高寒和多年冻土地区路桥施工技术
高寒地区桥梁冬季施工技术措施
高寒地区桥梁冬季施工技术措施张维明摘要：本文以哈齐客专桥梁下部结构冬季施工为研究对象，通过改良炉火升温系统和保温棚搭设形式。
降低了冬季施工成本，解决了哈齐客专极寒地区冬休期长，有效施工期短、冬季混凝土施工质量控制困难等难题。
本文阐述的冬季施工措施对类似工程提供了有益的参考。
关键词：桥梁；冬季施工；措施前言随着我国高铁陕速的发展，高铁施工技术逐渐成熟，已达到世界水平。
目前客运专线的特点为施工标准高，工期紧，所以对于开展冬季施工技术研究，缩短冬休期或无冬休期，是加快施工进度，保证按期完工的必要措施。
但铁路路基施工作业面较大，机械设备较多，冬施填筑质量保证困难。
桥梁下部结构以每个墩为一个单位，施工作业面小，冬季保温防护可实施，所以对桥梁下部结构采取有效的冬季施工措施是缩短工期的主要因素。
以往桥梁下部结构冬季施工保温措施，采取蒸汽、火炉、电及红外线加热等方法，其中蒸汽加热是采用蒸气的温度和湿度养护混凝土，此法比较简单且易控制，使温度均匀。
但需要专门锅炉设备和场地。
热损失大，费用高，移动施工不方便；电及红外线加热比蒸气加热要方便灵活，但耗电量大，费用高，而且大空间升温困难；普通的火炉散热小，升温慢，室温不会很高且较干燥，炉内明火和聚集烟放出的CO2会使新浇混凝土表面易碳化，影响表面光洁，是一种较原始的方法。
因此根据以往冬季施工技术的研究，针对黑龙江省新建的哈齐客专冬休时间长、极端最低温度一36.8%～-39.3%，风大积雪厚等特点，采取改良传统火炉加热方-式，与保温棚结合，制定了有效的桥梁下部结构冬施措施。
解决了极寒地区冬休期长，有效施工期短、冬季混凝土质量控制困难等问题，为类似工程建设积累了经验。
1.工程概况本项目位于黑龙江省哈尔滨至齐齐哈尔线属于中温带亚湿润～亚干旱大陆性季风气候区。
冬季严寒干燥漫长，夏季多雨凉爽，春、秋季干旱多风。
由于沿线最冷月平均气温均低于-15℃，属严寒地区，年平均气温4.1℃～4.7℃，极端最低温度-36.8℃-39.3%。
高寒多年冻土区桥梁基础设计
强融 沉 ，角 砾 层 属 多 冰 冻 土 层 ， 弱 融 沉 。 桥 梁 为 ３
本工程位于青海 省海 西州天 峻县，海拔高程在 ４ ０ ０ ０ ｍ以上，该地 区属 内陆高寒大陆性气候，低氧 ， 气候寒 冷，年 最高气温 １ ９ ． ８ ℃，最低 气温一 ３ ４ ℃，
×２ ０ ｍ简支 Ｔ梁桥，宽 １ １ ． ５ ｍ ，荷载等级为汽一 ８ Ｏ
１ ．多年冻土地基的设计状态 多 年 冻 土 区 的 基 础 设 计 ， 首 先 应 根 据 多 年 冻 土
的 年 平 均地 温 、 冻 土 的 冻 结 与 融 化 状 态 来 确 定 多 年 冻土 地 基 的 设 计 状 态 ， 多 年 冻 土 的 地 基 设 计 状 态 有
以 下三 种 ：
级 。桥 型 布 置 图 及 地 层 剖 面 如 图 １ 、 图 ２所 示 ：
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图 １桥 型 布 置 圈
图２ Ｔ 程地 质 剖面 图
二、 多年 冻 土 区冻 土 地 基 工 程 地 质 特征 在 高寒 多年 冻 土地 区 ， 由 于 季 节 冻 融 层 的 反 复
是影 响 多年 冻 土 区 工 程 结 构 物 ， 尤其 是 桥 梁 工 程 稳
定性的重要因素。
多年冻土地区公路填方路基设计过程与方法
采取破坏 的原则 ，将 路基下多年冻土层全部或 部分挖 除 ，或者采用碎石桩加生石灰等加速多年冻土融化 。
３ 多年冻土地 区公路一 般填 方路基设 计
对材料性 能进行 室 内试验 确认 ，如抗 压强 度 （ Ｐ ） ｋａ 、 导热系数 （ ｍ ・ ｗ／ ℃） 、体积 吸 水率 （ 、表观 密 ％）
・Hale Waihona Puke １ ２８ ・ 路 基 工 程 Ｓｂｒ ｅ ｎｉ ｅｎ ｕｇ ｄ ｇ ｅｒ ｇ ａ Ｅ ｎ ｉ
２１ ０２年第 ２期 （ 总第 １ １ ） ６ 期
多年 冻 土地 区公 路 填 方 路 基设 计 过 程 与方 法
任 玉林 ，侯 怀 亮
（ 中交第 一公路勘察设计研究院 ，西安 ７０７） １０ ５
摘
要 ：多年 冻土公路路基是公路 工程特殊路基 的一种 ，通过对 以往 多年 冻土路 基填 方处理设计
方法的总结与介绍 ，提 出一般 多年 冻土路 基 填方设 计 的 简要 技 术路 线。 同时指 出 《 路路 基设 计规 公 范》 （Ｔ ３ ２０ ） 中存在的 问题 ，以及使 用数值模 拟计算成果用于设计 的风 险 ，提 出多年 冻土区 ＪＧ Ｄ ０— ０ ４ 高等级公路 建设 面临的新 问题 。 关键词 ：一般 多年 冻土 ；填 方路基 ；设计 方法 中图分 类号 ：Ｕ １． ６ ４６１ ８
段 。二 、三级 公路 的几 个重 要 特点 是公 路 构 筑物 较 少 ，防灾能力有 限 ，路基宽度较窄 。我 国在 多年冻 土 区的公路科研试验 和经验 成果也是 以以上公路为重点
而 开 展 的
高度来维 护路基 下多年 冻土的稳定 ，是 目前最为经 济
简单 的处理方法 ；另一种是采取特殊措 施保温 ，如铺
高原冻土施工的重点、难点和解决方案(1)
高原冻土施工的重点、难点和解决方案一、高原冻土施工措施1、冻土学基础理论(1）基本概念冻土是指处于0℃以下，并含有冰的岩石和土体。
包括多年冻土（指冻结状态维持在二年或二年以上的冻土）和季节冻土（指冬季冻结，来年夏季融化，冻结状态维持在二年以下的土体).季节融化层是指每年暖季融化、寒季冻结的多年冻土上部覆盖层。
季节冻结层是指每年寒季冻结、暖季融化的土层。
多年冻土上限是指多年冻土顶面的埋藏深度.多年冻土下限是指多年冻土底面的埋藏深度.多年冻土人为上限是指工程建筑物修建和运营后，多年冻土新形成的上限.（2）不良冻土地质现象：A、冰椎:多年冻土区地下水或河流封冻后地下（河水）流出地表形成的椎状或盾状冰体.B、冻胀丘;多年冻土区地下水在冻结土层下聚集冻结，形成透镜状厚层冰体，将地表隆起形成丘状的土丘。
C、热融湖塘：由人为作用或自然作用引起高含冰量多年冻土融化下沉所形成的积蓄水的洼地.D、热融滑坍：高含冰量冻土分布在平缓山坡，由于人为破坏坡脚，高含冰量冻土暴露融化,上覆土层失去支撑而坍塌，与融化泥水混合顺坡向下滑动的坡面坍滑现象。
E、沼泽湿地：多年冻土区某些植被覆盖良好的山前平缓低地或洼地，由于地下水的出露和多年冻土层的隔水作用，使之积水而成的潮湿地段。
F、厚层地下冰：指分布于多年冻土上限附近的一种含土冰层.冰中的土块似悬浮于冰中。
2、沿线冻土分布该项目位于位于青海省海南州共和县恰卜恰镇同德路以南，环城东路至次汗素桥以西，次汗素村西山以东,平均海拔在 2800 米以上的。
本项目建设地点每年有部分时间为冰冻期3、高原多年冻土区工程施工特点本工程施工具有施工工期短、劳动效率低下、施工条件艰苦、生态环境十分脆弱和环保意识强等特点.4、高原多年冻土区工程施工技术要求（1）施工前做好多年冻土工程地质核查工作，如果与设计不符，及时通知业主申请变更。
（2）施工时重视多年冻土环境保护工作,严格按照设计进行土石方施工.(3)路基工程施工采用“机械化为主，人工为辅”的施工方式。
青藏铁路高含冰量多年冻土地区土工格栅、保温板施工技术
青藏铁路高含冰量多年冻土地区土工格栅、保温板施工技术摘要阐述了冻土区土工格栅、保温板路基施工技术的工艺原理，介绍青藏铁路高含冰量冻土区路基，采用该技术施工的工艺、技术要点和考前须知。
关键词高含冰量冻土土工格栅保温板施工技术℃℃℃，年内日平均较差10℃～19℃，极端日较差35℃。
沿线大气透明度良好，云量少，太阳直接辐射强，总辐射量大，日照时间长，一般为2600～3000h/a。
1.工程概况我工程部担负施工的格拉段十二标段DK1080+924—DK1090+650段，属全线环境最恶劣的地段之一。
多年冻土上限为 1.5-5.5m，主要为低温稳定〔Tcp-Ⅳ〕及根本稳定区〔Tcp-Ⅲ〕。
广泛分布有富冰冻土及饱冰冻土。
我管区路基采用保护多年冻土的原那么设计，土工格栅和保温板技术就是根据保护多年冻土的原那么而采取的有效措施。
当路堤填土高度大于6m，且填料为细粒土时，在夏季，受日照影响，向阳坡和背阴坡坡面上高侧边坡与低侧边坡受热情况不同，两侧边坡融化深度不同，造成冻土核人为上限不对称，产生不对称的融沉，引起路基面不均匀沉降，形成在向阳坡一侧或高侧边坡一侧产生纵向裂缝；在寒季，由于土体受热的差异，产生的冻胀力不同，也极易形成纵向裂缝，2003年对2002年施工的路基进行的沉降观测资料也说明了这一问题为防止这种裂缝的产生，增加路基强度、确保路基稳定，设计采用加筋处理，即路堤上部4m范围内铺设土工格栅。
当路基填土高度小于6米，挖方换填地段且不采用片石通风技术的路基均采用铺设挤塑保温板的措施，来处理东土路基。
设计标准2．2．1土工隔栅：自路基面以下4m范围内铺设土工格栅，每隔0.9m铺设一层，最上层距路基面0.4m，分为土工格栅和经编土工格栅两种。
其各项设计参数为：a.抗拉强度不小于25KN/m；b.对应的最大拉伸应变不大于10%；℃低温下冻融循环200次抗拉强度不小于设计标准值；d.具有长期的抗老化性能。
挤塑保温板：铺设保温板，目的是形成冻土隔热层，提高保温隔热效果，防止热力传入冻土层，引起冻土融化或上限下移，从而造成路基下沉或破坏。
浅析高寒冻土地区的钻孔桩施工技术
２１年４ 中 科 技创 新与应 用 ０ ２ 月（）ｆ
浅析高寒 冻二 地 区的钻 孔桩施工技术
胡 乐 成
பைடு நூலகம்
（ 中铁 十三局集团第四工程有 限公 司， 黑龙 江 哈 尔滨 １０ ０ ） ５ ０ ８
摘 要 ： 些年来， 近 我们 在 钻孔 桩 工 程 中 ， 常发 现修 建 的钻 孔 灌 注桩 在 冰 冻部 份 出现 混 凝 土逐 层 剥 落破 坏 ， 基 钢 筋 严 重暴 露 ， 常 桩 从而导致桩柱失去承载能力 ， 重地影响 了桥 梁的使用寿命 。所以， 严 笔者将介绍 高寒地多年冻土 区土对桥 梁基础的影响破 坏原 因、 冻胀 破 坏措 施 及 钻孔 灌注 桩 的施 工 工 艺和 方 法 。 防 关键词： 冷地区； 寒 钻孔 桩 ； 工技 术 施 １高 寒 冻土 地 区钻 孔 灌 注 桩混 凝 土 的破 坏 原 因 １ ． １寒冷地 区冻融的循环作用 。混凝土 中多余水份受 冻膨胀 ， 经反 复冻 融 使 混凝 土 表层 逐 渐 脱落 。 在施工 中， 为了满足 流动性要求而加大用水量 ， 从而有多余水 份余 留在 混凝 土 的 内部 。 在施工中， 因水 泥 计 量 相对 增 大 时 ， 致 水 泥用 量 过 多 ， 混 凝 导 在 土形 成 强 度期 间 ， 泥 的水 化 速 度过 快 ， 致 混凝 ： 表层 出现 龟 裂 。 水 导 ￡ １ ． 离 子 的侵 蚀 。 以硫 酸 根离 子 （ 侵 蚀 为主 ， 离子 与 混 ２酸 ｓ ０ 酸 凝 土 的组 成 成 份 发 生 反 应 形 成 一 种 盐 类 后 ，盐 类 结 晶膨 胀 产 生胀 力 ， 力 过 大 时导 致 混凝 土 结 构 的破 坏 。 当胀 １ 因施工 工 艺 中问题 灌 注 桩强 度 低 于 同标 号其 他 混 凝 土 。因 ． ３ 此其抗渗性较差 ， 在压力作用下浸入混凝土中 ， 的冻融使 其破 水 水 坏。 在灌 注孔 内混 凝 土 时 ， 部 分 混凝 土 首 先 接 触孔 内 的混 浆 及孔 有 壁 。 因此 ， 混凝 土 内也 难 免 不 夹 杂 着 泥 土 ， 管 在 凿 除桩 头 混凝 土 尽 时 ， 一 定 非 常彻 底 ， 此影 响强 度 。 不 因 灌 注 桩 的 混凝 土振 捣 主要 是 靠 混 凝 土 自身 下 落 重 量 及 水 头压 力来完成 的， 不一定很密实 。这样所形成 的强度一定不高于插人式 振 捣 方 式形 成 的混 凝 土 强 度 。 ２高 寒 冻 土地 区的 钻孔 桩 施 工技 术 ２Ｉ施 工准 备 ． 首先 测 量 放样 ， 出基 础各 桩 的 桩 位 。 定 测量 放 样遵 循 “ 由整 体 到 局 部 的原 则 ”先 放 样 墩 位 ， 由墩位 控 制 桩 放 样 桩位 ， ， 再 桩位 放 样 时 ， 桩 的 纵 横 允许 偏 差 ＜ ５ｍ，并 在桩 的前 后 左右 距 中心 ２ 处 分别 设 ￣ｅ ｍ 置护桩 ， 以供 随时 检测 桩 中心 和标 高 。 孑场 地 布 簧尽 量 以 填代 挖 ， 钻 Ｌ 以减 少对 原 地 表 的开 挖 引 起 的热 扰 动 。 机 底 座下 发 动机 散 热 部分 钻 铺设 聚苯 乙烯 泡沫 塑 料 隔 热板 ， 以减 少 对地 基 土 热 平衡 的影 响 。 ２ ． 设 护 筒 ２埋 护 筒 采用 ６ ｍ厚 的钢板 卷 制 ， ｍ 内径 比桩 径 大 ２ｃ 护 筒 埋 至多 ｍ； Ｃ ） 年冻 土上 限 以 下 ０５ ． ｍ。钻 机就 位 后 ， 用 比护 简 直径 大 一 级别 的螺 先 旋 钻 头施 钻 ， 至 冻 土上 限 以下 ＞ ．ｍ深 度后 停 钻 ， 放 护筒 。安放 钻 ０ ５ 安 前 ， 筒外 侧 预 先 涂满 渣 油 。 护 护筒 准 确 就 位后 ， 外 侧 与孑 壁 所形 成 其 Ｌ 的孔 隙用 渣 油 拌制 的粗 颗粒 土 回填 密实 。 ２３钻 机 就 位 ． 采 用德 国宝 蛾 旋 挖 钻 机成 孔 。钻 机 利用 自行 系统 就 位 ， 头 与 钻 桩 位 的对 位误 差 要 ＜ ｅ 。 ２ｒ ａ ２４泥浆拌制及废碴处理 ． 钻孔泥浆采用优质粘土 ， 用制浆机制浆 ， 采 存人钢制泥浆池中。 现场 设 容 积 为 ６ ａ ｍ ３ ｘｍ 的 泥浆 池 、 淀 池 各一 个 ， 联 并用 。 ｍ（ ｘ ｍ ｌ ） ２ 沉 串 考虑 高寒 环境 保 护 的需 要 ，钻 孑 桩 所需 泥浆 不 得 随 意就 地 排 放 ， Ｌ 不 得就 近挖 坑 作 泥 浆 池 。泥 浆 池 、 淀 池采 用 ３ ｍ厚 钢 板 制成 ， 部 沉 ｍ 底 用枕 木 支垫 架 空 ， 灌 注 水 下 混 凝 土 时挤 出 的合 格 泥浆 ， 在 下 一 在 可 个 桩 钻 孔 时使 用 ， 多余 废浆 ， 指定 地 点倾 倒 。 到 ２ 钻 孑 ． ５ Ｌ 开 钻 时 ， 低 档 慢 速 钻 进 ， 至 护 筒 下 ｌ 后 ， 以正 常 速 度 钻 先 钻 ｍ 再 进 。在钻 进 过 程 中 ， 常 注 意进 行 泥 浆 循环 将 钻 渣 捞 取并 注意 土 层 经 变化 ， 不 同的 土层 采 用 不 同 的钻 速 、 压 、 对 钻 泥浆 比重 和 泥浆 量 。在 砂土 、 软性土等容易塌孑 的土层采用低档慢速钻进 ， Ｌ 同时提高孔内 水头 ， 加大泥浆比重 ， 防止塌孔 。钻进过程 中， 应对钻进情况及地层 的情 况 进 行记 录 。 ２ 清 孔 ． ６ 当钻 至 设 计 标高 后 ， 岩 样 确 认 已进入 设 计 桩 基 地层 后 停 止钻 经 进 并 及 时 清孑 。清 孔 采用 换 浆 法 。将 钻 具 提起 约 ３ｃ 钻 头不 停转 Ｌ １ｍ， ］ 动， 泥浆 循 环 不断 进 行 。 ２ 检 孔 ． ７ 成 孔 过程 中 及 成孔 以后 灌 注混 凝 土 之 前 ， 钻 孔 的 孔 深 、Ｌ 对 孑径 及 孔 底 质 量 情 况进 行 检 查 。成 孔 之 后用 笼 式 探 孔 器 检 查 孔 径 及 孔 形 。 深 和孔 底 沉渣 采 用标 准 测锤 检 测 。 Ｌ 查 应进 行 详细 记 录 ， 孔 终孑 检 作 为掩 蔽 签 证 的必 备 资料 及竣 工 时 进行 移 交 。 ２８钢 筋 笼制 作 与 安装 ． 制作 ： 焊接时 ， 钢筋 主筋 内缘 应 光 滑 ， 筋接 头不 得 侵 入 主筋 净 钢 空 内 。钢筋 笼 下 端应 整 齐 ， 强 箍筋 全 部 封住 不 露头 ， 混 凝土 导 用加 使 管 和 吸泥 管 能顺 利 升 降 ， 防止 与钢 筋 笼 卡挂 。 其上 、 端 及 中部 每 在 下 隔 ２ ｍ距离于同一横截面上对称设置 ４ Ｍ ６钢筋耳环 ，确保钢 ． ５ 个 筋 的保 护 层厚 度 。 当钢筋 笼 过 长 时 ， 虑 到 吊车 臂长 ， 钢 筋笼 分 段 考 将 制作 ， 段 长 度 以 ９ １ｍ为 宜 。 分 ～２ 安 装 ： 汽 车 吊 吊装入 孔 。分段 吊装 时 ， 筋笼 运 至 孑 口 ， 采用 钢 Ｌ 吊 人孔 内， 并在孑 口进行焊接接长 。 Ｌ 焊接采用单面焊 ， 焊缝长度须满足 施工技术规 范要求 ， 并将接头错开 ３ ｄ以上。钢筋骨架在下放时要 ０ 防止 碰 撞孔 壁 ， 放 入 困难 ， 查 原 因 ， 得强 行 插 入 。钢 筋 骨架 如 要 目 不 安放 后 的 顶 面和 底 面标 高误 差 应 ＜ ５ｒ。 ＋ｅ ａ ２ 灌 注水 下 混凝 土 ． ９ 采用 导 管 法灌 注 水下 混 凝 土 。 混凝 土 在拌 合 站集 中搅拌 用 混凝 土运 输 车运 至 现 场 ， 采用 泵送 灌 注 应尽 快 进 行 混凝 土灌 注 ， 少 成 减 孔 的 闲置 时 间。桩 基 混 凝 土采 用 低 温 早强 耐 久 混凝 土 ， 于灌 注 水 由 下混 凝 土 时 输 入 冻 土 的 热 量较 大 ， 因此 混凝 土入 模 温 度 控 制在 ０ 。 ｃ ５ｃ范 围灌 注 混 凝 土前 ， 测 沉 碴 厚 度 合 格 ，Ｌ 泥 浆 密 度达 到 一。 复 孑内 规 范 要求 ， 射 水 或 气 ３ ５ ｉ， 孔底 沉 淀 层 冲 翻 动 ， 后 进 行 灌 先 ￣ ｍｎ 将 然 注。每根桩混凝土灌注要 连续进行 ， 不得中断， 混凝土和易性 、 落 坍 度 控 制 在 １— ０ｍ 内 。 ８ ２ｃ
多年冻土地区桥梁桩基础施工技术探析
多年冻土地区桥梁桩基础施工技术探析摘要：在冻土区域，当桥梁桩基础入土较浅时，容易因为土基的冻胀而使基础桩上拔，致使上部桥跨产生不均匀隆起，进而造成各种安全隐患，影响行车甚至发生交通事故。
所以在冻土区进行桥梁桩基础施工时，必须针对冻胀地基的工程特性来采取合理的措施，进行认真的处理。
本文即详细阐述了多年冻土地区桥梁桩基础施工技术要点，及施工中存在的特殊问题和解决办法。
关键词：冻土地区；桩基础；护筒；冻融；钻机一、多年冻土地区桥梁施工概述（一）多年冻土的含义冻土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、冰推、厚层地下冰、冻土沼泽等。
（二）多年冻土地区给桥梁桩基施工带来的危害在多年冻土地区,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,特别是在冻土区进行桥梁桩基施工，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，尤其是热力学平衡破坏在多年冻土地区带来的影响,这些情况都会给桥梁桩基造成威胁和破坏。
二、多年冻土区地基的工程特性（一）冻胀性在高寒冻土区由于受大气温度的影响，会导致地基土中的水分产生相变，从而使土的体积发生膨胀或收缩现象，膨胀现象是由于土体的冻胀而产生的，而收缩则是由于土体的融化而产生的。
土体在冻结过程中，水分被冻结成冰，体积会因此而变大。
土体的冻胀度往往受土体的埋深、含水量、土颗粒粒径、土体密度等因素影响。
冻土地基的冻胀性，是影响桥梁桩基础工程稳定性的重要因素之一。
（二）冻胀力当地基土在封闭的体系中冻结时，冻土水分在冻结后会由于体积扩张而产生内应力，在开放体系中，孔隙水会侵入到土颗粒中，同时产生冻结应力，称为冻胀力。
冻土地区桥梁桩基础的施工技术
Ｂｒｉｄｇｅ＆Ｔｕｎｎｅｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ桥隧工程 土地区桥梁桩基础的施工技 田永全 （中建新疆建工路桥工程有限公司，新疆乌鲁木齐８３００５４） 摘要：在冻土区进行公路桥梁基础工程施工时，由于地基的冻融作用，很容易对桥梁产生各种不良影响。鉴于此，对冻 土区地基的工程特性进行分析．探讨冻土地区公路桥梁桩基础３－．程的具体施工技术．可为冻土地区桥梁桩基础的施工提供 参考 关键词：冻土区；桥梁工程；桩基础；施工技术 中图分类号：Ｕ４４５．５５１ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００２—４７８６（２０１３）２０—００７９—０２
Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｂｒｉｄｇｅ Ｐｉｌｅ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ａｔ
Ｐｅｒｍａｆｒｏｓｔ Ｒｅｇｉｏｎｓ
ＴＩＡＮ Ｙｏｎｇ—－ｑｕａｎ （ＣＳＣＥＣ Ｘｉｎｊｉａｎｇ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ＆Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｒｏａｄ ａｎｄ Ｂｒｉｄｇｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｕｒｕｍｑｉ ８３００５４，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｏｆ ｆｒｅｅｚｉｎｇ ａｎｄ ｔｈａｗｉｎｇ，ｉｔ ｉｓ ｅａｓｙ ｔｏ ｈａｖｅ ａ ｖａｒｉｅｔｙ ｏｆ ａｄｖｅｒｓｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｎ ｂｒｉｄｇｅ ｗｈｅｎ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｒｏａｄｓ ａｎｄ ｂｒｉｄｇｅｓ ｉｓ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ａｔ ｔｈｅ ｐｅｒｍａｆｒｏｓｔ ｚｏｎｅ．Ｇｉｖｅｎ ｔｈｉｓ，ｔｈｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ａｔ ｐｅｒｍａｆｒｏｓｔ ｚｏｎｅ ａｒｅ ａｎａ１）ｒｚｅｄ，ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｈｉｇｈｗａｙ ｂｒｉｄｇｅ ｐｉｌｅ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ａｔ ｐｅｒｍａｆｒｏｓｔ ｚｏｎｅ ｉｓ ｅｘｐｌｏｒｅｄ，ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｐｒｏｌｖｄｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｂｒｉｄｇｅ ｐｉｌｅ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ａｔ ｐｅｒｍａｆｒｏｓｔ ｚｏｎｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｐｅｒｍａｆｒｏｓｔ ｚｏｎｅ；ｂｒｉｄｇｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ；ｐｉｌｅ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ；ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
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高寒和多年冻土地区路桥施工技术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。
因此施工中做好防、排水也利于运营过程中的维修保养。
【1】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。