摘要：青藏高原地理形貌特殊，氣候獨(dú)特，凍土區(qū)域占有比例高。凍土可嚴(yán)重影響道路路基，影響道路施工，同時(shí)也增加了道路施工的難度和成本。文章分析了青藏高原凍土地基的工程特性，并依據(jù)其特性提出了相應(yīng)的施工技術(shù)對(duì)策。

關(guān)鍵詞：青藏高原 凍土 地基 技術(shù) 施工

青藏高原地處大陸腹地、與海洋隔離的獨(dú)特地理環(huán)境造就了青藏高原地區(qū)的空氣稀薄、低氣壓、嚴(yán)寒多變、凍土面積大且深的特征。青藏高原地區(qū)平均海拔約4000米，年平均氣溫低于3℃，凍土深度約80-100米。青藏高原惡劣的氣候環(huán)境、特殊的地理環(huán)境，也注定了該區(qū)域路基施工技術(shù)的復(fù)雜性。環(huán)境變化對(duì)工程施工影響甚大，尤其是凍土區(qū)域工程對(duì)環(huán)境的變化更為敏感。當(dāng)凍土地基的物理形態(tài)變化過大，就會(huì)降低該段工程路基的強(qiáng)度，撼動(dòng)路基穩(wěn)度，甚至引起道路變形、塌方、滑坡等嚴(yán)重事故。

1 凍土地基的工程特性

1.1 凍脹性。凍脹是指，凍土土體中的水分在溫度的變化下發(fā)生物理相變，水分凍結(jié)成冰體積增大，從而導(dǎo)致土體體積膨脹的自然現(xiàn)象。凍土地基的凍脹性的強(qiáng)弱直接影響著該地段工程結(jié)構(gòu)，尤其和凍土地基下建造的橋梁工程的穩(wěn)定性能有著緊密關(guān)系，地表不均勻升高變形時(shí)有發(fā)生。土體中含水量、土體密度、土顆粒粒徑、土體埋深深度等因素，都可影響凍土的凍脹性。

1.2 凍脹力。當(dāng)凍土土體發(fā)生凍脹，凍土體積膨脹時(shí)，會(huì)隨之產(chǎn)生凍脹力。凍脹力會(huì)朝著一定的方向直接作用于工程基礎(chǔ)表面，當(dāng)凍脹力與工程建筑及附加物原有的重力不能平衡時(shí)，工程結(jié)構(gòu)就極易發(fā)生變形，從而破壞工程物原有的結(jié)構(gòu)。按凍結(jié)力所處的環(huán)境來分，凍結(jié)力可分為兩類：其一，封閉系統(tǒng)中，凍土中水分凍結(jié)體積膨脹所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力則是是凍脹力；其二，開放體系中，孔隙水侵入推開土顆粒并凍結(jié)所產(chǎn)生的力則為凍脹力。根據(jù)凍脹力的作用方向，可劃分為三類：其一，當(dāng)凍脹力平等作用于基礎(chǔ)側(cè)表面時(shí)，則稱為切向凍脹力；切向凍脹力是作用于基礎(chǔ)的主要力系之一，也極易引起工程上撥變形。其二，當(dāng)凍脹力沿著垂直于基礎(chǔ)表側(cè)面的方向產(chǎn)生作用時(shí)，則是法向凍脹力。其三，當(dāng)凍脹力沿著與基礎(chǔ)側(cè)表面一致的方向發(fā)生作用時(shí)，則是水平凍脹力。

1.3 融沉性。與凍脹性相反，當(dāng)土體水分融化，導(dǎo)致土體體積收縮的現(xiàn)象則是凍土融化。在凍土融化過程中，凍土中的冰轉(zhuǎn)化為水，凍土體積減小不斷下沉，并且孔隙水不斷消散與排泄，降低了土體的孔隙比，這就是凍土的融沉性。凍土融沉?xí)?dǎo)致建立在凍土個(gè)上的建筑物地基變形和破壞，主要表現(xiàn)為路基下沉、路基向陽側(cè)邊坡和路肩開裂及下滑、路塹邊坡溜塌等。凍土中的含冰量、土顆粒成分、孔隙水消散度等都與凍土融沉性能高低有關(guān)。

2 凍土地區(qū)路基工程施工原則

凍土地區(qū)路基工程施工有三原則即保護(hù)凍土，控制融化，破壞凍土。

2.1 保護(hù)凍土原則是指通過人為力量，控制凍土埋深深度、凍土的凍結(jié)狀態(tài)等，來維持路基的熱穩(wěn)定性能，確保路基在使用壽命內(nèi)狀態(tài)正常。

2.2 控制融化原則是指通過觀察和記錄，仍在使用年限內(nèi)凍土路基的完全融化或者局部融化速度、深度及引起的變形量，運(yùn)用到日后的調(diào)控之中。

2.3 破壞凍土原則是指根據(jù)文件合同的規(guī)定，來清除施工過程中指定區(qū)域的凍土，并清理凍土融化后的水分及場地。

3 凍土區(qū)樁基礎(chǔ)施工技術(shù)

青藏高原惡劣的氣候環(huán)境、特殊的地理環(huán)境，也注定了該區(qū)域路基施工技術(shù)的復(fù)雜性。凍土地基的建設(shè)由一系列工作環(huán)節(jié)組成，同時(shí)也需要大量機(jī)械的輔助。打樁是施工的基礎(chǔ)，其重要性不言而喻。

3.1 施工準(zhǔn)備。施工前要把各項(xiàng)準(zhǔn)備工作做好做足。首先，相關(guān)工作人員要具備掌握凍土知識(shí)的能力，要熟悉施工流程規(guī)范、注意事項(xiàng)，及具體施工工程的文件政策。其次，工作人員要實(shí)地核查工程基地，熟悉工程環(huán)境等基本因素。第三，根據(jù)工程進(jìn)度，做好設(shè)備、材料儲(chǔ)備工作，并選擇最佳的可在高原地區(qū)工作的設(shè)備型號(hào)及配套設(shè)施。第四，在穩(wěn)定土層或基巖上設(shè)置控制樁，并用地上樁位用混凝土包裹，地下樁位樁周回填粗粒土。第五，測量放樣，確定各樁樁位，并在樁的前后左右設(shè)置護(hù)樁，以供隨時(shí)檢測樁中心和標(biāo)高。

3.2 施工工藝和方法技巧

3.2.1 埋設(shè)護(hù)筒。為了保證護(hù)筒可正常作業(yè)，要保護(hù)孔口，還要根據(jù)不同的地質(zhì)環(huán)境，來對(duì)護(hù)筒進(jìn)行一定深度的埋設(shè)。護(hù)筒多是鋼板材質(zhì)，且外表涂有一層油渣，為了減少樁體外表面的親水度，當(dāng)樁成后不可拆除護(hù)筒。

3.2.2 根據(jù)青藏鐵路的特殊環(huán)境，針對(duì)低溫條件，鋼筋籠的加工、焊接、安裝應(yīng)符合以下要求:鋼筋接長采用預(yù)熱閃光對(duì)焊或閃光→預(yù)熱→閃光焊工藝。鋼筋端面比較平整時(shí)，采用預(yù)熱閃光焊，端面不夠平整時(shí)，采用閃光→預(yù)熱→閃光焊工藝。

3.2.3 鉆機(jī)。為了提高青藏高原施工時(shí)的效率，多選擇旋挖鉆機(jī)成孔。通過自動(dòng)系統(tǒng)將鉆機(jī)就位后，需在鉆機(jī)底座下發(fā)動(dòng)機(jī)散熱部分宜鋪設(shè)聚苯乙烯泡沫塑料隔熱板，以減少對(duì)地基土的熱侵入。鉆孔前，應(yīng)調(diào)整機(jī)架桿垂直、位置正確，防止因鉆桿晃動(dòng)引起擴(kuò)大孔徑及增加孔底虛土。旋挖鉆機(jī)多采用干法鉆孔，鉆桿頂部液壓壓力給予鉆頭一定力量，再加上電量供給旋轉(zhuǎn)鉆頭的力量，進(jìn)行鉆孔。鉆孔場地布置盡量以填代挖，以減少對(duì)原地表開挖引起的熱擾動(dòng)。地質(zhì)不同，可選用不同的鉆頭進(jìn)行作業(yè)。

3.2.3 濕法作業(yè)。當(dāng)干法作業(yè)無法實(shí)施時(shí)，可采用濕法作業(yè)，比如在粘性土、砂類土等位于地下水位以下時(shí)，干法作業(yè)已無法保證孔壁穩(wěn)定，采用濕法作業(yè)可有效的解決此問題。

①濕法作業(yè)采用中采用優(yōu)質(zhì)粘土獲得泥漿，且配備專門的制漿機(jī)，生成的泥漿也要存入到鋼材體質(zhì)的漿池中，不得隨意排放。此外，還需設(shè)有沉淀池，并以串聯(lián)的形式與泥漿池關(guān)聯(lián)起來。沉淀池產(chǎn)生的廢渣也不可隨意排泄，要通過專門的車輛定時(shí)定量的運(yùn)輸?shù)街付ǖ攸c(diǎn)進(jìn)行集中處理。②濕法作業(yè)要以低檔開鉆，當(dāng)鉆深度到達(dá)護(hù)筒1米深度以下時(shí)，方可正常速度運(yùn)轉(zhuǎn)。作業(yè)中產(chǎn)生的廢渣要及時(shí)沉淀、清理，以確保泥漿可正常循環(huán)。根據(jù)土層地質(zhì)的不同，要配備不同的鉆頭，及恰當(dāng)?shù)你@速、鉆壓、泥漿比重等。③當(dāng)鉆深深度達(dá)到既定要求時(shí)，則要取樣檢測。驗(yàn)檢成功后即可停止作業(yè)，并采取清孔措施。清孔時(shí)需將鉆具提起一定高度，約0.3米左右，并不斷轉(zhuǎn)動(dòng)鉆頭促使泥漿循環(huán)，這就是換漿法清孔。④要及時(shí)記錄、檢查各時(shí)期各形態(tài)的鉆孔的相關(guān)數(shù)據(jù)，比如孔深、孔徑、孔型、質(zhì)量等。

4 結(jié)論

目前，青藏高原地區(qū)凍土地基技術(shù)仍是全球性難題，盡管許多專家提出、并相應(yīng)解決了一系列難題，但是仍有許多問題尚待解決，許多方法措施尚待驗(yàn)證。針對(duì)青藏高原特殊的地理、氣候、地質(zhì)特征，要求采用的機(jī)械，施工工藝和檢測手段必須具有高效率、高度自動(dòng)化，具備較高的科技含量。對(duì)在工程中遇到的問題，要及時(shí)總結(jié)探討，尋找新思路、新方法，力爭使青藏高原凍土區(qū)路基施工技術(shù)更完善、更成熟。我們也相信，高科技的力量一定會(huì)助相關(guān)人員解決青藏高原凍土地基一臂之力。

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