铁路运营期间,工程预测预报系统作出预报地段,采取热桩措施,使冻土路基较快的恢复稳定。
    综上所述,热桩在防止多年冻土地基的融化下沉,降低地基温度,提高冻土地基的承载力,保持地基稳定性具有很高的使用价值。一般用于冻结指数(即一年内每天大气负温的累积值)大于500℃?d-1地区。在我国的东北、西北、内蒙等地区,利用热桩的极高的传热效应,充分利用冬季长时间的寒冷气温,建造人工冷藏库,储藏各类的农作物产品。

(图2 热桩在多年冻土区路基中应用)
(图3 热桩在多年冻土区路基中应用)
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