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冰椎是大兴安岭严寒山区铁路路基比较突出的病害之一,出口防冻是冰椎病害整治成败的重要环节。过去,对冰椎出口采用了塔头草圆包头保温,由于保温效果差,当年冬季管道冻裂,损失上万元。
针对在冰椎整治过程中对出口防冻还未有理想的成功经验。为了节约能源,减少开资,利用工业保温材料-聚氨酯泡沫塑料板对牙林线K282+800处冰椎出口做了尝试性保温处理,取得了满意效果。
牙林线282+800处冰椎位于潮中站1#-3#道岔线路右侧,该段线路为东南、西北走向,于山前缓坡地带通过。经地质钻探资料揭示:该段地质构造为第四纪坡积层,属于高纬度(50°56′)多年冻土地区,多年冻土上限为3.0m-3.5m。且间断性不衔接冻土,地面温度为15℃。距线路右侧60m处有一冰椎发育冻起相对高度为2.6m-3.0m呈椭圆形,体积约60m?。受其影响,在每年气温下降到-25℃—-30℃时,随着冻结层逐渐加厚,位于多年冻土上限和季节冻层之间的地下层间水的空间越来越小,由于重力作用,大部分层间水沿山坡下流至路基坡脚受阻承壓,成为该段路基冻害的主要补给水源,形成新的水囊和冻胀丘。每年于12月到翌年3月间该处道岔鼓起80㎜左右,严重时一昼夜鼓起20㎜,危及行车安全。过去一直采用放炮泄水,冻害垫板和线路慢行等临时措施维持行车,没有彻底根治的办法。
为解决该处病害,设备管理单位投资38万元对该处病害进行了整治。工程措施是:在该段线路右侧15m-60m沿线路纵向开挖一条150m长保温截水暗沟,于下游横穿线路修一涵,将水排至线路左侧,于出口处盖一基础架空采暖房屋,用普通燃煤砖炉提高出口水温,以保证排水暢通。此工程自当年竣工之日起,每年冬季十月份至翌年四月间每昼夜用两班倒烧炉,效果显著。经过测试,在气温下降到-35℃时,保温暗沟中水温为-3℃。而经过锅炉加温后出口水温达-1℃,保证了排水畅通,线路冻害明显消除。在此期间从未因线路冻害而影响列车运行,线路最大水平变化只在3-8㎜之间,属于正常变化范围,但还存在着耗费能源稿高、浪费资金大的问题,据统计每年采暖期间燃煤近180吨,使用人工420个,折合人民20万余元。为了节约能源、减少开资,对该处冰椎出口进行节能改造。
首先对取消出口采暖进行了如下三方面可行性论证:
1.对保温后的地下水活动进行有效分析
依据测温数据,当气温下降到-35℃时原来保温暗沟中水温达到-3℃水可照常流动的现象,还依据冰椎发育和冰下潜流等自然现象分析,地下水在一定保温情况下,依靠本身的动水压力在临界冻结温度下仍然可以自由流动。进而考虑使用保温材料将出水口覆盖严密,加之人为创造一些地下流水通道,是可以保证出口不冻,流水畅通的。
2.对使用保温材料进行比较
同时选择了新型工业保温材料聚氨酯泡沫塑料板和传统的保温材料进行几个重要参数的比较,见下表:
从上表可见聚氨酯泡沫的导热系数要低于塔头草的10倍以上。据有关资料介绍。塔头草遇水后其导热系数还可增大到0.3-0.5W/M.K.而聚氨酯泡沫不仅具有憎水率高、还具有耐寒性强、抗老化性强的优点。可见处理冰椎出口防冻,聚氨酯泡沫是一种理想的保温材料。进而我们也分析了过去采用塔头草包头处理冰椎出口保温所失败的主要原因是塔头草的保温性能不过关。
3.对如何加强出口流水进行探讨
为了加强出口流水,防止地面漏水点冻死,依据冰椎形成的原理,将出水口埋于地面,修筑一地下保温渗井,人为控制地下水在深井周围利用动水热能及微量正温自由流渗,并可分散地向远外潜流。一点随着气温降低,自然通道冻死或因土质不良堵塞,也会自动寻找出路,选择地面薄弱点隆起冻结,形成小型分散地冰椎和冰丘。因位置已远离线路,也不复为害。
依据上述分析,对牙林线K282+800冰椎出口做了如下三方面改造:
(1)取消采暖燃煤炉,在保温房内将排水管道周围包裹一层50mm厚聚氨酯泡沫,用以保温。
(2)在确定了当地冻融线为3.4m和多年冻土上限为3.8m中间存在一个活动层的前提下,于排水管出口处开挖一个深4.0m、长5.0m、宽2.0m渗井,用以增大蓄水量和水流下渗量、并在四周和底部用块石砌成边墙和护底,以保证渗井的稳定性。
(3)在渗井钢筋混凝土盖上面有周围地面3.0米范围内铺盖一层100mm厚聚氨脂泡沫板,并覆盖500mm厚当地土做保护层,保证周围土层不冻。
本工程经一个完整冬季的检验和观察,效果良好。经过测试分析,在气温下降到-40℃时,坑内水温达+3℃,比原来提高6℃,本次改造一次投资38万元,与每年所耗120吨燃煤及其人工所用20万元相比,仅在2年内便可收回成本。经过比较分析采用工业保温材料处理冰椎出口防冻,不论从保温效果上和经济指标上都 达到了理想的设计效果,是冰椎整治工程出口保温的理想措施。
针对在冰椎整治过程中对出口防冻还未有理想的成功经验。为了节约能源,减少开资,利用工业保温材料-聚氨酯泡沫塑料板对牙林线K282+800处冰椎出口做了尝试性保温处理,取得了满意效果。
牙林线282+800处冰椎位于潮中站1#-3#道岔线路右侧,该段线路为东南、西北走向,于山前缓坡地带通过。经地质钻探资料揭示:该段地质构造为第四纪坡积层,属于高纬度(50°56′)多年冻土地区,多年冻土上限为3.0m-3.5m。且间断性不衔接冻土,地面温度为15℃。距线路右侧60m处有一冰椎发育冻起相对高度为2.6m-3.0m呈椭圆形,体积约60m?。受其影响,在每年气温下降到-25℃—-30℃时,随着冻结层逐渐加厚,位于多年冻土上限和季节冻层之间的地下层间水的空间越来越小,由于重力作用,大部分层间水沿山坡下流至路基坡脚受阻承壓,成为该段路基冻害的主要补给水源,形成新的水囊和冻胀丘。每年于12月到翌年3月间该处道岔鼓起80㎜左右,严重时一昼夜鼓起20㎜,危及行车安全。过去一直采用放炮泄水,冻害垫板和线路慢行等临时措施维持行车,没有彻底根治的办法。
为解决该处病害,设备管理单位投资38万元对该处病害进行了整治。工程措施是:在该段线路右侧15m-60m沿线路纵向开挖一条150m长保温截水暗沟,于下游横穿线路修一涵,将水排至线路左侧,于出口处盖一基础架空采暖房屋,用普通燃煤砖炉提高出口水温,以保证排水暢通。此工程自当年竣工之日起,每年冬季十月份至翌年四月间每昼夜用两班倒烧炉,效果显著。经过测试,在气温下降到-35℃时,保温暗沟中水温为-3℃。而经过锅炉加温后出口水温达-1℃,保证了排水畅通,线路冻害明显消除。在此期间从未因线路冻害而影响列车运行,线路最大水平变化只在3-8㎜之间,属于正常变化范围,但还存在着耗费能源稿高、浪费资金大的问题,据统计每年采暖期间燃煤近180吨,使用人工420个,折合人民20万余元。为了节约能源、减少开资,对该处冰椎出口进行节能改造。
首先对取消出口采暖进行了如下三方面可行性论证:
1.对保温后的地下水活动进行有效分析
依据测温数据,当气温下降到-35℃时原来保温暗沟中水温达到-3℃水可照常流动的现象,还依据冰椎发育和冰下潜流等自然现象分析,地下水在一定保温情况下,依靠本身的动水压力在临界冻结温度下仍然可以自由流动。进而考虑使用保温材料将出水口覆盖严密,加之人为创造一些地下流水通道,是可以保证出口不冻,流水畅通的。
2.对使用保温材料进行比较
同时选择了新型工业保温材料聚氨酯泡沫塑料板和传统的保温材料进行几个重要参数的比较,见下表:
从上表可见聚氨酯泡沫的导热系数要低于塔头草的10倍以上。据有关资料介绍。塔头草遇水后其导热系数还可增大到0.3-0.5W/M.K.而聚氨酯泡沫不仅具有憎水率高、还具有耐寒性强、抗老化性强的优点。可见处理冰椎出口防冻,聚氨酯泡沫是一种理想的保温材料。进而我们也分析了过去采用塔头草包头处理冰椎出口保温所失败的主要原因是塔头草的保温性能不过关。
3.对如何加强出口流水进行探讨
为了加强出口流水,防止地面漏水点冻死,依据冰椎形成的原理,将出水口埋于地面,修筑一地下保温渗井,人为控制地下水在深井周围利用动水热能及微量正温自由流渗,并可分散地向远外潜流。一点随着气温降低,自然通道冻死或因土质不良堵塞,也会自动寻找出路,选择地面薄弱点隆起冻结,形成小型分散地冰椎和冰丘。因位置已远离线路,也不复为害。
依据上述分析,对牙林线K282+800冰椎出口做了如下三方面改造:
(1)取消采暖燃煤炉,在保温房内将排水管道周围包裹一层50mm厚聚氨酯泡沫,用以保温。
(2)在确定了当地冻融线为3.4m和多年冻土上限为3.8m中间存在一个活动层的前提下,于排水管出口处开挖一个深4.0m、长5.0m、宽2.0m渗井,用以增大蓄水量和水流下渗量、并在四周和底部用块石砌成边墙和护底,以保证渗井的稳定性。
(3)在渗井钢筋混凝土盖上面有周围地面3.0米范围内铺盖一层100mm厚聚氨脂泡沫板,并覆盖500mm厚当地土做保护层,保证周围土层不冻。
本工程经一个完整冬季的检验和观察,效果良好。经过测试分析,在气温下降到-40℃时,坑内水温达+3℃,比原来提高6℃,本次改造一次投资38万元,与每年所耗120吨燃煤及其人工所用20万元相比,仅在2年内便可收回成本。经过比较分析采用工业保温材料处理冰椎出口防冻,不论从保温效果上和经济指标上都 达到了理想的设计效果,是冰椎整治工程出口保温的理想措施。