提要:針對青藏鐵路海拔高、凍土分布廣、生態(tài)脆弱等特點,提出“多設(shè)橋梁、少設(shè)路基、不設(shè)涵洞”這一原則,并對橋梁結(jié)構(gòu)選型,如基礎(chǔ)采用預(yù)制鋼管混凝土插入樁及耐久性問題等提出了自己的看法。
關(guān)鍵詞:青藏鐵路 橋涵布設(shè)與選型 耐久性 凍土 環(huán)境保護
采用全新的觀念研究設(shè)計青藏鐵路是必要的。
這里,筆者就青藏線凍土區(qū)橋梁設(shè)計有關(guān)問題談?wù)勛约旱目捶ǎ瑑H供參考。
1、沿線自然特征概略①海拔高、氣壓低、氧氣少;②日溫差大、太陽輻射強;③風沙大、低溫嚴寒、氣候多變;④雨水少、蒸發(fā)量大,氣候干燥:⑤凍土分布廣,敏感性強,多發(fā)地震;⑥生態(tài)脆弱、人煙稀少;溫室效應(yīng)使大氣變暖,凍土上限下降、溫度升高,并使冰川融化、降雨量加大(現(xiàn)在得出的百年一遇的洪水流量實際是12.5年一遇)。
2、橋梁與路基的比較
①修建橋梁,對地表干擾少,有利于環(huán)境保護,也利于維護既有水熱平衡,減少對凍土的干擾;修建橋梁,便于低海拔區(qū)預(yù)制,減少勞動強度,縮短工期,取得良好的經(jīng)濟效益;修建橋梁,因其耐久性好,維修養(yǎng)護費用便大大降低,甚至可以作到50年內(nèi)免維修。
②修建路基,需取土、棄土、挖土、填土等,對地表植被及水熱狀況影響大,不利于環(huán)境保護,也不利于凍土區(qū)地表及地下的水熱交換平衡,會引起諸如凍脹、融沉、翻漿、融凍泥流等病害,檢測及維修費用大,并可能產(chǎn)生惡性循環(huán)。
③若充分考慮凍土區(qū)的合理路基結(jié)構(gòu)、臨界路基高度、取材、施工方法、對環(huán)境的影響及恢復(fù)、特別是路基病害觀測、維修加固、便道修建等,那么,橋梁確與路基有一比。
筆者建議多設(shè)橋梁,尤其是無人區(qū)及凍土區(qū),少設(shè)路基。
3、沿線橋涵設(shè)計(特別)原則
①在橋涵勘察、設(shè)計、施工、運營及維修全過程中,必須充分考慮沿線自然特征,盡量減少對地物、地溫、水土的干擾,維持凍土凍結(jié)原則,保護環(huán)境。
②多設(shè)橋梁,少設(shè)路基,不設(shè)涵洞。因涵洞對地溫影響大,對地表水也影響大,常常發(fā)生病害,所以建議不設(shè)涵洞,而改設(shè)橋梁。對于橋梁相距不遠者,可連通設(shè)橋。對不良地質(zhì)地段,如冰椎、凍脹丘、融凍泥流、熱融滑塌、熱融湖塘、沼澤濕地等應(yīng)設(shè)橋通過。高溫凍土或在設(shè)計壽命期內(nèi)有可能成為高溫凍土區(qū)應(yīng)設(shè)橋。出于環(huán)境保護、水土保持、或生態(tài)考慮者,也應(yīng)設(shè)橋通過。
③橋梁結(jié)構(gòu)盡量采用簡支梁等靜定結(jié)構(gòu)(降低橋高),但須將各簡支梁“串聯(lián)”起來,以利抗震。
④采用預(yù)制裝配式梁、墩臺及基礎(chǔ),但須加強連接。
筆者建議采用32m跨預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土簡支梁、雙柱式墩或鋼筋混凝土圓端形板式墩、鋼管混凝土插入樁(承臺高出地面)。
只所以采用鋼管混凝土插入樁,因其對地溫影響小,便于低海拔區(qū)預(yù)制,減少切向凍脹力的影響等。
臺后填土(起橋高度要低)及錐坡防護等應(yīng)與橋頭路基結(jié)構(gòu)一致,維持凍土凍結(jié)狀態(tài)。
⑤為了增強橋梁的耐久性,采取如下措施:。提高混凝土標號C10~C15;加入添加劑,以改善混凝土的抗凍融性等;。加大鋼筋保護層厚度;。對于有粘結(jié)后張預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),建議采用塑料波紋管成孔,并采用真空法壓漿;。由于溫差大,梁縫則比較寬,這就要求加強梁縫蓋板的設(shè)計等,以滿足變形及沖擊的要求;。采用適應(yīng)梁端較大變位、有良好耐久性的支座;采用鋼筋混凝土,放棄漿砌片石。
在提高設(shè)計與施工質(zhì)量、保證耐久性的前提下,橋上可不設(shè)檢查與維修裝置。
采用色彩或少許的裝飾等,使橋梁美觀,并與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)。
多設(shè)橋梁是解決凍土區(qū)線路通過的最積極、最有效的唯一方式。
由于其良好的耐久性,將避免因設(shè)路基而帶來的凍脹、融陷等病害問題,作到一勞永逸。
另外,采用磁懸浮技術(shù)也是較好的方案之一。