关键词 青藏铁路 桥涵布设与选型 耐久性 冻土 环境保护
采用全新的观念研究设计青藏铁路是必要的。
这里,笔者就青藏线冻土区桥梁设计有关问题谈谈自己的看法,仅供参考。
1 沿线自然特征概略
①海拔高、气压低、氧气少;
②日温差大、太阳辐射强;
③风沙大、低温严寒、气候多变;
④雨水少、蒸发量大,气候干燥:
⑤冻土分布广,敏感性强,多发地震;
⑥生态脆弱、人烟稀少;
7温室效应使大气变暖,冻土上限下降、温度升高,并使冰川融化、降雨量加大(现在得出的百年一遇的洪水流量实际是12.5年一遇)。
2 桥梁与路基的比较
①修建桥梁,对地表干扰少,有利于环境保护,也利于维护既有水热平衡,减少对冻土的干扰;
修建桥梁,便于低海拔区预制,减少劳动强度,缩短工期,取得良好的经济效益;
修建桥梁,因其耐久性好,维修养护费用便大大降低,甚至可以作到50年内免维修。
②修建路基,需取土、弃土、挖土、填土等,对地表植被及水热状况影响大,不利于环境保护,也不利于冻土区地表及地下的水热交换平衡,会引起诸如冻胀、融沉、翻浆、融冻泥流等病害,检测及维修费用大,并可能产生恶性循环。
③若充分考虑冻土区的合理路基结构、临界路基高度、取材、施工方法、对环境的影响及恢复、特别是路基病害观测、维修加固、便道修建等,那么,桥梁确与路基有一比。
笔者建议多设桥梁,尤其是无人区及冻土区,少设路基。
3 沿线桥涵设计(特别)原则
①在桥涵勘察、设计、施工、运营及维修全过程中,必须充分考虑沿线自然特征,尽量减少对地物、地温、水土的干扰,维持冻土冻结原则,保护环境。
②多设桥梁,少设路基,不设涵洞。因涵洞对地温影响大,对地表水也影响大,常常发生病害,所以建议不设涵洞,而改设桥梁。对于桥梁相距不远者,可连通设桥。对不良地质地段,如冰椎、冻胀丘、融冻泥流、热融滑塌、热融湖塘、沼泽湿地等应设桥通过。高温冻土或在设计寿命期内有可能成为高温冻土区应设桥。出于环境保护、水土保持、或生态考虑者,也应设桥通过。
③桥梁结构尽量采用简支梁等静定结构(降低桥高),但须将各简支梁“串联”起来,以利抗震。
④采用预制装配式梁、墩台及基础,但须加强连接。
笔者建议采用32m跨预应力钢筋混凝土简支梁、双柱式墩或钢筋混凝土圆端形板式墩、钢管混凝土插入桩(承台高出地面)。
只所以采用钢管混凝土插入桩,因其对地温影响小,便于低海拔区预制,减少切向冻胀力的影响等。
台后填土(起桥高度要低)及锥坡防护等应与桥头路基结构一致,维持冻土冻结状态。
⑤为了增强桥梁的耐久性,采取如下措施:
.提高混凝土标号C10~C15;
加入添加剂,以改善混凝土的抗冻融性等;
.加大钢筋保护层厚度;
.对于有粘结后张预应力钢筋混凝土结构,建议采用塑料波纹管成孔,并采用真空法压浆;
.由于温差大,梁缝则比较宽,这就要求加强梁缝盖板的设计等,以满足变形及冲击的要求;
.采用适应梁端较大变位、有良好耐久性的支座;
采用钢筋混凝土,放弃浆砌片石。
6在提高设计与施工质量、保证耐久性的前提下,桥上可不设检查与维修装置。
7采用色彩或少许的装饰等,使桥梁美观,并与周围环境协调。
多设桥梁是解决冻土区线路通过的最积极、最有效的唯一方式。
由于其良好的耐久性,将避免因设路基而带来的冻胀、融陷等病害问题,作到一劳永逸。
另外,采用磁悬浮技术也是较好的方案之一。
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