淺談寒冷地區的道路橋梁施工技術

于本軍

摘 要：在對多年凍土與高寒區域的地理和氣候特性進行簡單介紹的基礎上，分析了其對道路橋梁工程造成的影響，并重點從施工組織、路基施工、橋梁施工等方面探討了多年凍土與高寒區域的道路橋梁施工技術。

關鍵詞：多年凍土；高寒區域；道路橋梁；施工

1.引言

隨著社會和經濟的快速發展，國家基礎設施建設得到了大規模的開發，偏遠地區的交通體系建設引起了社會各界的廣泛關注。道路橋梁工程是多年凍土與高寒區域交通體系建設的重點。多年凍土與高寒區域的地質條件特殊，環境溫度極低，給以混凝土為主要原料的道路橋梁工程施工增加了較大的難度。在寒冷的氣候條件下，多年凍土和高寒區域道路橋梁工程的施工中常常出現各種問題，如混凝土霜凍、冰融破壞等，影響了道路橋梁工程結構的穩定性，因此，施工單位要積極采取有效的措施，完善施工技術，提高施工質量。

2.多年凍土與高寒區域的道路橋梁工程施工問題

2.1多年凍土與高寒區域的概念

凍土是溫度在0℃及以下的土體和巖體的統稱。與一般土體相比，凍土在成分、結構、物理特性、物理力學性質等方面存在很多差異，凍土中含有冰，對溫度十分敏感，導致土體性質并不穩定，其中維持凍結狀態超過2年的凍土為多年凍土[1]，一般分布在我國內蒙古、青藏高原、大興安嶺北部、西部高山等地區。高寒區域和多年凍土基本相似，高寒區域的平均氣溫維持在0℃以下，并且連續15d及以上時間的氣溫維持在-20℃。高寒區域大都集中在我國東北地區和西部高原地區。多年凍土與高寒區域的氣候條件惡劣，地表活動層存在季節性的融化和凍結過程，容易造成各種不良地質現象，在這種環境下建設道路橋梁工程，容易引發凍脹、融沉、裂縫等病害，影響工程的質量。

2.2道路橋梁工程施工問題

2.2.1凍脹問題

在多年凍土與高寒區域進行道路橋梁工程施工，常常會面臨路基凍脹問題，其主要形成原因是施工原料中的混凝土受到了凍害。混凝土中的水泥漿配料中含有水分，在低溫條件下容易產生凍害，同時凝膠孔中的冷水會出現微觀遷移以及重新分布現象，引起滲透壓，進一步增大膨脹應力，使混凝土的強度降低。道路橋梁工程施工中往往會使用大量的混凝土，對于大體積混凝土，水泥水化過程中會產生大量的熱量，并且難以散發，導致混凝土內部溫度較高，而高寒區域的外界溫度極低，混凝土表層溫度也很低，從而形成較大的溫差，產生一定的拉應力，當拉應力超出混凝土的抗拉極限時，就會產成裂縫。

2.2.2腐蝕問題

多年凍土與高寒區域氣候特點為低溫、潮濕，低溫雨水對路基的沖刷容易造成混凝土的腐蝕。如果空氣中存在酸性物質，雨水與之混和會形成酸雨，會對路基造成嚴重的腐蝕，同時，路基中往往含有堿性的砂石料，容易與酸雨發生反應，使路基的強度降低，并且影響整個工程結構的穩定性。此外，多年凍土地區晝夜溫差大，根據橋梁調查數據顯示，由于嚴峻的氣候條件和混凝土本身的配合比問題導致的混凝土剝蝕、脫落等問題十分嚴重。

3.多年凍土與高寒區域的道路橋梁施工技術

3.1科學進行施工組織

要科學地進行施工組織，可以采取以下措施：（1）嚴格進行地質勘察，由于多年凍土和高寒區域地質的特殊性，施工前，施工單位要針對多年凍土與高寒區域復雜的地理和氣候條件進行全面的勘察，勘察要點如表1所示，施工單位可以通過勘察數據了解凍土類型、構造以及低溫分布情況，為制定施工方案提供可靠依據；（2）做好低溫施工準備，在寒冷的條件下施工，施工單位要提前做好機械設備和施工人員的防寒保暖準備，防止設備失靈和人員凍傷問題，并且對氣候變化情況要進行科學的分析，預測可能出現的惡劣天氣，提前組織好施工事故預案，同時，保溫施工材料是施工準備的重要工作，施工單位要根據施工設計提前采購施工原料；（3）合理組織防排水設計，在多年凍土與高寒區域進行道路橋梁工程的施工，防排水問題也是重點，凍土層中不凍脹極限含水量表示極限水分狀態。

3.2路基施工技術

在路基工程施工前，施工單位需要針對該地區的路基工程開展調查工作，了解周邊路基是否存在凍害、冰錐、冰丘等問題，在掌握路基病害的基礎上，采取有效的保護措施，制定合理的施工方案，具體可以從以下幾個方面入手：（1）保護多年凍土的施工技術，工程線路采用路堤方式，減少對地表植被的破壞，并且根據綜合保溫的方案，提高路堤高度，超過最小臨界高度（不同地區標準不同，如大興安嶺多年凍土地區公路白色路面路基最小填土高度為1.0m），確保填筑土方后，路堤仍然處于上限，路基兩側設排水溝可以順利排出積水；（2）破壞多年凍土的施工技術，對于性質不穩定的凍土地帶，需要制定方案提高路基的穩定性，這就會對多年凍土造成破壞，尤其是低填、零填、淺挖路塹、個別深路塹等地段，排水十分困難，為維持路基溫度的穩定，需要換填細粒土，同時為了做好排水工作，還需要換填滲水料，滲水料表層需加蓋保溫材料，以避免凍土融化對路基的影響。

3.3橋梁施工技術

橋梁工程的施工還需要對多年凍土與高寒區域的水文條件和凍土特性進行深入調查，在不破壞多年凍土的條件下，橋涵的明挖基礎可以采用“凍結法”施工，同時做好鉆孔打入樁、鉆孔插入樁、鉆孔灌注樁等施工，鉆孔灌注樁要采用低溫早強或負溫混凝土灌注技術。對于存在凍土融化問題的施工地段，施工單位要盡可能地選擇在冬季進行大、中橋以及埋深較淺的小橋和涵洞的基礎施工。此外，針對橋梁工程的特點，需要注意以下幾個問題：如果室外溫度不低于-20℃，是不能進行鋼筋冷拉工作的，焊接工作只能在室內進行；用溫水對原材料進行加熱時，要求水溫不能超過60℃，而粗、細骨料的溫度不能超過40℃；混凝土攪拌過程中，要先進行骨料和水的拌和，使溫度維持在40℃左右，再加入水泥進行攪拌。

4.結語

總而言之，針對多年凍土與高寒區域的道路橋梁工程，施工單位要對多年凍土與高寒區域進行全面的地質勘察和數據分析，加強對多年凍土與高寒區域工程病害問題的研究和防治，并結合先進的施工技術提高道路和橋梁的施工質量。