淺談我國北方凍土地區橋梁施工要點

成小紅

(山西省呂梁公路分局離石公路管理段)

1 北方凍土地基特性

(1)凍脹性。大氣溫度變化會改變土壤中水分含量，致使土壤體積發生變化(收縮或膨脹)，土體膨脹又稱凍脹，是指土體凍結過程中，土體中水結冰，體積膨脹引發的自然現象;收縮又稱凍土融化。土體含水量、土體密實、土體埋深及土顆粒粒徑等是影響土體凍脹性的主要因素。而凍土地基凍脹性對橋梁穩定性造成了嚴重的威脅。

(2)凍脹力。當凍土中水分凍結時，在封閉的體系中會產生擴張內應力;在開放的體系中水滲入土壤顆粒，并將土顆粒隔離凍結產生的力就是凍脹力。該力主要作用于地基表面，若工程結構物上的附加荷載及重量難以與之平衡，在凍脹力的作用下結構物極易變形，毀壞工程結構物。根據力的作用方向及部位，可將其分為水平凍脹力、切向和法向凍脹力。平等作用于基礎側表面的力，稱水平凍脹力;垂直作用于基礎側表面的力，稱法向凍脹力;垂直作用于基礎底面的凍脹力，稱切向凍脹力。凍土區基礎上的主要作用力系就是切向凍脹力，設計時如考慮不周，基礎側表面極易受切向凍脹力影響上拔變形，直至破壞。

(3)融沉性。橋梁自身重力壓密作用下，融化的凍土隨著土體水分的消散而逐漸下沉，也就是凍土融沉性。該過程既是冰變水體積減小的過程，也是孔隙中水排泄、消散的過程，凍土融沉性受土內含冰密度、粒度成份、孔隙水消散等因素的影響。

2 大膽假設細心分析

就以代表性較強的濕潤地段鉆孔灌注為模型進行分析，假設樁直徑1 m，樁長20 m，并針對研究對象特點，可視其為軸對稱問題，試驗計算樁側、樁底界面各取在水化熱凍土下限與凍土熱繞動范圍外，模型半徑10 m、深度30 m 就可達到建筑穩定習慣要求。

低溫早強混凝土，水化水泥放熱快，且傳熱速度弱，因此可進行混凝土初期澆筑絕熱溫升處理，并將此時的溫度作為計算初始溫度。7 ～12 d 是混凝土的主要放熱期，放熱范圍，這也意味著混凝土入膜后的7 ～12 d 是其水化熱加溫過程。設定混凝土絕熱溫升為初始條件有利于增強混凝土凝結后強度。

3 樁基礎施工技術

3.1 前期準備

施工前仔細了解凍土知識及相應細則和規范;首先，核對施工設計文件，全面調查橋梁施工地質并加以核實，如有必要還可進行地質勘探;其次，合理選擇機械類型，認真做好相關配套工作，施工機械要選擇適應北方的高效機械，做好功率降效準備;其次，根據工程進度，提前儲備施工材料;最后在基巖或穩定土層上設置測量控制樁，并利用混凝土加以防護，以度過凍融季節，埋藏深度要在天然上限兩倍以上，在控制樁的四周回填粗粒土，防止因凍融引發的樁位變動。

3.2 凍土區施工方法及工藝技術

在北方凍土區開展橋梁架設工程，鉆機的選擇十分重要，通過以往經驗總結，旋挖鉆機較為適用于樁基施工打孔;工程先期測量放樣，確定基樁位置。保證樁位橫縱偏差在10 cm之內，并設置前后左右四個護樁，便于樁中心、標高的及時檢測。采用以填代挖的方式進行鉆孔場地布置，以避免挖掘引起熱擾動。聚苯乙烯泡沫塑料隔熱板具有良好的散熱功能，可用于鉆機底座散熱，減少地基土熱能入侵。

在做好以上工作之后，就是護筒的埋設，護筒不僅具有保護端口，維護正常鉆孔作業外，還能有效降低凍土拔力。護筒埋設主要施工方法:護筒埋藏深度應在凍土上限之上，根據具體設計要求在護筒外表面涂抹渣油，以減少水蝕護筒表面，將凍土對樁基拔力將至最低。5、6 mm 厚的鋼板是護筒的最佳卷制材料，護筒內徑要大于樁徑，差值以15 ～20 mm為宜;常年凍土區一般以上限以下0.5 m 以上為最佳埋設深度;涂抹渣油的護筒埋設方式有別以往埋設方式。穩定性較好的土體，且沒有地表水的，鉆機定位后，應首先選用直徑大護筒一級的螺旋鉆頭鉆探，孔深過凍土上限以下0.5 m 即可進行護筒安放。謹記護筒安放前外其外表面凃滿油。放好后用渣油拌粗粒土回填護筒外側和孔壁間的縫隙并夯實。

成孔、混凝土灌注前，要對孔深、孔底質量和孔深進行自己檢查。并用籠式探孔器進行成孔孔形和孔徑。

根據北方特殊環境進行鋼筋籠的焊接、加工及安裝，并滿足下列:采用預熱閃光對焊或閃光→預熱→閃光焊工藝的鋼筋接長。端面整齊平整的鋼筋，應采用預熱閃光焊，不夠平整的，要采用閃光→預熱→閃光焊工藝。

凍土區的工程設計有別于其他地區，具有一定的特殊性。雖然經過多年的研究實踐解決了凍土工程的系列問題，但仍有許多凍土區橋梁施工問題尚待解決，仍需我們不斷努力，提高凍土區橋梁工程施工質量。

4 結束語

本文對多年凍土區橋梁施工方法和施工工藝、工程質量提高措施、施工問題等問題進行研究，以提高凍土區橋梁工程架設質量，增強地基穩固性，為我國北方凍土地區的橋梁架設提出建設性的意見。

［1］ 曹鳳民. 凍土區橋梁樁基施工工藝及方法［J］. 交通世界(建養.機械)，2011，(5).

［2］ 金會軍，李述訓，王紹令，等. 氣候變化對中國多年凍土和寒區環境的影響［J］. 地理學報，2000，(2).