浅谈寒冷地区的道路桥梁施工技术

于本军

摘 要：在对多年冻土与高寒区域的地理和气候特性进行简单介绍的基础上，分析了其对道路桥梁工程造成的影响，并重点从施工组织、路基施工、桥梁施工等方面探讨了多年冻土与高寒区域的道路桥梁施工技术。

关键词：多年冻土；高寒区域；道路桥梁；施工

1.引言

随着社会和经济的快速发展，国家基础设施建设得到了大规模的开发，偏远地区的交通体系建设引起了社会各界的广泛关注。道路桥梁工程是多年冻土与高寒区域交通体系建设的重点。多年冻土与高寒区域的地质条件特殊，环境温度极低，给以混凝土为主要原料的道路桥梁工程施工增加了较大的难度。在寒冷的气候条件下，多年冻土和高寒区域道路桥梁工程的施工中常常出现各种问题，如混凝土霜冻、冰融破坏等，影响了道路桥梁工程结构的稳定性，因此，施工单位要积极采取有效的措施，完善施工技术，提高施工质量。

2.多年冻土与高寒区域的道路桥梁工程施工问题

2.1多年冻土与高寒区域的概念

冻土是温度在0℃及以下的土体和岩体的统称。与一般土体相比，冻土在成分、结构、物理特性、物理力学性质等方面存在很多差异，冻土中含有冰，对温度十分敏感，导致土体性质并不稳定，其中维持冻结状态超过2年的冻土为多年冻土[1]，一般分布在我国内蒙古、青藏高原、大兴安岭北部、西部高山等地区。高寒区域和多年冻土基本相似，高寒区域的平均气温维持在0℃以下，并且连续15d及以上时间的气温维持在-20℃。高寒区域大都集中在我国东北地区和西部高原地区。多年冻土与高寒区域的气候条件恶劣，地表活动层存在季节性的融化和冻结过程，容易造成各种不良地质现象，在这种环境下建设道路桥梁工程，容易引发冻胀、融沉、裂缝等病害，影响工程的质量。

2.2道路桥梁工程施工问题

2.2.1冻胀问题

在多年冻土与高寒区域进行道路桥梁工程施工，常常会面临路基冻胀问题，其主要形成原因是施工原料中的混凝土受到了冻害。混凝土中的水泥浆配料中含有水分，在低温条件下容易产生冻害，同时凝胶孔中的冷水会出现微观迁移以及重新分布现象，引起渗透压，进一步增大膨胀应力，使混凝土的强度降低。道路桥梁工程施工中往往会使用大量的混凝土，对于大体积混凝土，水泥水化过程中会产生大量的热量，并且难以散发，导致混凝土内部温度较高，而高寒区域的外界温度极低，混凝土表层温度也很低，从而形成较大的温差，产生一定的拉应力，当拉应力超出混凝土的抗拉极限时，就会产成裂缝。

2.2.2腐蚀问题

多年冻土与高寒区域气候特点为低温、潮湿，低温雨水对路基的冲刷容易造成混凝土的腐蚀。如果空气中存在酸性物质，雨水与之混和会形成酸雨，会对路基造成严重的腐蚀，同时，路基中往往含有碱性的砂石料，容易与酸雨发生反应，使路基的强度降低，并且影响整个工程结构的稳定性。此外，多年冻土地区昼夜温差大，根据桥梁调查数据显示，由于严峻的气候条件和混凝土本身的配合比问题导致的混凝土剥蚀、脱落等问题十分严重。

3.多年冻土与高寒区域的道路桥梁施工技术

3.1科学进行施工组织

要科学地进行施工组织，可以采取以下措施：（1）严格进行地质勘察，由于多年冻土和高寒区域地质的特殊性，施工前，施工单位要针对多年冻土与高寒区域复杂的地理和气候条件进行全面的勘察，勘察要点如表1所示，施工单位可以通过勘察数据了解冻土类型、构造以及低温分布情况，为制定施工方案提供可靠依据；（2）做好低温施工准备，在寒冷的条件下施工，施工单位要提前做好机械设备和施工人员的防寒保暖准备，防止设备失灵和人员冻伤问题，并且对气候变化情况要进行科学的分析，预测可能出现的恶劣天气，提前组织好施工事故预案，同时，保温施工材料是施工准备的重要工作，施工单位要根据施工设计提前采购施工原料；（3）合理组织防排水设计，在多年冻土与高寒区域进行道路桥梁工程的施工，防排水问题也是重点，冻土层中不冻胀极限含水量表示极限水分状态。

3.2路基施工技术

在路基工程施工前，施工单位需要针对该地区的路基工程开展调查工作，了解周边路基是否存在冻害、冰锥、冰丘等问题，在掌握路基病害的基础上，采取有效的保护措施，制定合理的施工方案，具体可以从以下几个方面入手：（1）保护多年冻土的施工技术，工程线路采用路堤方式，减少对地表植被的破坏，并且根据综合保温的方案，提高路堤高度，超过最小临界高度（不同地区标准不同，如大兴安岭多年冻土地区公路白色路面路基最小填土高度为1.0m），确保填筑土方后，路堤仍然处于上限，路基两侧设排水沟可以顺利排出积水；（2）破坏多年冻土的施工技术，对于性质不稳定的冻土地带，需要制定方案提高路基的稳定性，这就会对多年冻土造成破坏，尤其是低填、零填、浅挖路堑、个别深路堑等地段，排水十分困难，为维持路基温度的稳定，需要换填细粒土，同时为了做好排水工作，还需要换填渗水料，渗水料表层需加盖保温材料，以避免冻土融化对路基的影響。

3.3桥梁施工技术

桥梁工程的施工还需要对多年冻土与高寒区域的水文条件和冻土特性进行深入调查，在不破坏多年冻土的条件下，桥涵的明挖基础可以采用“冻结法”施工，同时做好钻孔打入桩、钻孔插入桩、钻孔灌注桩等施工，钻孔灌注桩要采用低温早强或负温混凝土灌注技术。对于存在冻土融化问题的施工地段，施工单位要尽可能地选择在冬季进行大、中桥以及埋深较浅的小桥和涵洞的基础施工。此外，针对桥梁工程的特点，需要注意以下几个问题：如果室外温度不低于-20℃，是不能进行钢筋冷拉工作的，焊接工作只能在室内进行；用温水对原材料进行加热时，要求水温不能超过60℃，而粗、细骨料的温度不能超过40℃；混凝土搅拌过程中，要先进行骨料和水的拌和，使温度维持在40℃左右，再加入水泥进行搅拌。

4.结语

总而言之，针对多年冻土与高寒区域的道路桥梁工程，施工单位要对多年冻土与高寒区域进行全面的地质勘察和数据分析，加强对多年冻土与高寒区域工程病害问题的研究和防治，并结合先进的施工技术提高道路和桥梁的施工质量。