淺談寒冷區(qū)域的道路橋梁施工技術

沙磊

摘要：在對多年凍土與高寒區(qū)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(qū)域的道路橋梁施工技術。

關鍵詞：多年凍土；高寒區(qū)域；道路橋梁；施工

1引言

隨著社會和經濟的快速發(fā)展，國家基礎設施建設得到了大規(guī)模的開發(fā)，偏遠地區(qū)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(qū)域交通體系建設的重點。多年凍土與高寒區(qū)域的地質條件特殊，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(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，提高施工質量。

2多年凍土與高寒區(qū)域的道路橋梁工程施工問題

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(wěn)定，其中維持凍結狀態(tài)超過2年的凍土為多年凍土，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(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及以上時間的氣溫維持在-20℃。高寒區(qū)域大都集中在我國東北地區(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，地表活動層存在季節(jié)性的融化和凍結過程，容易造成各種不良地質現(xiàn)象，在這種環(huán)境下建設道路橋梁工程，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(qū)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?；炷林械乃酀{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(xiàn)微觀遷移以及重新分布現(xiàn)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(fā)，導致混凝土內部溫度較高，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(qū)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(fā)生反應，使路基的強度降低，并且影響整個工程結構的穩(wěn)定性。此外，多年凍土地區(qū)晝夜溫差大，根據(jù)橋梁調查數(shù)據(jù)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(qū)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(qū)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(qū)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(shù)據(jù)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(jù)；（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(xiàn)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(jù)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(qū)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(tài)。

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(qū)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(jù)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(qū)標準不同，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(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(wěn)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(qū)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(qū)域的道路橋梁工程，施工單位要對多年凍土與高寒區(qū)域進行全面的地質勘察和數(shù)據(jù)分析，加強對多年凍土與高寒區(qū)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。