冻土铁路涵洞施工对地基土地温的影响

摘要：本文笔者结合以往工作经验，首先对冻土铁路涵洞施工对地基土地温的影响做了分析，进而结合实例对冻土区涵洞类型选择以及其优化技术措施进行了探讨，以期能为以后的实际工作起到一定的借鉴作用。

关键词：铁路涵洞；冻土；地基土地温

中图分类号： F530 文献标识码： A

1、冻土铁路涵洞施工对地基土地温的影响

从1960年开始，中科院冰川所以及铁道部高原所对青藏多年冻土区的自然环境和冻土特征进行了全面考察。建立了冻土定位观测站，为进行冻土工程的研究打下了深厚的基础。通过对高原气象、多年冻土地温场、冻土热力学等冻土基本性质以及参数的试验和研究，在冻土铁路涵洞施工方面取得了一定的成果。为分析涵洞对该类冻土地基的适应性提供有力的依据。

1.1、由于青藏高原的特殊施工环境，适合采用冬季的现场施工工艺。因为冬季施工可以减小对涵洞明挖基础的冻土热扰动，减少了基底冻土回冻时间，从而满足了减少对多年冻土的扰动。

1.3、在夏季，涵洞内的地基土地温要比洞口低。这种差异距离地表越近，其表现越明显；虽然涵内浅层负温波动幅度比洞口大，但是其总的波动幅度却比洞口要小。所以表明路堤和涵洞具有保温、隔热的效果，气温对洞口地温的影响比对洞内的大。

1.4、通过对涵洞不同部位、不同深度的多年冻土人为上限的试验，得出结论，之所以洞口处的冻土人为上限通常情况下要比洞身中部的冻土上限影响大，是因为洞身受大气的影响要比洞口处明显。

1.5、涵底基础热对流效果对涵底最大冻深的影响

2、冻土铁路涵洞类型选择

金属波纹管涵洞是一种柔性结构物，波纹钢管的起源已有百年的历史，此种结构物在国外（如加拿大）多年冻土地区公路、铁路上普遍使用。近几年，在我国214国道上也设计了约10座波纹管涵洞，积累了不少资料和经验。波纹管涵洞从整体上讲是一个柔性体，具有以下特点：对地基土的要求不高，能够适应较大的地基变形，对场地破坏较小，结构简单，施工快速。波纹管涵洞采用分层夯实的砂垫层做为基础，因而比较简单。但是，此结构也存在不少缺点，主要体现在：对基坑砂垫层的夯实要求较严，对管涵周边的回填土要求很高，回填材料含水量应合适，应该仔细分摊两侧对称回填夯实，施工要求高。由于波纹管涵洞采用无基，地基下沉将导致涵洞变形过大，失去排水作用。另外，波纹管涵洞为金属结构，埋入地下，长期受水、酸碱性土壤的侵蚀以及泥砂的磨蚀，势必会产生锈蚀和损坏。因此，必须加强其防腐蚀的能力。

3、优化冻土铁路涵洞施工工艺

3.1、施工准备

认真学习冻土知识和相应规范、细则、验标；按照设计要求，结合桩位和所处地形合理规划施工便道，修筑便道要直接在原地面上填筑，不清除地表植被，尽量减少对冻土及自然环境的扰动；测量控制桩设置在稳定土层或基岩上，禁止机动车辆从附近通过，以防止地表扰动。埋入多年冻土层的控制桩跨冻融季节使用时，埋深不小于两倍的天然上限，桩周回填粗粒土，以防冻融引起桩位变动。

3.2、涵洞明挖基础

3.3.1、基础块拼装

拼装前用样绳放出基础的轮廓尺寸，构件上标有中心线及吊装顺序的编号，确保基础块正确就位。拼装基础中应使水泥砂浆饱满，垫层顶面用100号水泥砂浆找平，确保基础均匀受力，并使相临基础的顶面高差满足规范要求。基础拼装完成后立即按设计及规范要求对基础块四周侧壁混凝土面涂防冻胀渣油、施作沉降缝、回填粗颗粒土，防止基础热融发生，保证涵节拼装的顺利进行。

3.3.2、涵节安装

涵节用拖车、平板车运输，人工配合汽车吊安装。涵身安装后焊接涵节之间的连接钢筋。涵节接头连接采用负温砂浆，水灰比一般为0.4～0.5。配制负温砂浆时要加入引气型防冻剂，使之能在负温条件下硬化增强，且硬化后具有良好的抗冻性及耐久性。砂浆捣实、抹平之后，应立即覆盖一层塑料膜保护，并在其上覆盖适当的保温材料。在负温条件下，拼装砂浆不得浇水养护。

3.4、混凝土施工

混凝土采用集中拌制、混凝土运输罐车运输、输送泵灌注的施工方式。当日平均气温降低到5℃或5℃以下，或者最低气温降到0℃或0℃以下时，混凝土按冬期施工。浇筑与冻土层有直接接触的基础混凝土时，为了减小混凝土水化热对地基的热影响，应控制混凝土的入模温度在2～5℃；浇筑端翼墙混凝土时，混凝土入模温度应控制在5～10℃。在浇筑混凝土过程中一定要注意振捣，尤其是浇筑翼墙斜面混凝土时，混凝土中气泡不易溢出，振捣一定要密实，避免拆模后混凝土表面产生气泡或蜂窝，影响涵洞外观质量。混凝土浇筑遇雨雪天气时，应采取遮蔽措施，混凝土终凝前不得泡水。

总而言之，在以后的工作中，对于冻土地区涵洞的开挖要特别的注意。确保做好高原冻土地区公路涵洞开挖施工准备；加大高原冻土区涵洞混凝土浇筑质量管理；提升高原冻土区公路涵洞涵身施工质量；做好高原冻土区公路涵洞涵背的回填等等，以此最终保证整体工程质量。