青藏高原冻土区路基施工技术分析

1、    青藏高原冻土区路基施工技术分析    姚军涛摘要：青藏高原地理形貌特殊，气候独特，冻土区域占有比例高。冻土可严重影响道路路基，影响道路施工，同时也增加了道路施工的难度和成本。文章分析了青藏高原冻土地基的工程特性，并依据其特性提出了相应的施工技术对策。关键词：青藏高原 冻土 地基 技术 施工青藏高原地处大陆腹地、与海洋隔离的独特地理环境造就了青藏高原地区的空气稀薄、低气压、严寒多变、冻土面积大且深的特征。青藏高原地区平均海拔约4000米，年平均气温低于3，冻土深度约80-100米。青藏高原恶劣的气候环境、特殊的地理环境，也注定了该区域路基施工技术的

2、复杂性。环境变化对工程施工影响甚大，尤其是冻土区域工程对环境的变化更为敏感。当冻土地基的物理形态变化过大，就会降低该段工程路基的强度，撼动路基稳度，甚至引起道路变形、塌方、滑坡等严重事故。1 冻土地基的工程特性1.1 冻胀性。冻胀是指，冻土土体中的水分在温度的变化下发生物理相变，水分冻结成冰体积增大，从而导致土体体积膨胀的自然现象。冻土地基的冻胀性的强弱直接影响着该地段工程结构，尤其和冻土地基下建造的桥梁工程的稳定性能有着紧密关系，地表不均匀升高变形时有发生。土体中含水量、土体密度、土颗粒粒径、土体埋深深度等因素，都可影响冻土的冻胀性。1.2 冻胀力。当冻土土体发生冻胀，冻土体积膨胀时，会随之

3、产生冻胀力。冻胀力会朝着一定的方向直接作用于工程基础表面，当冻胀力与工程建筑及附加物原有的重力不能平衡时，工程结构就极易发生变形，从而破坏工程物原有的结构。按冻结力所处的环境来分，冻结力可分为两类：其一，封闭系统中，冻土中水分冻结体积膨胀所产生的内应力则是是冻胀力；其二，开放体系中，孔隙水侵入推开土颗粒并冻结所产生的力则为冻胀力。根据冻胀力的作用方向，可划分为三类：其一，当冻胀力平等作用于基础侧表面时，则称为切向冻胀力；切向冻胀力是作用于基础的主要力系之一，也极易引起工程上拨变形。其二，当冻胀力沿着垂直于基础表侧面的方向产生作用时，则是法向冻胀力。其三，当冻胀力沿着与基础侧表面一致的方向发生作

4、用时，则是水平冻胀力。1.3 融沉性。与冻胀性相反，当土体水分融化，导致土体体积收缩的现象则是冻土融化。在冻土融化过程中，冻土中的冰转化为水，冻土体积减小不断下沉，并且孔隙水不断消散与排泄，降低了土体的孔隙比，这就是冻土的融沉性。冻土融沉会导致建立在冻土个上的建筑物地基变形和破坏，主要表现为路基下沉、路基向阳侧边坡和路肩开裂及下滑、路堑边坡溜塌等。冻土中的含冰量、土颗粒成分、孔隙水消散度等都与冻土融沉性能高低有关。 2 冻土地区路基工程施工原则冻土地区路基工程施工有三原则即保护冻土，控制融化，破坏冻土。2.1 保护冻土原则是指通过人为力量，控制冻土埋深深度、冻土的冻结状态等，来维持路基的热稳定

5、性能，确保路基在使用寿命内状态正常。2.2 控制融化原则是指通过观察和记录，仍在使用年限内冻土路基的完全融化或者局部融化速度、深度及引起的变形量，运用到日后的调控之中。2.3 破坏冻土原则是指根据文件合同的规定，来清除施工过程中指定区域的冻土，并清理冻土融化后的水分及场地。3 冻土区桩基础施工技术青藏高原恶劣的气候环境、特殊的地理环境，也注定了该区域路基施工技术的复杂性。冻土地基的建设由一系列工作环节组成，同时也需要大量机械的辅助。打桩是施工的基础，其重要性不言而喻。3.1 施工准备。施工前要把各项准备工作做好做足。首先，相关工作人员要具备掌握冻土知识的能力，要熟悉施工流程规范、注意事项，及具

6、体施工工程的文件政策。其次，工作人员要实地核查工程基地，熟悉工程环境等基本因素。第三，根据工程进度，做好设备、材料储备工作，并选择最佳的可在高原地区工作的设备型号及配套设施。第四，在稳定土层或基岩上设置控制桩，并用地上桩位用混凝土包裹，地下桩位桩周回填粗粒土。第五，测量放样，确定各桩桩位，并在桩的前后左右设置护桩，以供随时检测桩中心和标高。3.2 施工工艺和方法技巧3.2.1 埋设护筒。为了保证护筒可正常作业，要保护孔口，还要根据不同的地质环境，来对护筒进行一定深度的埋设。护筒多是钢板材质，且外表涂有一层油渣，为了减少桩体外表面的亲水度，当桩成后不可拆除护筒。3.2.2 根据青藏铁路的特殊环境

7、，针对低温条件，钢筋笼的加工、焊接、安装应符合以下要求:钢筋接长采用预热闪光对焊或闪光预热闪光焊工艺。钢筋端面比较平整时，采用预热闪光焊，端面不够平整时，采用闪光预热闪光焊工艺。 3.2.3 钻机。为了提高青藏高原施工时的效率，多选择旋挖钻机成孔。通过自动系统将钻机就位后，需在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。钻孔前，应调整机架杆垂直、位置正确，防止因钻杆晃动引起扩大孔径及增加孔底虚土。旋挖钻机多采用干法钻孔，钻杆顶部液压压力给予钻头一定力量，再加上电量供给旋转钻头的力量，进行钻孔。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。地质不同，

8、可选用不同的钻头进行作业。3.2.3 湿法作业。当干法作业无法实施时，可采用湿法作业，比如在粘性土、砂类土等位于地下水位以下时，干法作业已无法保证孔壁稳定，采用湿法作业可有效的解决此问题。湿法作业采用中采用优质粘土获得泥浆，且配备专门的制浆机，生成的泥浆也要存入到钢材体质的浆池中，不得随意排放。此外，还需设有沉淀池，并以串联的形式与泥浆池关联起来。沉淀池产生的废渣也不可随意排泄，要通过专门的车辆定时定量的运输到指定地点进行集中处理。湿法作业要以低档开钻，当钻深度到达护筒1米深度以下时，方可正常速度运转。作业中产生的废渣要及时沉淀、清理，以确保泥浆可正常循环。根据土层地质的不同，要配备不同的钻头

9、，及恰当的钻速、钻压、泥浆比重等。当钻深深度达到既定要求时，则要取样检测。验检成功后即可停止作业，并采取清孔措施。清孔时需将钻具提起一定高度，约0.3米左右，并不断转动钻头促使泥浆循环，这就是换浆法清孔。要及时记录、检查各时期各形态的钻孔的相关数据，比如孔深、孔径、孔型、质量等。 4 结论目前，青藏高原地区冻土地基技术仍是全球性难题，尽管许多专家提出、并相应解决了一系列难题，但是仍有许多问题尚待解决，许多方法措施尚待验证。针对青藏高原特殊的地理、气候、地质特征，要求采用的机械，施工工艺和检测手段必须具有高效率、高度自动化，具備较高的科技含量。对在工程中遇到的问题，要及时总结探讨，寻找新思路、新方法，力争使青藏高原冻土区路基施工技术更完善、更成熟。我们也相信，高科技的力量一定会助相关人员解决青藏高原冻土地基一臂之力。参考文献：1程军勤.浅谈多年冻土地区的路基设计j.青海交通科技，2006.03.2唐志.多年冻土地区路基设计原则j.交通世界(建养.机械)，201