多年凍土區(qū)橋梁凍土地基設(shè)計(jì)原則分析

張志新　盧文才

摘 要：對(duì)于多年凍土區(qū)橋梁凍土地基設(shè)計(jì)原則的分析研究，其主要目的在于了解當(dāng)前多年凍土區(qū)橋梁凍土地基設(shè)計(jì)原則的發(fā)展現(xiàn)狀，以及設(shè)計(jì)原則的確定，為日后提高凍土地基設(shè)計(jì)原則，在多年凍土區(qū)橋梁凍土地基中的應(yīng)用水平提供寶貴的建議。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)文化的不斷進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)得到迅猛發(fā)展，國(guó)家逐漸加強(qiáng)對(duì)各省市的城市化建設(shè)。文章主要對(duì)多年凍土區(qū)橋梁凍土地基的特點(diǎn)進(jìn)行概括，同時(shí)對(duì)橋梁凍土地基與其他建筑物基礎(chǔ)的區(qū)別進(jìn)行分析，最后著重對(duì)多年凍土區(qū)橋梁凍土地基設(shè)計(jì)原則進(jìn)行深入研究。

關(guān)鍵詞：橋梁凍土地基；多年凍土區(qū)；設(shè)計(jì)原則

前言

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷更新與發(fā)展，國(guó)家逐漸加大對(duì)各省市的建設(shè)力度，處于西北方的高原地區(qū)也開始加大對(duì)公路、橋梁的建設(shè)。但由于高原地區(qū)處于多年凍土狀態(tài)，在公路以及橋梁建設(shè)過程中，凍土地基的地質(zhì)條件存在較強(qiáng)的復(fù)雜性，對(duì)其相應(yīng)的凍土地基工程地質(zhì)條件不夠十分了解，對(duì)相應(yīng)地基的評(píng)估和數(shù)據(jù)測(cè)量尚有一定的難度?；谏鲜鰳蛄簝鐾恋鼗慕ㄔO(shè)現(xiàn)狀，根據(jù)高原地區(qū)實(shí)際情況，對(duì)多年凍土區(qū)橋梁凍土地基的設(shè)計(jì)原則進(jìn)行確定和選擇十分重要，因此文章對(duì)于多年凍土區(qū)橋梁凍土地基設(shè)計(jì)原則的分析研究具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

1 多年凍土區(qū)橋梁凍土地基的特點(diǎn)

1.1 始終保持凍結(jié)狀態(tài)

始終保持凍結(jié)狀態(tài)是多年凍土區(qū)橋梁凍土地基的主要特點(diǎn)。通常情況下，我國(guó)在多年凍土區(qū)橋梁凍土地基建筑物設(shè)計(jì)過程中，普遍會(huì)在地基設(shè)計(jì)時(shí)保持土地凍結(jié)的狀態(tài)，主要是由于多年凍土地區(qū)的建筑，只有始終保持地基為凍結(jié)狀態(tài)，才能夠充分發(fā)揮其自身的作用。多年凍土區(qū)橋梁凍土地基始終保持凍結(jié)狀態(tài)的特點(diǎn)，能夠在施工和運(yùn)營(yíng)過程中，保持地基的底部始終保持凍結(jié)狀態(tài)，此種特點(diǎn)能夠使其運(yùn)用于多年凍土區(qū)地基凍層相對(duì)較厚、多年凍土地區(qū)平均土地溫度相對(duì)較低的地帶，由此能夠保持多年凍土地基在施工過程中保持相應(yīng)穩(wěn)定的狀態(tài)，利于橋梁凍土地基的施工[1]。

1.2 施工之前需要融化

施工之前需要融化是多年凍土區(qū)橋梁凍土地基的重要特點(diǎn)。多年凍土區(qū)橋梁凍土地基在施工過程中的實(shí)際情況，主要顯示為，施工和運(yùn)營(yíng)期間，多年凍土區(qū)橋梁凍土地基處于緩慢融化狀態(tài)，橋梁凍土地基施工過程中，由于諸多外在因素的影響，諸如施工工具的使用、太陽光線的照射等，使多年凍土區(qū)橋梁凍土地基會(huì)在施工過程中，凍土層不斷融化。為避免施工過程中產(chǎn)生其他的工程事故，因此要在對(duì)多年凍土區(qū)橋梁凍土地基進(jìn)行基礎(chǔ)施工前，通過對(duì)施工地區(qū)地基的預(yù)測(cè)和評(píng)估，使凍土區(qū)橋梁凍土地基能夠不斷融化，直至達(dá)到施工應(yīng)深入的深度，或者使其全部融化，從而保障多年凍土區(qū)橋梁凍土地基施工過程中的安全[2]。

2 橋梁凍土地基與其他建筑物基礎(chǔ)的差異

2.1 工程地質(zhì)的性質(zhì)不同

橋梁凍土地基與其他建筑物基礎(chǔ)相比，最大的差異在于二者工程地質(zhì)的性質(zhì)不同。橋梁地基在建造過程中，最為明顯的特點(diǎn)在于，橋梁的地基處于河流之中，因此與其他建筑物基礎(chǔ)相比，橋梁的地基基礎(chǔ)要經(jīng)常承受河流以及河水滲透和沖刷，由于受河流不斷的沖刷影響，部分較大的河流區(qū)域下面均存在貫穿河水的融區(qū)，不同地域的河水對(duì)不同地域橋梁地基的沖刷程度不同，由此導(dǎo)致不同橋墩地基凍土工程地質(zhì)的性質(zhì)，與其他建筑物在工程地質(zhì)性質(zhì)方面存在明顯的差異。

2.2 工程凍土的溫度不同

橋梁凍土地基與其他建筑物基礎(chǔ)相比，最顯著的差異在于二者工程凍土的溫度不同。通常情況下，部分區(qū)域的河流內(nèi)不存在凍土，但也有部分河流區(qū)域內(nèi)存在凍土地基，對(duì)于存在凍土地基的河流區(qū)域，由于受河水沖刷以及季節(jié)的影響，河流之中的凍土溫度也相對(duì)較高，為了保障橋梁地基的穩(wěn)固，通常會(huì)將凍土上限埋的較深，由此導(dǎo)致河流內(nèi)部?jī)鐾脸霈F(xiàn)季節(jié)凍土，從而與多年凍土無法進(jìn)行有效的銜接[3]。

2.3 河流改道的影響不同

河流改道的影響不同，也是橋梁凍土地基與其他建筑物基礎(chǔ)的明顯差異之一。橋梁凍土地基身處于河流之中，由于河流的性質(zhì)，不可避免的要受到河流改道的影響，高原地區(qū)多年凍土區(qū)的河流多為淺灘河床和寬廣的河灘，因此在河水流動(dòng)過程中，十分容易改道，而河流的改道會(huì)在一定程度上影響到其下流部位的橋梁凍土地基的環(huán)境、凍土的分布，其他建筑物基礎(chǔ)不會(huì)受到河流的沖刷影響，因此其地基環(huán)境與凍土的分布不會(huì)受到影響。

3 多年凍土區(qū)橋梁凍土地基設(shè)計(jì)原則的研究

3.1 多年凍土區(qū)橋梁凍土地基的勘測(cè)原則

在對(duì)多年凍土區(qū)橋梁凍土地基設(shè)計(jì)原則進(jìn)行研究時(shí)，應(yīng)根據(jù)多年凍土地區(qū)的實(shí)際情況，對(duì)多年凍土區(qū)橋梁凍土地基以及相應(yīng)的地基凍土情況進(jìn)行詳細(xì)的勘測(cè)，考慮多年凍土的多方面變化情況，從而選擇相對(duì)經(jīng)濟(jì)合理地基設(shè)計(jì)原則。對(duì)多年凍土橋梁凍土地基勘測(cè)過程中，一方面要對(duì)多年凍土的溫度、厚度、穩(wěn)定情況以及相應(yīng)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行評(píng)估和測(cè)量，對(duì)多年凍土具有相應(yīng)的了解；另一方每年要對(duì)地基凍土的變化進(jìn)行實(shí)時(shí)勘測(cè)，諸如對(duì)多年凍土上限的升降情況以及凍土地基的溫差變化等，根據(jù)相應(yīng)的勘測(cè)情況，確定相對(duì)經(jīng)濟(jì)合理的地基設(shè)計(jì)原則[4]。

3.2 采取自然條件下自然融化的原則

多年凍土區(qū)橋梁凍土地基設(shè)計(jì)原則的研究過程中，也可以根據(jù)多年凍土的溫差情況以及發(fā)展趨勢(shì)，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，采取自然條件下自然融化的原則。采取此種土地地基設(shè)計(jì)原則，主要是由于高原地區(qū)多年凍土復(fù)雜性較強(qiáng)，相對(duì)不穩(wěn)定，橋梁地基基礎(chǔ)修復(fù)后，多年凍土的溫度也無法恢復(fù)，凍土由于上下移動(dòng)的方位較大以至于完全融合，因此始終保持基地處于凍結(jié)狀態(tài)的情況在技術(shù)上幾乎無法做到，所以對(duì)于弱塵土地基的建設(shè)過程中，可以在一定條件的基礎(chǔ)上，采用自然融化的原則[5]。

3.3 采取預(yù)先人工融化措施的原則

多年凍土區(qū)橋梁凍土地基設(shè)計(jì)原則的研究過程中，采取預(yù)先人工融化措施原則，也是十分不錯(cuò)的選擇。由于高原地區(qū)多年凍土不夠穩(wěn)定，其凍土層的厚度雖然不間斷，但是在一定程度上影響融化及壓縮下沉量，因此采用自然融化原則過程中，容易加大相應(yīng)的壓縮下沉量。此種情況下，則可以考慮采用預(yù)先人工融化措施的原則，通過人力對(duì)多年凍土層進(jìn)行挖掘，用人工換填的方式對(duì)多年凍土區(qū)橋梁凍土地基進(jìn)行處理，能夠使壓縮下沉量得到有效的緩解。采取預(yù)先人工融化措施的原則，不僅能夠有效地縮減下沉量，同時(shí)也能夠在一定程度上保障多年凍土區(qū)橋梁凍土地基構(gòu)造物的安全性。

4 結(jié)束語

多年凍土區(qū)橋梁凍土地基設(shè)計(jì)原則的分析，能夠通過對(duì)高原地區(qū)凍土地基的情況分析，明確相應(yīng)的地基設(shè)計(jì)原則，從而建設(shè)質(zhì)量相對(duì)較高的橋梁建筑，對(duì)于促進(jìn)高原地區(qū)公路和橋梁的建設(shè)具有重要意義。文章主要對(duì)多年凍土區(qū)橋梁凍土地基的特點(diǎn)進(jìn)行闡述，同時(shí)從工程地質(zhì)的性質(zhì)不同、工程凍土的溫度不同以及河流改道的影響不同等方面，對(duì)橋梁凍土地基與其他建筑物基礎(chǔ)的差異進(jìn)行分析，并從多年凍土區(qū)橋梁凍土地基的勘測(cè)原則、采取自然條件下自然融化的原則以及采取預(yù)先人工融化措施的原則等方面，對(duì)多年凍土區(qū)橋梁凍土地基設(shè)計(jì)原則的研究進(jìn)行分析，具有實(shí)際參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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[2]孫永泉，馬永嫻，王立勇，等.大小興安嶺多年凍土區(qū)輸油管線地質(zhì)災(zāi)害成因及防治[J].水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2015，01（06）：166-170.

[3]李力，王偉.高原高寒多年凍土區(qū)的橋梁施工技術(shù)[J].中華民居（下旬刊），2014，4（9）：268-269.

[4]吳志堅(jiān)，林碧蒼，曹偉宏，等.青藏高原多年凍土地區(qū)鐵路路基工程動(dòng)力穩(wěn)定性分析[J].地震工程學(xué)報(bào)，2014，8（4）：939-945.

[5]趙相卿，熊治文，韓龍武，等.藏鐵路多年凍土區(qū)路基變形特征與無縫線路鋪設(shè)可行性評(píng)價(jià)[J].鐵道建筑，2015，1（5）：103-107.