我国亚寒带冻土基面桥涵建设技术研究
吴洪涛
（呼伦贝尔道路桥梁建筑有限责任公司，内蒙古呼伦贝尔021008）
[摘要]亚寒带的多年冻土地区公路桥涵构造物冻害现象严重而普遍，影响了正常的交通运输.基于此，从亚寒带涵施工的设计原则，适用范围和保护措施，总结出了亚寒带冻土地区桥涵建设的规律和方法. 的冻土地区桥涵建设技术研究人手，在分析多年冻土特点的基确上，提出了在呼伦贝尔等亚寒带冻土地区进行桥
[关键词]桥梁工程；亚寒带冻土；路基；桥涵；施工技术
[中图分类号]U445.55
[文献标识码]A[文章编号]1002-8498（2014]15-0105-03
Technology ofSub-arcticPermafrostAreasinChina ResearchonBridgesandCulvertsConstruction
(fHulanbeier Roeds and Bridges Gonstraction Co. Lad. Fulunbeier Inner Mongoliα 021008 China)
Abstract ;The frost damage is serious and widespread in sub-artic permafrost regions in China and itinfluences the normal transport. Begin from research on bridges and culverts construction in sub-arcticpermafrost base bridge on the basis of analyzing the characteristics of the sub-arctic permafrost in area this paper proposed the design principles application scope and protective measures of theHulunbeier and summarized the rules and methods of bridges in sub-arctic permafrost area.
Key words ;bridges; sub-aretic pemafrost ; subgrade; bridges and culvers; construetion
1亚寒带冻土的分类及特性
融沉对比如表1所示.
冻土，冻土的含冰状态在2年或2年以上则被称为多年冻土.
0℃以下的含有冰的土体和岩石被称为亚寒带1.3亚寒带冻土的桥涵工程地质问题
亚寒带的多年冻土会使桥涵工程发生融沉、冻胀、热融滑等现象.融沉是指多年冻土融化后，多年冻土可根据其含水量分为少冰冻土、多冰沉或路肩开裂等；冻胀是指土体结构发生了变化， 使冻土区的桥涵基面发生变形或破坏，出现路基下不均匀升高而变形，使桥涵遭到破坏.
1.1亚寒带冻土分类
冻土、含土冰层；根据其表面分布特征可将冻土分水由液体变为固体，使土体体积增大，使桥涵基面为岛状冻土和片状冻土：根据其溶盐量或炭泥化程度可将冻土分为盐渍化和泥炭化冻土等.
2亚寒带冻土基面桥涵建设的设计原则与适用 范围
1.2亚寒带冻土的工程特性
亚寒带冻土是一种特殊性质的冻土，它对温度的变化极为敏感，尤其是冻土中的含冰量与温度是影响工程建设的重点，因为冻土的力学特性会随着土的原则进行设计和施工，即把其上限控制在一定温度的变化面变化；冻土正负温度的变化造成水分的范围，下面的冻土则依然保持冻结状态，其目的 的变化从而使冻土体积发生变化，也会造成工程中是保持其热稳定性.出现冻胀和融沉变形，冻土的这些变化会对桥涵的建设产生重要影响.多年冻土的工程分类和冻胀冻土的深度和融化速率均控制在额定的范围内.
2.1冻土基面桥涵设计原则
1）保护原则对于桥涵基面冻土按照保护冻
2）控制原则桥涵基面在设计使用年限内，把
3）破坏原则根据设计要求将路基中的多年冻土融化或清除，并将融化后的水分疏干.
表1多年冻土的工程分类和冻胀融沉对比
Table 1 Engineering classification of permafrost and parison on frost heave and thaw settlement
一类 二类 三类 四类 五类多年冻土分类 （少冰陈土） （多冰冻土） （高冰冻土） （饱冰冻土） （含土冰层）融沉评价 冻账评价 冻账等级 融沉等级 不冻胀 不融沉 新冻账 较弱 中冻账 中等 强冻胀 较强 特强冻胀 融陷强度评价 等级 中 1.0 高 1.0 高 中低 低相对强度值 0. 8 ~ 1.0 0. 8 ~0. 4 <0. 4 是地基土融化不能超过沉降量：对于多年冻土厚度 小，高温不稳定的冻土区则适用人工融化，即在修筑前用挖除换填非冻胀土的方法进行人工融化. 2.2冻土基面桥涵设计原则的适用范围 亚寒带冻土基面桥涵最重要的是保持冻土的热稳定性，衡量其热稳定性的重要指标就是当地冻土的年平均地温，所以冻土基面桥涵设计的原则就寒带冻土按年平均地温分为4级，如表2所示. 是与当地多年冻土的地温带相对应.呼伦贝尔亚 3.2多年冻土地区桥涵基础的类型及适用条件 3.2.1桥梁基础的类型与适用条件 有自己的适用条件，明挖基础适用于基础埋深0.3m的卵砾石作为垫层，并进行分层夯实.桩基础包括钻孔插人桩、灌人桩、打入桩等几种方法.根据施工实践，钻孔插入桩适用于年平均地温<-0.5℃的地基：钻孔 灌人桩则适用于地温<-1.0℃的各种岩性地基；对于黏性或砂料土的地基则适用钻孔打入桩. 表2多年冻土地温标准划分 Table 2 Ground temperature standard division of permafrost级 低温稳定冻土区 地湿区名称 1 2℃ 年平均地温：二级 高温不稳定冻土区 低温基本稳定冻土区 -2 0. 5℃ 1℃ 0.3m的碎石垫层.
3亚寒带冻土桥涵地基建设技术研究
3.1桥涵地基设计原则
一般来讲，多年冻土地区桥涵地基在设计时遵循保持冻结和允许融化两个原则.除含土冰层外 均可适用；充许融化原则适用于不稳定的多年冻土地区，其地基融沉性较小.根据其融化过程的不同又可分为自然融化和人工融化.自然融化的原则
桥涵施工过程中，尤其在多年冻土地地段中，其涵润工程一般采用钢筋混凝土矩形涵、钢筋混凝土框架箱涵、钢筋混凝土圆涵等方法.
3.3多年冻土地区桥涵基础的施工技术
3.3.1明挖基础施工
明挖基础施工主要有基坑开挖、垫层施工、基础施工、基坑回填等工序，其施工流程如下：施工准备一测量放样一基坑防护后开挖一基底处理一支立模板一搭设灌注平台一混凝土拌制后浇注，同时制作试件→预理接茬筋或护面筋一覆盖养护一拆 模一防冻胀处理一基坑回填.
1）基坑开挖基坑开挖应根据地质情况的不同来采取不同的方法.通常有人工配合机械开挖，爆破配合机械开挖.开挖时应按照分段进行、连续 作业迅速的方针来进行.同时，还应注意开挖坡度应根据气温、地温和土质的不同来采用不同的方法.爆破开挖应根据冻土的特性解决好钻装药孔、炸药种类、爆破参数等问题：同时爆破的原料应采用防冻、防水性能较好的材料.
2）垫层施工基坑挖到设计标准时，在不良地段应换填>50cm的租砂标石，并使用保温材料进行保温，基底换填如图1所示.
图1基底换填示意
Fig. 1 Replacement soil under the foundation
3）基础施工基础施工包括现浇式和拼装式两种基础.亚寒带多年冻土现浇式涵润基础施工 是在搅拌站进行拌合混凝土，其水泥选用水化热较小的水泥，对混凝土拌合物的人模温度控制较严，对混凝土的养护要求也较为严格，最后用运输灌车运到现场；基础拼装是工序中的难点和重点，应从入口端开始依次拼装成型.
4）基坑回填涵润基础沉降缝施工完成后需要进行相应的检验，合格后方可进行基坑回填，由于其额粒较大，在回填前须对其四周混凝土面涂抹防冻胀渣油，最后用振动夯进行分层夯实.
3.3.2桩基础施工
在桩基础施工中，钻孔施工是重要的一项工作，特别是在亚寒带的多年冻土工地区，在多年冻土地区的桥涵建设中进行钻孔灌注桩干法成孔还属尝试阶段.不同形式的钻头其适用范围也不同.
3.3.3钻孔灌注桩对桩周冻土地温的影响
本次采集的数据是冻土地区年平均地温-0.78℃，采集的地温沿深度分布如图2所示.
从图2数据可以看出，从试桩顶向下在5m内
4结语
参考文献：
图2施工前地温沿深度分布
Fig. 2 The ground temperature distribution along thedepth before construction
的地温受外界气温的影响较大；试桩下端则受桩下冻土的影响，因此在施工时必须剔除端部效应区. 如果试桩为12m，则桩顶9m以下部分的地温应剔除，此处6-9m的范围内的点的变化温度较为准确.其变化规律如图3所示.图3中桩周内侧和桩周外侧数据相近.
图3各孔温度随时间的变化规律
Fig. 3 Each hole temperature variation with time
在冻土地基上进行工程施工是我国经济建设的一个 我国有着200多万km²的亚寒带多年冻土面积，重要组成部分，由于基础开挖及现浇混凝土中的水化热等因素的干扰，使原地质温度等状态均发生不同程度的改变，易引发融陷、冻胀等桥涵病害，从而影响交桥涵建设的施工，在施工前要做好充足的准备，选择 通的正常运行.综上所述，对于亚寒带多年冻土基面合理的机械设备，减少施工对地基冻土的热干扰，特别是桥涵的施工，要根据地质条件的差异来选择合适的施工季节.同时在桥涵施工中，关键把握好钻孔桩 施工技术，区分不同的冻土特点采用不同的方法，以提高钻孔灌注桩的承载能力.
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