多年冻土地区地基论文

多年冻土地区地基论文（精选5篇）

多年冻土地区地基论文 篇1

柴木铁路是青海省第一条地方铁路, 位于青海省东北部的刚察县、祁连县、天峻县内, 全线位于青藏高原的东北部, 处于多年冻土区, 多年冻土上限为3.5米, 下限〉20.7米, 土壤最大季节冻结深度3.50米。由于气候恶劣, 施工条件困难, 涵洞工程以预制拼装为主, 在运输较困难或有道路立交要求的工点采用钢筋混凝土框架箱涵或钢筋混凝土盖板箱涵。设计单位根据现场地形和地质情况, DT13标共设计预制拼装矩涵3座。

1、预制拼装涵洞施工工艺

1.1 测量放线

测量放线包括涵洞定位及轴线测设、施工放样等。涵洞定位时特别要注意涵洞流水面高程与地形是否合理, 如果设计流水面高程与实际地形不符, 要及时联系相关部门变更流水面高程。施工放样时要保证每一块基础几何尺寸准确, 因为涵洞基础高程一般会根据地形台阶式递减, 只有尺寸准确才能保证涵节安装下去。

1.2 涵洞基础施工

1.2.1 施工准备:

根据设计图纸要求, 测量放线, 定出基坑开挖范围或钻孔插入桩桩位, 核对地质资料, 确定开挖方案和放坡坡度, 根据基坑四周地形, 做好地面防、排水工作, 确定弃土场地, 并做好其修整工作, 按设计要求铺筑好机动车道路, 准备好基坑遮阳棚和防雨棚, 人员、材料、机具到位。

1.2.2 基坑开挖:

多年冻土地区桥涵地基的设计主要注重保持冻结, 答应融化两大原则。多年冻土区涵洞构筑物基坑开挖的重要原则是“快速开挖、快速施工、快速回填”, 主要是保护多年冻土的原始状态, 不破坏基底冻土结构。冻土地区基坑开挖采取爆破松动, 人工配合机械快速快挖;一次成型。爆破作业采用松动爆破或预裂爆破, 炮眼采用电动螺旋钻钻孔, 炸药采用浆状防水抗冻型, 土石方采用机械开挖。开挖好的基坑应尽量减少暴露时间, 并做好防水防晒工作, 基坑开挖后, 若发现与设计不符, 应立即向设计单位报告, 若基底出现局部超挖, 应用粗砂砾石夯填找平。

1.2.3 基底处理:

基坑开挖到设计标高后, 对下卧层地基土进行了检查验收, 符合设计要求后, 按设计要求进行基底换填处理, 换填料采用非冻胀性砾石土每30cm一层碾平压实处理。地基承载力和密实度符合设计要求后, 在换填面顶面铺设一层聚苯乙烯板 (不得侵入混凝土基础) 。

1.2.4 现浇混凝土基础施工:

在处理好的基底浇筑低温早强混凝土, 浇筑混凝土同其他基础施工工艺相同。特别要注意的是注意先浇段和后浇段间的沉降缝的处理:必须保证沉降缝的密实, 以防进水后冻胀后引起涵洞横向滑移。在柴木线, 多处出现涵洞横向滑移的问题, 这同沉降缝进水有很大的关系。

1.3 涵节运输

涵节在达到强度要求后 (一般不低于设计强度的75%) , 可按顺序装车运输到施工地点。装运时, 运输车上支垫构件的位置方法应符合设计要求, 并将工件固定好, 在构件边缘加缓冲保护以防碰损, 外漏面要遮挡, 以防损坏构件或构件外露面污染, 对有缺陷但不影响使用功能的构件, 应在预制场内修补好再发运。

1.4 涵节预制

1.4.1 模板制作:

为保证技术上可行和经济合理, 模板制作应注意做到以下几点:⑴确保模板及其支架有足够的强度、刚度和稳定性。⑵确保模板各部分尺寸符合设计要求。⑶模板材料应根据其倒用次数, 表面质量要求、容许误差和混凝土浇筑工艺, 养护条件等选定, 采用工厂生产的定性组合模板。

1.4.2 涵节生产工艺流程:

涵节生产工艺流程与传统生产工艺流程相近。⑴模板的制作安装、钢筋的加工绑扎, 混凝土土的拌合、运输、浇注和振捣, 构件的堆放等工序, 一般可按常规方法施工。针对高原地区低温缺氧和昼夜温差大的特点, 要注意覆盖保温层进行保温养护, 条件许可可采用蒸汽养护。⑵涵节采用竖向浇筑, 为保证内模拆模方便, 可沿对称面设置宽5cm左右夹条, 再按顺序拆除其余模板。

1.5 涵节现场拼装

1.5.1 施工准备:

根据现场具体条件, 合理确定待拼构件存放地点, 汽车吊停车位置、拼装道路, 并将其修筑平整, 造好基础的检查验收, 在基顶定出中线、水平及其它有关拼装控制标记, 各待拼构件也要标出中心线和高度标记。安排好拼装顺序, 吊机就位, 试运转, 合格后才能进行吊装作业。

1.5.2 吊装工艺流程:

同传统生产工艺相近, 操作要点如下:基础安装要先在基底铺设防冻砂浆, 用特制的两端带齿的刮尺刮平后吊放构件, 下放要轻, 放下后暂不脱钩, 检查构件的水平、标高和安放位置, 如达不到要求, 吊起后重新调整, 完全符合设计要求后再摘钩。

1.5.3 接缝处理:

要充分考虑吊装时构件的正负公差, 使之搭配得当, 以保证建筑物的整体装配质量。构件间的竖直接缝宽度可用装用的带把得扁铁条控制, 厚度按要求来定。控制方法—将扁铁条扣挂在已安好的构件茬面上, 待装构件落下时紧靠钢条, 安好后即可保证接缝符合要求, 取出扁钢条即可。

1.6 涵背回填

涵侧土方回填应在涵洞拼装完成、经检查合格后按设计做好防水层, 然后在涵洞两侧宽度不小于孔径两倍的范围内对称分层进行土方填筑夯实, 填料为非冻胀砾石土, 当采用细颗粒土与碎、砾石混合料时, 所掺入的石料体积占总体积2/3以上。填土里不得有冻土块、高塑性粘土块、尺寸超过8cm的硬块。涵洞两侧背后同时对称填筑。涵洞顶填土分层摊铺、逐层压实, 每层压实厚度为15cm~25cm, 压实度为重型击实密度的95%以上, 且与该处路基的压实度一致。在填土过程中要随时观测波纹管变形是否超过容许值。不允许使用大型机械压实, 以防损坏新修涵身。

2、施工要点

2.1 尽量减少冻土的扰动

要做到快速施工, 开挖时宜分台阶、分段开挖, 减少基坑暴露时间。加强遮阳措施, 搭设遮阳防雨棚, 减少太阳辐射对基底冻土的热扰动。防止地表水流入基坑, 减小地表水对基底冻土的扰动。施工时间宜选择寒季末暖季初或暖季末寒季初, 尽量降低周围环境热量对基底冻土的影响。

2.2 混凝土施工

针对高原多年冻土区的地质及环境气候特点, 为确保结构物砼施工质量, 选用DZ系列高性能混凝土外加剂、Ⅰ级粉煤灰掺合料和调整配合比参数等技术措施, 改善新拌混凝土在低、负温条件下的工作性, 并有效降低混凝土的水胶比, 促进混凝土早期强度的发展, 改善硬化混凝土的孔结构, 使在负温条件下施工的混凝土达到了抗冻融循环、抗氯离子渗透、耐腐蚀等8项耐久性指标。采用温度控制技术、选择合理的施工工艺和养护制度, 消除混凝土的冻融、剥蚀、裂缝等质量病害。

2.3 沉降缝和防水层施工

在高原多年冻土地区特殊的地理、地质条件下, 为保证涵洞的冻胀、融沉采取的措施包括:涵洞基础两侧侧面回填非冻胀砾石土 (其中粉粘颗粒不大于12%) , 在高含冰地质条件下, 明挖基础基底应铺设保温层, 保温材料采用聚苯乙烯, 厚度5mm~10mm;加强防水防渗措施, 沉降缝填塞遇水膨胀橡胶条;在涵洞基础两侧及涵节填土接触面涂抹1cm厚沥青油渣。在涵节之间、涵节与翼墙之间设有φ20联接钢筋, 联接位置为涵洞的上、中、下三处, 联接钢板预制涵节时预埋进去。将各涵节和出入口翼墙紧密地联系在一起, 既能适应各涵节在融沉不均匀的状态下相应的沉降, 又能防止各沉降缝被拉开的现象发生。

防水层施工前应先将圬工表面坑凹处用砂浆抹平, 并清扫干净, 以便使涂刷的沥青与砌体粘结牢固。进行防水层施工作业时, 先在涵身刷一道冷底子油, 然后在涂有冷底子油的基面上涂刷热沥青, 并用橡胶皮刮平使其涂抹均匀, 再依次铺上油浸麻布, 应从下而上进行防水层施工作业, 麻布铺设搭接则应由下而上顺压。同时应用旧竹扫把边铺便扫, 以排出空气, 做到麻布粘结密贴无气泡, 平顺无皱折。

3、结语

拼装式涵洞可减少工程量, 节省劳力, 减低成本。且矩涵为轻型结构, 布局合理, 能充分利用截面, 比现浇节省材料, 采用人工配合机械安装, 节省劳力, 综合经济效益明显。采用预制施工方法, 涵节预制在预制场统一生产, 这样便于标准化、工厂化作业, 有利于提高劳动生产率及保证涵节预制质量, 构建生产与现场拼装几乎同步进行, 且均为机械化作业, 效率高, 速度快, 构件生产采用工厂化生产, 各工序按标准化作业, 施工人员专业化, 便于推广。

参考文献

[1]李加尧.柴木铁路DT13标.实施性施工组织设计

[2]TB10203-2002.铁路桥涵施工规范.2002

多年冻土地区地基论文 篇2

1秦国刚2李东3李有德

（1中铁十三局集团第四工程处黑龙江省哈尔滨市150008）

摘要：结合工程实例对高寒和多年冻土地区施工技术进行总结，主要针对高寒和多年冻土地区路基工 程和桥梁工程的施工特点，提出了各自的施工注意事项，从施工准备、施工技术措施、劳动力组织和 环境保护等方面进行了论述，较详细地探讨了高寒地区和多年冻土地区路桥工程的施工方案和不良地 质情况下的技术处理措施。

关键词：高寒多年冻土施工技术实例

1.概况

1.1 高寒地区和多年冻土的含义

高寒地区是指：一般多指东北地区和西部高原地区，年平均气温在0℃以下，持续-20℃在15天以上。多年冻土，也称永冻土，是指凡具有负温或零温，其中含有冰的各种土，并且冻结状态持续三年以上的土层。在我国主要分布在内蒙古和黑龙江大、小兴安岭北部和青藏高原及西部高山等地区。

多年冻土常见的不良冻土现象有：冻胀丘、冰椎、厚层地下冰、冻土沼泽等。

1.2 在高寒和多年冻土地区给建筑物带来的危害

在高寒和多年冻土地区，由于季节融冻层的反复冻融，冻土或多年冻土层的消长变化，会产生各种不良物理地质和工程地质现象，特别是在该地区进行建筑施工破坏了原有土层的天然状态，使土体原有的各种平衡遭到了破坏，尤其是热力学平衡在多年冻土地区带来的影响，这些情况都会给铁路（公路）路基与各种建筑物造成威胁和破坏。如涎流冰现象，是在寒冷的气候条件下，地下水或地面水满溢到路基面和道路上，从下而上逐层冻结而形成，会对路基基床造成冻胀影响行车安全，也给道路的行车道造成凹凸不平，形成冰坎、冰槽，从而危及行车安全，严重时中断交通。

2.高寒和多年冻土地区施工总体方案

2.1 施工准备

在高寒和多年冻土地区进行工程施工，除进行正常的准备外，一定要注意其自身的特点：

2.1.1设计文件审核和地质勘察

对设计文件，审核有关多年冻土的类型、分布、属性、构造、成因、地温、多年冻土的上下限以及冰椎、冻胀丘、热融湖（塘）、冻土沼泽等内容。施工阶段工程地质工作的重点是冻土现象发育地段、冻土条件复杂地段和重点工程。对于重点工程，需进一步做好冻土工程勘察。

2.1.2现场调查

详细了解当地的气候条件、自然环境和施工条件（如水、电、路等）,并与当地的气象、水文部门取得经常性联系。

2.1.3做好冬季施工准备

做好冬季施工的准备，除队伍、人员、机械设备保暖外，要根据设计文件详尽制定冬季施工的具体工程项目和施工措施；做好冬储冬运工作，尤其是在取暖和地产料方面，为春融后快速施工打好基础；做好保温材料的调查并应在冬季到来之前进行大量的有计划的采购。

2.1.3做好防排水系统

做好施工中的防排水系统和水源准备，特别是在夏季的防排水和冬季施工时的水源问题。

2.2 施工技术措施

2.2.1桥梁工程

在高寒、多年冻土地区，对于桥梁工程要根据地区性特点，查明多年冻土的特性，测取气温、地温及水文条件等资料，并调查已有的不良物理地质和工程地质现象，必要时进行工程地质钻探，以便于有针对性的 1

施工。

A、当采用保护多年冻土的原则设计时，桥涵的明挖基础施工在冬季采用“冻结法”进行，集中兵力打歼灭战；钻孔打入桩和钻孔插入桩基础施工则不受季节的限制，而钻孔灌注桩宜在冬季进行施工，采用低温早强或负温混凝土灌注而成。

B、当采用容许融化的原则设计时，在冬季采用冻结法施工依然适合大、中桥基础和埋深不大的小桥及涵洞基础；条件允许的情况下也可以在其他季节进行基础施工。

C、通过在高寒地区施工的技术总结，结构物圬工冬季施工需注意以下几方面内容：①必须进行必要的热工计算；②低温早强砼、负温砼和抗冻砂浆的配制；③钢筋冷拉可在室外温度-20℃以内进行，焊接工作则在室内完成；④原材料加热：水温宜控制在60℃以内；粗、细骨料宜控制在40℃以内；⑤混凝土拌和时先将加热的骨料和水拌和一定的时间，在温度为40℃时再加入水泥搅拌。水泥不加热，但存放需放入暖棚内；⑥拌和时间要求是常温施工时的1.5倍；⑦混凝土运输距离要短，并有保温措施；⑧当圬工养护采用蓄热法达不到要求时，采用蒸汽、暖棚或电热性均可，但必须经热工计算后控制好温度，防止升降温速度过快。我局在引松入长马家泵站取水戽头工程中，取水戽头水下部分冬季施工，在暖棚内进行，蒸汽法养生，施工效果良好，为后续工程施工创造了良好的条件。

2.2.2路基工程

路基工程施工以前，在熟悉设计意图的基础上，要对全线所处的工程地质环境进行调查，掌握取、弃土场的情况，研究土石方调配情况，了解多年冻土不良地质现象的分布情况，总结多年冻土地区路基的病害情况，如冻害；基底融化下沉；路堑边坡热融滑塌；路堤边坡滑坍；冰椎，冰丘；寒带风化等，便于选择和确定防止多年冻土路基特殊病害方案的原则以及合理选择施工季节，便于采取有效的环境保护措施，制定切实

可行的路基施工方案。

A、采用保护多年冻土的设计原则。线路一般以路堤方式通过，路堤基底处理是不破坏地表覆盖层和植被，然后采取综合保温措施并使路堤填高大于最小临界高度（经验值视不同的多年冻土地区而定，如兴安岭多年冻土地区公路白色路面，路基最小填土高度为1.0m），使填筑土方后的路堤基底人为上限控制在一定深度内，路基两侧设排水沟可以顺利排出积水，从而保护路基下多年冻土不融化。另从青藏铁路的设计了解到，保护多年冻土的路堤采用了通风路堤和土工格栅路堤的形式，并已经试验确定。

B、破坏多年冻土的方案。一般多在多年冻土不稳定地段采用；在零填、低填（填高小于最小临界高度）、浅挖路堑、个别深路堑等地段，当地表排水困难，积水无法排出的平坦低洼地段，考虑通车后，两侧地表植被易受破坏的地段等也采用。一般情况下为了保护地温换填细粒土，既利于保温又利于排水则换填渗水料（渗水料上需加盖保温材料）。

在破坏多年冻土的施工中，给施工带来最大困难的是冻土的融化。我局在修建嫩漠公路时曾遇到此情况，时值春季，根本无法进行施工。

C、重要的防、排水系统。无论是在路堤还是在路堑施工的同时，一项非常重要的工作是必须提前做好防、排水系统，并按要求设置保温护道和进行必要的边坡防护措施。例如在青藏公路改建工程中，路基两侧由于取土原因造成积水，从而引起路基下沉破坏，这样的实例在青藏公路多年冻土区路段是很多的。因此施工中做

【1】 好防、排水也利于运营过程中的维修保养。

防、排水系统必须根据地形、地貌情况设置，这是一项十分必要的工作。一般为排水沟、侧沟和渗沟，个别地段易形成积水现象可设置汇水坑，施工中用抽水设备排出。另外防、排水系统的设置要与季节相适应，充分利用气候条件，如在冬季加深边沟，使其深度大于永冻土上限，利用沟底的冻结使季节活动层与永冻土层在冬季形成一体，从而形成封闭的截水墙，使冻胀丘、冰椎在边沟上方发展，此方法在国道301线K203+000～K204+000段施工中采用，效果良好。

2.3 劳动力组织和机械配置

在高寒地区和多年冻土地区进行施工,必须考虑季节性因素和多年冻土地区施工的特殊性对劳动力和机械配置的影响。除按正常施工计算的数量外，还应充分考虑多年冻土地区施工的机械配置，夏、冬季节的物资运输工具，冬季施工时必要的清雪工具和打歼灭战时的人力高峰等。只有通过周密细致的分析，才能打有把握之仗。我局在塔韩铁路十韩段在开工以前，按设计文件进行了现场踏勘，详细拟定了施工方案，施工过程中总计投入施工的机械设备2600多台（套），投入施工的人力8700余人。路基施工采取集中力量打歼灭战的方式；呼玛河特大桥沉井基础则在冬季施工，给总工期赢得了时间，较好地完成了本段的施工任务。

2.4 环境保护问题

施工中的环境保护问题是一项十分重要的工作。施工中除按设计严格施工外，尚应遵从以下几个方面：A、多年冻土地区工程施工前，要对建后冻土工程地质环境变化做出预测和评价；B、冻土工程的的环境保护必须与施工阶段的地质勘察结合起来,这样可以减少许多重复性工作；C、施工中应注意环境保护，不破坏周围环境，防止施工用水渗入地下，破坏冻土的热状态。对重要建筑物施工时做好监测工作；D、在多年冻土地区，取土和弃土都应从保护冻土地质环境出发，合理布置，严格控制，防止取土和弃土不当带来的危害发生。

3.工程实例

3.1 塔韩铁路

塔韩铁路位于黑龙江省塔河县和呼玛县境内，为大兴安岭东北坡的低山丘陵地带。沿线森林密布，人烟稀少，气候寒冷，年平均气温-2.8℃，极端最低气温-45.8℃，属我国边疆。全线地势比较平坦，低洼地带生产塔头草和大片沼泽，多年冻土呈岛状分布在中小沟洼地，其上限在0.6～2.2米之间，其它地质不良现象仅有局部冰丘。

3.1.1路基工程

本线地处严寒地带，多年冻土发育，设计宁填勿挖，所在多年冻土地段全部以填方通过，最小高度不小于1.0米。我局修建塔韩线在施工工艺和技术方面主要采取了以下几种措施：

A、对低填且地表干燥地段，填土为0.5～1.0米的路堤，在清除地表杂物（约厚1.0m）的基础上两侧取土并做好排水沟，采取横向分层填筑，这样做有利于排水。

B、对多年冻土且地表潮湿积水上限在1.5M以上的地段，首先做好排水工作，基底填筑不小于1.0米的渗水土，路基两侧边坡坡脚向外20米以内植被不破坏，有利于保护多年冻土。

C、对山间河谷且多年冻土地下冰地段基底采取用他处塔头草反扣塔头草空隙；设立顶宽3.0米，高约2.0米，坡比1：1.75保温护道，下部填1.0米以上渗水土；坡脚以外30米范围内不破坏植被，保持基底的相对稳定，如DXK81+300～DXK81+916、十七站河谷、DXK83+620～DXK83+970等地段均是如上处理方式。

D、对河漫滩浸水路堤，采取先换填水塘，取土在河滩下游100米以外，为渗水性好的卵石土，施工中增加予留宽度每侧各为50cm和予留沉落量为30cm。

E、对多年冻土高填方地段，其施工方法是先排水，基底填不少于1.0米的渗水料，增设护道，在坡脚以外约100米处增设截水沟，施工中增加予留宽度每侧各为80cm和予留沉落量为40cm。如DXK86+980～DXK87+220，DXK80+800～DXK88+910等地段均是如上处理方式。

3.1.2桥梁工程

因本线所在地区为大兴安岭多年冻土不稳定的地区，则桥梁设计时采用容许地基融化原则设计。桥梁工程施工中主要采取了以下几种措施：

A、重点工程呼玛河大桥河中墩经变更设计采用沉井基础，因为呼玛河水位是季节性变化较大，河水与地下水相连，冬季涌水量也较大，若采用明挖基础施工十分困难，采用沉井基础不但解决了冬季施工难的问题，而且赢得了时间，因为室外气温在-30℃～-40℃之间，沉井基础易于冬季施工。

B、冬季施工的防护上除严格执行冬季施工的有关规定外，安装了1吨卧式蒸汽锅炉，自制了砂石加热器，另建300平方米的砂石料预温棚。

C、其他桥梁基础工程开挖“冻结法”施工，做到了随挖、随施工、随回填，切实保证地基不遭受冻害。

D、圬工施工后，在模板周围先钉一层草袋，再挂两层棉帐蓬，夹层加锯木屑以利于保温。

E、砼运送过程中加盖帆布袋和草袋。

3.2 国道301线公路工程

我局在301国道博克图至牙克石段公路工程A标段施工中，针对多年冻土地区路基施工，有侧重地进行了科研立项，从多年冻土的物理力学性质到不良地质的危害防治进行了专项开发，目前已收到了一定成效。该段位于大兴安岭北段，海拔高度729～1037米，我局承担的20.609公里地处零星岛状永冻土带，分布在山间谷地，河漫滩、阶地及阴坡植被履盖地带，主要位于本段K198+000～K204+000及K210+000～K213+000里程段内。

3.2.1施工中采取的原则

A、保护多年冻土施工原则

本段施工对路堤填高大于等于1.5米的路堤均采用此施工方法（注：兴安岭地区沥青路面的最小临界高度经验值为1.4米）。施工中采取快速分修的方式。基底保护措施主要有：①路基基底从路基中心算起50～

100米范围内保持青苔植被不破坏；②路基第一层填方作业时，采用从端部推进的纵向法施工，严禁轮式机械在路基基底上行走；③在农田段设置2.0米宽的护道；在草地或荒地地段设置3.0米宽的护道；在沼泽湿地路段保证路基填高大于2.5米，在路堤下部1.5米高度范围内填筑碎石土（含土量小于15%），并设置防水保温护道，自然地面以上1.5米高度范围路基两侧各加宽1.0米；④采取集中指定地点取土方式，取土完毕后将取土时挖出的草皮回填。

B、破坏多年冻土施工原则

本段公路路基与岛状多年冻土外边缘交界处即为多年冻土不稳定地带，年平均地温较高，多年冻土处于不稳定状态。因此设计时采用破坏永冻土的施工处理方法。①利用“冻结法”彻底清除地表的草皮和泥炭层，停置一段时间，使基底以下冻土层自然融化至一定深度或全部融化；②根据基底季节融化层和多年冻土的性质情况，换填足够厚度的渗水土或当地非膨胀土，如K201+000～K201+150段换填1.0米，K210+700～K213+000段换填0.8米；③对半填半挖路段的填土高度小于0.5米的路堤视为路堑，分别按含水量多少进行基底换填，一般换填0.5m，并设长度约为2.0m的过渡带。

对于深挖路堑遇到多年冻土不良地质时，一般采取基底换填粗颗粒料土，上铺至少0.5米厚的粘性土隔水层，隔水层下设0.2米左右的垫层；若回填细粒土时，底部铺设一定厚度的碎石土。

3.2.2多年冻土地区不良地质现象的处理

本段公路常见的不良地质现象有：冻胀丘、冰椎、厚层地下冰、冻土沼泽等。我们在借鉴了当地以往的施工经验的基础上，结合施工中的具体实践，总结了有针对性的不良地质的处理技术：

A、防治冻胀丘、冰椎的首要方法是设计选择线路时绕开，若避让不开，则从他们下方通过。施工中防治冻胀丘、冰椎的措施主要有：①在路基上方取土，用取土坑破坏地下水渗流通路，致使地下水从取土坑边流出，本标段K212+000～K212+300采用了此方法；②加深边沟，使其深度大于永冻土上限，利用沟底的冻结使季节活动层与永冻土层在冬季形成一体，从而形成封闭的截水墙，使冻胀丘、冰椎在边沟上方发展，K203+000～K204+000段采用此方式施工。另外还有设置汇水坑和地下渗沟的方式，原理均为引水并将水排出线路以外，可以较彻底消除冻胀丘、冰椎对路基的危害。

B、厚层地下冰是形成热融滑坍、热融沉陷、热融湖（塘）的基本原因。本标段K201+300～K202+300，K210+950～K211+050段内有厚层地下冰，施工中根据具体情况进行了具体分析，分别采取了保护地下冰和破坏地下冰使基底全部换填的方式。而在K212+450～K212+500段有一热融湖，其线路右侧50m处的滨州铁路曾在该处发生很大沉降，为防止同样的病害发生，施工时在最高水位以下全部填筑渗水性材料，路基两侧加宽作防水保温护道。

C、冻土沼泽是在多年冻土地区排水不畅的地带，因冻土层形成的大面积隔水层，使地表长期过湿，沼泽植物发育并泥炭化而形成。本标段K198+000～K199+000段内存在冻大沼泽，施工中采取了加强排水，疏干地表土层，利用草皮做基底隔温层以保持冻土上限不下降，路基底部1.5米范围内全部用渗水料填筑。

3.2.3 沉降观测

通过对本段多年冻土地区路基施工中的沉降观测可以发现，沉降变形绝大部分发生在路基施工前期，而工后沉降因周期长，目前还没有整理出来，但从当地滨州铁路的沉降观测来看，永冻土路基当年下沉量最大，一般在总下沉量的60%以上，在经历两个或两个以上的冻融交替后，路基沉降将趋于稳定。

4、结束语

为了更好地开发严寒和多年冻土地区施工领域和其他工程施工领域，我单位始终坚持“争创行业一流、实现顾客期望、奉献满意工程”的宗旨，坚持“团结进取，勇于开拓，务实求精，顽强拼搏”的企业精神，在未来岁月里，欢迎各界专家、学者及新老朋友与我们进行真诚友好的合作。

参考文献

【1】游进发主编《铁路工务技术手册》北京中国铁道出版社出版1979年

【2】手册编委会主编《铁路工程地质手册》北京人民交通出版社出版1975年

【3】周振远主编《铁路工程施工监理》北京中国铁道出版社出版1993年

多年冻土地区桥梁桩基础施工技术 篇3

多年冻土地区铁路桥梁工程往往由于地基的冻融作用, 不良冻土地区现象 (如冻胀丘、冰椎、热融坍塌等) 的影响, 会产生各种工程病害, 从而影响工程使用。本文结合青海柴木铁路的施工实践, 参照青藏铁路多年冻土地区的施工经验, 对多年冻土地区桥梁桩基施工工艺和质量保证措施进行探讨。

柴木铁路经由地区的地理、地貌、气候、建设环境等不同于内地铁路, 高原缺氧、多年冻土、高烈度地震、高光照、常年大风、冻融变化频繁、环保要求高等是该线的主要特征。桥梁基础一般情况下采用钻孔灌注桩, 这在技术上更有把握, 且造价较低。但桩基础可能会受到切向冻胀力, 在工程设计中采取了将基础嵌入多年冻土天然上限以下或最大冻结深度以下一定深度的措施, 以减小法向冻胀力的影响。

1 多年冻土地区桩基础施工技术

(1) 钻机选择。

参考青藏铁路的施工经验, 以满足快速施工为原则, 柴木铁路在桩基施工时大多采用旋挖钻机成孔。

(2) 施工准备。

钻孔场地布置尽量以填代挖, 以减少对原地表开挖引起的热扰动。钻机底座下发动机散热部分宜铺设聚苯乙烯泡沫塑料隔热板, 以减少对地基土的热侵入。

(3) 埋设护筒。

在多年冻土地区施工, 钢护筒除了保护孔口使钻孔作业正常进行之外, 还是降低冻土对桩基础抗拔力的载体。具体做法是, 将护筒埋入冻土上限以下一定深度, 并按设计要求在外表面涂以渣油, 成桩后不拆除护筒, 以减少外表面的亲水程度, 减小冻土对桩基础的上拔力。护筒宜采用5~6 mm厚的钢板卷制, 内径比桩径大15~20 cm;护筒埋至冻土上限以下≥0.5 m。由于护筒外表面要涂渣油, 其埋设与常规方法有所不同。当地表土稳定性较好, 施工过程没有地表水时, 在钻机就位后, 先用比护筒直径大一级别的螺旋钻头施钻, 钻至冻土上限以下>0.5 m深度后停钻, 安放护筒。安放前, 护筒外侧预先满涂渣油。护筒准确就位后, 护筒外侧与孔壁所形成的空隙用渣油拌制的粗粒土回填密实。桩基施工完成后护筒不取出, 靠其外侧所涂渣油来减少冻胀力对桩基产生的不良影响。在地质条件较差或地表水较大、易塌孔的情况下, 可以先做一个更大的护筒 (比桩径大50~60 cm) , 采用≥8 mm的钢板卷制, 用震动打桩锤打桩沉入, 该护筒起保护孔口稳定的作用。必要时钢护筒不断跟进, 以保证钻孔成型。待钻孔完成后, 再插入外表面涂渣油的防冻胀内护筒。

(4) 旋挖钻机干法钻孔。

护筒埋设完成后进行正式钻进。钻进过程中, 根据地质情况选用不同的钻头, 一般黏土、砂性土选用筒式钻头, 碎砾石用平底钻头, 岩性地层用尖底钻头。开始钻进冻土层时, 应保证钻杆垂直, 加大钻杆对土层压力, 缓慢进尺, 采用高转速、小跟进量、均压钻进。在含水量较大的软塑性土层钻进时, 要减缓进尺速度, 减少钻杆晃动, 以免扩大孔径。当出现钻杆跳动、钻机摇晃、钻不进尺等异常情况时, 立即停机提钻检查, 待查明原因并妥善处理后再钻。当进尺深度达到设计标高时, 在原处正向空转数圈, 然后停止提升钻杆。空转时不得加深钻进, 提钻时不得回转钻杆, 钻杆提升超过地表后用钢板覆盖桩孔。

(5) 湿法作业。

在黏性土、砂类土、碎石类处于地下水位以下, 干法作业不能保证孔壁稳定时, 采用湿法作业。其工艺与内地的湿法作业基本相同。

(6) 灌注桩身混凝土。

桩基成孔后, 应尽快安放钢筋笼, 及时灌注混凝土, 间歇时间不能过长。若来不及灌注, 要用钢板盖住孔口, 其上覆以草袋等保温隔热材料。混凝土输入冻土的热量较大, 对冻土有热融影响, 因此, 应严格控制入孔混凝土的温度, 尤其是高含冰量冻土地段, 入模温度应控制在0~5 ℃。混凝土灌注完毕, 应在桩表面覆盖草垫或用编织袋装珍珠岩覆盖蓄热保温, 起到桩顶养生的作用。对于承台底面高于地面的桩基, 露出地面的钢护筒的外侧裹以草袋或棉垫进行蓄热养生。

(7) 回冻。

桩身混凝土灌注后, 如果设计考虑了冻结力, 须待桩周地基土回冻达到设计要求后, 方可进行承台以上部分的施工。这是多年冻土地区铁路桩基础施工的特点之一。

2 冻土条件下桥梁工程的质量保证措施

2.1 结构措施

根据多年冻土的工程性质以及影响结构物稳定性的因素, 为了防止桥梁工程产生病害, 设计上基础采用深桩基础, 将桩基嵌入多年冻土内一定的深度或穿过冻土层, 以防止基础产生变形。

2.2 减小切向冻胀力的技术措施

切向冻胀力是冻土地区桥梁产生冻害的一个重要因素, 在设计和施工时要予以充分考虑。如果冻土层薄, 通常采用换填粗颗粒土的方法;若冻土层较厚, 则要采取装套管或涂润滑油脂的方法。另外, 在季节融化层并嵌入多年冻土层一定深度设永久护筒, 在护筒外涂油渣, 以保证桩侧面光滑。

2.3 减小法向冻胀力的技术措施

承台主要是受法向冻胀力的影响。在冻胀丘地带, 设计采用高桩承台, 即将承台悬空与地面≥50 cm, 以避免地面冻胀时使承台产生冻胀变形。在一般的冻土地带, 将承台底部换填50 cm的粗颗粒土, 有些地方还在承台底铺设10 cm的聚丙烯板作为缓冲层, 以减小法向冻胀力的影响。

2.4 提高墩台身混凝土耐久性的技术措施

为了解决青藏铁路结构物的混凝土施工质量问题, 铁科院进行了低温早强耐腐蚀混凝土的试验研究, 开发了DZ系列混凝土外加剂, 青藏铁路墩台身混凝土普遍使用了该外加剂。另外, 针对青藏高原恶劣的气候环境, 混凝土往往受冻融的影响而使结构物表面开裂剥落, 在设计时墩台身都设计了护面筋。

3 施工中遇到的问题及解决办法

3.1 上限附近扩孔的处理

桩基上限附近季节融化层与多年冻土层的交界部位, 往往受地下潜水和冻结层上水的影响, 使该处桩周围地层松散坍塌, 而使该处产生扩孔现象。该处扩孔对整个桩基的稳定性有很大影响, 往往会使桩基所受的切向冻胀力和法向冻胀力成倍增大。为了避免这种现象的发生, 施工时采用护筒嵌入多年冻土层≥50 cm, 必要时可适当加深护筒深度。

3.2 冻土钻进时“糊钻”的处理

在钻进过程中, 因钻头与切削土体摩擦产生一定的热量, 这部分热量虽不能全部融化冻土层, 但会造成随钻头带上来的土体部分融化而粘附于钻头上。在干作业成孔过程中多采用螺旋钻施工, 融化粘附岩屑会导致进尺效率低下, 影响成孔速度。为此, 我们根据施工情况, 对螺旋钻头采取了以下措施:①将双向进土螺旋钻改为单向进土螺旋钻;②增加螺距, 减小成孔过程中的挤密效应:③提钻前多反转, 使挤密在螺旋片中的岩土体松散;④制作专用刮土器, 起钻后螺旋钻叶片在刮土器的作用下快速刮除。

3.3 含土冰层、冰层钻进时滑钻的处理

含土冰层、冰层在场区均有分布, 且局部冰层达10 m之厚, 施工时常有钻头滑钻的情况。在施工中先用中空的岩芯钻对冰体进行切割, 然后再用桶式钻头或螺旋钻头将其取出孔外的方法进行处理。在部分土层施工时, 尽量减少反转, 可用岩芯钻直接将切割冰柱体取出孔外。

3.4 热融坍塌的处理

多年冻土地区地基论文 篇4

青藏高原是世界屋脊, 自然环境恶劣, 其多年冻土地区面积占我国国土面积的20%之多。这些条件使得保证这些区域公路路基的稳定成为重要的问题。多年冻土指的是上层随季节融化或冻结而下层常年冻结的土石层。目前, 青藏高原多年冻土地区路基稳定的问题主要分为三类:路基热融沉陷、路基冻土冻胀及翻浆和路基纵向裂缝。

1.1 路基热融沉陷问题

路基热融沉陷是青藏高原多年冻土地区路基稳定中最常见的问题。由于冻土上层随季节的消融现象和人为活动的影响, 路基土逐渐变得不稳定, 最后导致沉降破坏。其中, 路基冻土反复消融和冻结、路基内积水不能及时排出去, 导致公路路基发生整体沉降失稳。另外, 冻土层各区域冻结程度不一样、冻结厚度不一样、表层外界自然及人为的影响程度不一样、各区域吸收太阳能量程度存在差异等, 这些因素都能导致路基热融沉陷程度不同, 使得路基不均匀沉降加强。有学者研究观察, 冻土区由于热融沉陷, 其沉降量为1.5~10 cm, 说明冻土层各区域地质构造的差异对路基热融沉降的影响很大。

1.2 路基土层冻胀及翻浆

青藏高原常年冻土地区也容易发生路基的冻胀及翻浆失稳。一般路基冻胀和翻浆发生在同一路段, 但两者不完全相同。首先, 路基土层形成冻胀需要必备条件:容易冻胀的土、充分的含水率及外界补给、温度及时间, 只有具备所有条件时才能实现冻胀。路基土的冻胀使得路基体积大大增加, 从而导致路基失稳破坏。而路基翻浆指的是当路基冻土在季节变化影响下, 大部分逐渐消融, 使得路基内的水分不能及时排除, 积水越来越多, 由此减弱路基的承载能力而导致的破坏。另外, 路基冻胀多发生在冬季, 翻浆则发生在春夏交替季节。在青藏高原, 如果路基土层是吸水性能较强的粉粒类土, 则在冬季更容易发生路基冻胀灾害。由此得知, 路基冻胀和翻浆都受气温环境、路基排水功能、路基土吸水性能等因素的影响较为明显。

1.3 路基纵向裂缝

受特殊地理环境、路基排水系统性能、人为活动等因素, 青藏高原冻土区的路基比其他地区的路基更容易发生纵向裂缝灾害。因此, 高原冻土区路基纵向裂缝的防治也是非常重要的环节。

2 影响青藏高原冻土地区路基稳定的因素

影响青藏高原常年冻土区路基稳定性能的因素可以分为两类:自然环境影响和人为活动及施工技术缺陷影响。

2.1 自然环境影响

青藏高原是世界第三极, 多年冻土区面积也多分布于此, 不可避免地影响着路基的稳定性。首先, 青藏高原部分冻土地区已经开始产生不稳定的抗热化现象, 所以其热稳定性也遭到破坏;其次, 青藏高原部分公路的热融区路段逐年增多, 使得路基遭受着不同程度的热融不均匀沉降;再次, 青藏高原恶劣的气候条件使公路沿线常年气温偏低、空气稀薄、含氧量低, 都对公路正常使用性能提出严峻挑战;最后, 青藏高原的生态系统很敏感、很脆弱, 路基冻土热稳定性在很小的外界扰动下都有可能变差, 一经破坏, 很难恢复, 这就对路基保护和公路养护提出了高难度的要求。

2.2 人为活动及施工技术缺陷的影响

在车辆荷载的反复碾压下, 加剧路基失稳现象的发生, 尤其是当车辆负荷行驶时, 对其影响较大。另外, 施工技术的缺陷也是影响路基稳定性能减弱的重要因素。对于路基冻胀和翻浆灾害, 合理的路基排水系统是减少并防止这些现象发生的重要环节。路基冻土层温度场的破坏也是导致热融沉降失稳的一大原因, 所以在施工中, 保护好路基的温度场至关重要。

3 提高冻土地区路基稳定的措施

3.1 遵循青藏高原冻土区路基设计原则

1) 高原冻土区路基设计最基本的一条原则就是“保护冻土”, 施工过程中要保护路基冻结土层, 尽量做到不去破坏冻土, 保持它的原状。其目的是在公路路基的使用年限范围内能保证其热稳定性能不受破坏。

2) 控制路基冻土层热融速度, 确保其热融沉降量在设计正常范围内。

3) 路基地勘报告要详细、正确且内容完整, 包括冻土土质类型、含水率、土质构造、冻土层厚度、热稳定性能等。只有详细的地勘报告才能让路基设计更加合理, 为减少路基失稳提供必要的前提条件。

4) 采用透水性能较好的材料作为路基填料, 另外, 选用强度较高的填料。

5) 保护好冻土层的温度场, 对于高含冰冻土地段, 要保证施工阶段时的外界干扰破坏其稳定性。所以, 具体路段具体设计施工方案。

3.2 设计合理的路基排水系统

冻土消融和路面渗透水都能导致路基内积水, 而积水是导致青藏高原常年冻土区路基翻浆沉降的最主要原因, 所以, 设计合理有效的路基排水系统是关键环节。可以在路基两旁设置排水沟, 使路基内的积水及时排出去, 减少路基不均匀沉降现象, 能有效引导路面雨水排到路面外不至于渗透到路面下层, 一方面减少了路基内积水引起的灾害, 另一方面也减轻了路面由水损害引起的纵向裂缝危害, 一举两得。

3.3 改善高原冻土区路基土的热稳定性

改善路基土的热稳定性能, 可以有效减少路基热融沉降及纵向裂缝灾害。最常见的技术是在路基内设置通风管, 保证在外界风力的作用下将路基内的热风排出去, 达到为路基降温的目的, 从而稳固了路基冻土层的热稳定性, 在一定程度上大大提高了路基稳定性能。另外, 采用隔热板路基也能改善冻土层的热稳定性能, 这种做法是阻断热源从路面传递到路基及下层冻土层, 或者能减缓热量从上向下传递的速度, 从而保护了下层冻土。除此之外, 有些路段采用大粒径块石作为通风层, 通过空气的流动实现对路基的降温, 也能达到良好的效果。

4 结语

青藏高原冻土地区路基稳定性能的影响因素众多, 为了改善其性能, 要多在施工技术上寻找突破。同时, 要加强使用阶段的公路养护与管理。[ID:003580]

摘要：通过阐述青藏高原常年冻土区路基稳定问题的现状, 分析造成这些区域路基稳定灾害的自然环境因素、人为活动影响及施工缺陷等因素, 提出几点提高路基稳定性能的措施, 为实际路基工程提供指导。

关键词：冻土区,路基,稳定性能

参考文献

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多年冻土地区地基论文 篇5

1在当下冻土地基工程特征分析过程中, 受到大气温度变化的情况, 其土体水分会经常的发展变化, 这导致了土体积膨胀模块及其收缩模块的产生。这种情况就是平常所说的膨胀情况, 也就是土体的冻胀情况。为了更好的进行大气温度变化模块的分析, 进行水分体制膨胀模块的分析是必要的。这需要进行土体埋深模块、土体含水量模块的分析, 更好的进行冻土地基的冻胀性的分析, 这是现阶段土体体积膨胀模块的重要分析模块。从而更有利于进行土体的冻胀性、土体埋深等情况的控制。一般来说, 其土体的冻结模块是由多种因素影响的, 比如其体积的膨胀情况。为了更好的进行桥梁工程稳定性的分析, 进行冻土区的工程结构物的分析是必要的。

在地基土冻结模块控制过程中, 进行封闭模块的分析是必要的, 从而更有效进行冻土水分冻结体积扩张环节的分析, 保证其开发性体现的应用。这就需要进行冻胀力模块的优化。更有利于进行工程结构物的重量及其附加荷载模块等的控制, 更有利于满足当下冻胀土的作用需要, 保证冻胀变形体现的应用, 从而优化结构物的应用模块。这需要进行冻胀力作用基础表面环节及其相关环节的分析。进行不同形式的冻胀力的剖析。比如进行切向冻胀力的分析, 进行水平冻胀力的分析。在这些受力分析模块中, 法向冻胀力是比较常见的, 其是进行了基础侧表面力的应用, 也就是进行基础侧表面的力的应用。通过对基础底面的冻胀力的分析, 更有利于满足冻土区的工作需要。

2受到冻土融化模块的分析, 特别是其压密作用, 会产生一系列的孔隙水消散模块, 也就是平常所说的冻土融沉性, 这种情况是比较常见的。这取决于冻土模块的水相变的变化, 为了更有效的进行孔隙水的消散及其排泄模块的控制, 进行土体的孔隙比的优化是必要的。这需要实现冻土融沉性及其冻土粒度成分的分析, 进行含冰量密度及其孔隙水消散程度的分析。柴木铁路与青藏铁路一样, 经由地区的地理、地貌、气候、建设环境等不同于内地一般铁路, 高原缺氧、多年冻土、高烈度地震、高光照、常年大风、冻融变化频繁、环保要求高等是该线的主要特征。桥梁基础一般情况下采用钻孔灌注桩, 这在技术上更有把握, 且造价较低。

二、多年冻土地区桩基础施工技术方案的优化

1在当下冻土地区桩基础施工模块中, 进行钻机选择放哪的优化是必要的。这需要进行青藏铁路施工经验的分析, 更好的进行施工原则的遵守, 保证其快速施工原则的控制。比如在桩基施工模块中, 进行旋挖钻机成孔模块的优化, 积极做好相关的施工准备工作, 做好钻孔场地的布置工作, 进行热扰动等环节的分析。这就需要进行相关程度的塑料隔热板的分析。以减少对地基土的热侵入。埋设护筒:在多年冻土地区钢护筒除保护孔口, 使钻孔作业正常进行外, 还是降低冻土对桩基础抗拔力的载体。具体的做法是, 将护筒埋入冻土上限以上一定深度, 并按设计要求外表面涂以渣油, 成桩后不拆除护筒, 以减少外表面的亲水程度, 减小冻土对桩基础上拔力。

在当下冻土地区应用过程中, 进行护筒的优化是必要的, 这需要进行相关厚度的钢板卷制的控制, 进行内径及其桩径等的分析, 保证冻土地区护筒模块的优化。这需要进行胡同的外表面涂抹油模块的优化, 进行传统埋设方法的更新, 更有利于进行地表的土稳定性的控制。这就需要进行施工模块的地表水的分析, 保证钻机的有效定位。先用比护筒直径大一级别的螺旋钻头施钻, 钻至冻土上限以下>0.5m深度后停钻, 安放护筒。安放前护筒外侧预先满涂渣油。护筒准确就位后, 护筒外侧与孔壁所形成的空隙用渣油拌制的粗粒土回填密实。桩基施工完成后护筒不取出, 靠其外侧所涂渣油减少冻胀力对桩基产生的不良影响。

在当下护筒埋设模块中, 进行钻井方案的优化是必要的。这需要进行旋挖钻进体系的健全, 更好的进行旋挖钻头的应用, 保证旋挖钻头的工作模块的优化, 保证土及其料斗工作模块的优化。更有利于满足当下钻进工作的需要, 保证地质模块的优化。根据地质情况选用不同的钻头, 一般粘土、砂性土选用筒式钻头, 碎砾石用平底钻头, 岩性地层用尖底钻头。开始钻进冻土层时应准确保证钻杆垂直, 加大钻杆对土层压力, 缓慢进尺, 采用高转速、小跟进量、均压钻进。

2在当下施工模块中, 进行间歇时间的控制是必要的, 这需要进行钢板模块的应用, 保证保温隔热材料的控制。更有利于进行混凝土输入冻土热量的控制, 保证冻土的热融作用的分析, 进行混凝土温度的控制。保证不同地段的含冰量冻土地段的分析, 进行入模温度的控制。这需要做好桩顶养生的相关工作。向冻胀力使冻土地区桥梁产生冻害的一个重要因素, 在青藏公路上的许多桥梁产生病害, 大部分是由于冻胀力的作用, 尤其是切向冻胀力的影响, 因此在设计和施工时要充分考虑减小它的一些措施。如果冻土层薄通常采用换填粗颗粒土的方法, 若冻土层较厚则要采取装套管或涂膜润滑油脂的方法。

结语

为了更好的进行冻胀力的分析, 进行相关措施的应用是必要的, 这需要保证冻胀丘地带的控制, 进行高桩承台模块的优化, 进行地面的冻胀作用力的分析, 进行承台的冻胀变形模块的优化。桩基上限附近季节融化层与多年冻土层的交界部位, 该处往往受地下潜水和冻结层上水的影响, 使该处桩周围地层松散坍塌, 而使该处产生扩孔现象。

摘要：本文通过对青海省柴达铁路施工模块的分析, 更有利于进行青藏铁路冻土地区施工经验的分析, 保证冻土地区的桥梁工程问题的解决, 这需要引起相关人员的重视, 做好冻土区的桥梁桩基施工工作, 保证其工程质量提升的健全, 更有利于现阶段技术问题的解决。

关键词：冻土地基,存在问题,总结分析,优化总结,桩基础,施工技术

参考文献

[1]李小花.北方地区混凝土桥梁桥面铺装早期破坏原因分析及防治措施[J].辽宁交通科技, 2002 (03) .

[2]吴少海.青藏铁路多年冻土区钻孔灌注桩设计几个问题的探讨[J].冰川冻土, 2003 (S1) .