淺談寒冷地區(qū)的道路橋梁施工技術(shù)

于本軍

摘 要：在對(duì)多年凍土與高寒區(qū)域的地理和氣候特性進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹的基礎(chǔ)上，分析了其對(duì)道路橋梁工程造成的影響，并重點(diǎn)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(qū)域的道路橋梁施工技術(shù)。

關(guān)鍵詞：多年凍土；高寒區(qū)域；道路橋梁；施工

1.引言

隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)得到了大規(guī)模的開發(fā)，偏遠(yuǎn)地區(qū)的交通體系建設(shè)引起了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。道路橋梁工程是多年凍土與高寒區(qū)域交通體系建設(shè)的重點(diǎn)。多年凍土與高寒區(qū)域的地質(zhì)條件特殊，環(huán)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(qū)域道路橋梁工程的施工中常常出現(xiàn)各種問(wèn)題，如混凝土霜凍、冰融破壞等，影響了道路橋梁工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，因此，施工單位要積極采取有效的措施，完善施工技術(shù)，提高施工質(zhì)量。

2.多年凍土與高寒區(qū)域的道路橋梁工程施工問(wèn)題

2.1多年凍土與高寒區(qū)域的概念

凍土是溫度在0℃及以下的土體和巖體的統(tǒng)稱。與一般土體相比，凍土在成分、結(jié)構(gòu)、物理特性、物理力學(xué)性質(zhì)等方面存在很多差異，凍土中含有冰，對(duì)溫度十分敏感，導(dǎo)致土體性質(zhì)并不穩(wěn)定，其中維持凍結(jié)狀態(tài)超過(guò)2年的凍土為多年凍土[1]，一般分布在我國(guó)內(nèi)蒙古、青藏高原、大興安嶺北部、西部高山等地區(qū)。高寒區(qū)域和多年凍土基本相似，高寒區(qū)域的平均氣溫維持在0℃以下，并且連續(xù)15d及以上時(shí)間的氣溫維持在-20℃。高寒區(qū)域大都集中在我國(guó)東北地區(qū)和西部高原地區(qū)。多年凍土與高寒區(qū)域的氣候條件惡劣，地表活動(dòng)層存在季節(jié)性的融化和凍結(jié)過(guò)程，容易造成各種不良地質(zhì)現(xiàn)象，在這種環(huán)境下建設(shè)道路橋梁工程，容易引發(fā)凍脹、融沉、裂縫等病害，影響工程的質(zhì)量。

2.2道路橋梁工程施工問(wèn)題

2.2.1凍脹問(wèn)題

在多年凍土與高寒區(qū)域進(jìn)行道路橋梁工程施工，常常會(huì)面臨路基凍脹問(wèn)題，其主要形成原因是施工原料中的混凝土受到了凍害?；炷林械乃酀{配料中含有水分，在低溫條件下容易產(chǎn)生凍害，同時(shí)凝膠孔中的冷水會(huì)出現(xiàn)微觀遷移以及重新分布現(xiàn)象，引起滲透壓，進(jìn)一步增大膨脹應(yīng)力，使混凝土的強(qiáng)度降低。道路橋梁工程施工中往往會(huì)使用大量的混凝土，對(duì)于大體積混凝土，水泥水化過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，并且難以散發(fā)，導(dǎo)致混凝土內(nèi)部溫度較高，而高寒區(qū)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(chǎn)生一定的拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力超出混凝土的抗拉極限時(shí)，就會(huì)產(chǎn)成裂縫。

2.2.2腐蝕問(wèn)題

多年凍土與高寒區(qū)域氣候特點(diǎn)為低溫、潮濕，低溫雨水對(duì)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(zhì)，雨水與之混和會(huì)形成酸雨，會(huì)對(duì)路基造成嚴(yán)重的腐蝕，同時(shí)，路基中往往含有堿性的砂石料，容易與酸雨發(fā)生反應(yīng)，使路基的強(qiáng)度降低，并且影響整個(gè)工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。此外，多年凍土地區(qū)晝夜溫差大，根據(jù)橋梁調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，由于嚴(yán)峻的氣候條件和混凝土本身的配合比問(wèn)題導(dǎo)致的混凝土剝蝕、脫落等問(wèn)題十分嚴(yán)重。

3.多年凍土與高寒區(qū)域的道路橋梁施工技術(shù)

3.1科學(xué)進(jìn)行施工組織

要科學(xué)地進(jìn)行施工組織，可以采取以下措施：（1）嚴(yán)格進(jìn)行地質(zhì)勘察，由于多年凍土和高寒區(qū)域地質(zhì)的特殊性，施工前，施工單位要針對(duì)多年凍土與高寒區(qū)域復(fù)雜的地理和氣候條件進(jìn)行全面的勘察，勘察要點(diǎn)如表1所示，施工單位可以通過(guò)勘察數(shù)據(jù)了解凍土類型、構(gòu)造以及低溫分布情況，為制定施工方案提供可靠依據(jù)；（2）做好低溫施工準(zhǔn)備，在寒冷的條件下施工，施工單位要提前做好機(jī)械設(shè)備和施工人員的防寒保暖準(zhǔn)備，防止設(shè)備失靈和人員凍傷問(wèn)題，并且對(duì)氣候變化情況要進(jìn)行科學(xué)的分析，預(yù)測(cè)可能出現(xiàn)的惡劣天氣，提前組織好施工事故預(yù)案，同時(shí)，保溫施工材料是施工準(zhǔn)備的重要工作，施工單位要根據(jù)施工設(shè)計(jì)提前采購(gòu)施工原料；（3）合理組織防排水設(shè)計(jì)，在多年凍土與高寒區(qū)域進(jìn)行道路橋梁工程的施工，防排水問(wèn)題也是重點(diǎn)，凍土層中不凍脹極限含水量表示極限水分狀態(tài)。

3.2路基施工技術(shù)

在路基工程施工前，施工單位需要針對(duì)該地區(qū)的路基工程開展調(diào)查工作，了解周邊路基是否存在凍害、冰錐、冰丘等問(wèn)題，在掌握路基病害的基礎(chǔ)上，采取有效的保護(hù)措施，制定合理的施工方案，具體可以從以下幾個(gè)方面入手：（1）保護(hù)多年凍土的施工技術(shù)，工程線路采用路堤方式，減少對(duì)地表植被的破壞，并且根據(jù)綜合保溫的方案，提高路堤高度，超過(guò)最小臨界高度（不同地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)不同，如大興安嶺多年凍土地區(qū)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(cè)設(shè)排水溝可以順利排出積水；（2）破壞多年凍土的施工技術(shù)，對(duì)于性質(zhì)不穩(wěn)定的凍土地帶，需要制定方案提高路基的穩(wěn)定性，這就會(huì)對(duì)多年凍土造成破壞，尤其是低填、零填、淺挖路塹、個(gè)別深路塹等地段，排水十分困難，為維持路基溫度的穩(wěn)定，需要換填細(xì)粒土，同時(shí)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(duì)路基的影響。

3.3橋梁施工技術(shù)

橋梁工程的施工還需要對(duì)多年凍土與高寒區(qū)域的水文條件和凍土特性進(jìn)行深入調(diào)查，在不破壞多年凍土的條件下，橋涵的明挖基礎(chǔ)可以采用“凍結(jié)法”施工，同時(shí)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(qiáng)或負(fù)溫混凝土灌注技術(shù)。對(duì)于存在凍土融化問(wèn)題的施工地段，施工單位要盡可能地選擇在冬季進(jìn)行大、中橋以及埋深較淺的小橋和涵洞的基礎(chǔ)施工。此外，針對(duì)橋梁工程的特點(diǎn)，需要注意以下幾個(gè)問(wèn)題：如果室外溫度不低于-20℃，是不能進(jìn)行鋼筋冷拉工作的，焊接工作只能在室內(nèi)進(jìn)行；用溫水對(duì)原材料進(jìn)行加熱時(shí)，要求水溫不能超過(guò)60℃，而粗、細(xì)骨料的溫度不能超過(guò)40℃；混凝土攪拌過(guò)程中，要先進(jìn)行骨料和水的拌和，使溫度維持在40℃左右，再加入水泥進(jìn)行攪拌。

4.結(jié)語(yǔ)

總而言之，針對(duì)多年凍土與高寒區(qū)域的道路橋梁工程，施工單位要對(duì)多年凍土與高寒區(qū)域進(jìn)行全面的地質(zhì)勘察和數(shù)據(jù)分析，加強(qiáng)對(duì)多年凍土與高寒區(qū)域工程病害問(wèn)題的研究和防治，并結(jié)合先進(jìn)的施工技術(shù)提高道路和橋梁的施工質(zhì)量。