冻土区地下工程施工新工艺

冻土区地下工程施工新工艺]

青藏铁路格尔木至拉萨段全长1100km多，穿越世界海拔最高、有世界屋脊之称、施工条件恶劣的青藏高原。在高海拔多年冻土区修建铁路在世界上也是第1次，无成熟的施工经验，技术含量高。

1.1 多年冻土区钻孔灌注桩施工工艺

其关键工艺是减少施工过程产生的各种热量，如钻孔的摩擦热、回填料的热量、灌注桩混凝土的水化热等，避免桩周地基土温度场急剧变化，引起桩周地基土一定范围升温和融化。同时由于冻土区有季节的变化，表层的季节融化层随季节的变化将产生冻胀力，消除这些冻胀力也是钻孔灌注桩的一个重点。

为减少施工热量对冻土区的影响，尽快形成新的热平衡状态，多年冻土区钻孔灌注桩桩身混凝土浇筑后，须经过一个阶段的热交换过程后方可进行承台以上部分施工，一般热交换的时间为60d，60d后方可认为桩基已基本稳定。

桩基在使用过程中由于冻土季节的变化将产生冻胀力。根据冻胀力作用于基础表面的部位和方向，可划分为3种：切向冻胀力、水平冻胀力和法向冻胀力(见图1)。水平冻胀力相互抵消，对工程造成破坏的主要是冻胀产生的切向力和法向力。在工程建设中，采取以下措施可以防止桩基础冻胀：①为避免桩基础受到法向冻胀力，将桩基础嵌入多年冻土天然上限以下一定深度；②将钢制扩筒埋入多年冻土上限以下至少0.5m，护筒内径比桩径大10cm，并于护筒外围涂渣油，成桩后不拆除护筒，减少外表面的亲水程度；③尽量采用高桩承台，冻胀严重地区采用钻孔扩底桩；④在护筒外侧、低桩承台底部采用渣油拌制粗颗粒土回填。以上措施能有效地减小切向冻胀力，降低冻土对护筒的上拔冻胀力(见图2)；⑤钻孔采用旋挖钻机干法成孔保证孔位置正确和钻孔的垂直度；⑥采用低温早强耐久混凝土，避免了混凝土低温浇筑带来的强度增长慢的问题。

1.2 多年冻土隧道施工工艺

高原多年冻土隧道工程施工可借鉴的经验较少，其核心在于尽量减少气温升高对冻土的影响，避免冻土融化压缩下沉和冻胀力造成施工灾害和运营隐患。

冻土的抗压强度很高，其极限抗压强度甚至与混凝土相当。冻土融化后的抗压强度急剧降低，所形成的热融沉陷和下一个寒季的冻胀作用常常造成工程建筑物失稳而难以修复。

含水的松散岩石和土体,温度降低到0℃时，伴随有冰体的产生，这是冻结状态的主要标志。水结成冰时，体积增加约9%，使土体发生冻胀。土冻结时不仅原位置的水冻结成冰，而且在渗透力(抽吸力)作用下，水