摘 要:对于冻土地区由于地质具有特殊之处,所以在路基以及桥涵的基础施工上需要进行特殊的技术处理。文章通过对其土质特性以及技术原则进行分析,指出选择了正确的工艺才是基础施工的重要关键。铁路施工中桥涵的基础施工是非常重要的,文章着重对此进行了技术性的总结和研究,对于冻土区域混凝土方面的施工工艺同样做了一些技术性的探讨。
关键词:铁路施工;冻土;技术;基础施工
对于常年气候寒冷的区域,大多都存在着冻土区,近年来交通发展极为迅速,交通线路也开始向着偏远地区发展。铁路线路也在一些环境恶劣的地方开始着手施工,对于冻土区域,世界范围内的铁路修筑都有着成功以及失败的教训,这些给予了铁路发展极为宝贵的经验,同时也加深了施工技术人员对冻土的性质的特点认识。我国存在有很多的冻土区域,尤其是近年来修筑的西藏铁路所跨区域,西藏位于我国的西南部,占有我国的国土面的八分之一,青藏铁路修筑线是唯一一个没有铁路的省区,青藏铁路的修筑不但沟通了西南区域,同时也促进了西藏民族同内地的交往,一定程度上促进了民族融洽、团结以及加深了社会联系。交通的发展也为西藏地区的人民带来了经济发展的新希望,既提高了生活水平,同时也促进了祖国的统一和社会的稳定,只有人民的生活有了本质的提高,社会才能安定。另外这也是对于西部大开发的政策支持,不但具有经济意义,同时在政治上也有着重要的地位。
文章通过对多年来分析的冻土特征以及这些区域所具有的共同点,着重对如何进行基础施工进行了设计原则以及技术手段的分析。通过采取正确的技术手段对基础施工进行总结。
1 地质特征以及对施工造成的影响
冻土本质上也是一种土体,但是具有着其特殊的性质,其特征就在于区别于其他的土体,其稳定性和物理特征是紧密相连的,并且温度的变化对于其稳定性的影响是巨大的。此外,冻土的物理性质其实是和土中的含冰量相关,而冰的形成又直接受到温度的控制,温度升高冰的含量就会减少,而温度下降就会形成冰,这就是冻土的力学发生特性变化的原因所在。冻土的体积会随着温度的正负温交叉变化产生明显的相变,着是其中的水分变化的原因,而土体会随之而变化,在工程建设中就会表现成融沉变形以及冻胀。而冻土的此类流变性以及融沉和冻胀性都会在铁路的建设上产生很大的不利影响。
多年的冻土地区在工程上体现的地质问题主要有冻胀以及融沉,冰锥以及热融滑坍,沼泽以及冰锥等等一系列的不良地质。融沉现象往往会出现在温度较高的夏季,冻土中的冰会随着温度的升高而融化,造成地质变形,从而会对冻土区的建筑造成破坏和变形,像是路基的下沉以及路基中向阳的那一侧会下滑开裂或者严重的会造成坍塌。冻胀则是一种力学过程,主要出现在冻结的时候,众所周知水在凝结成固体之后体积会变大,这种冻胀现象就是土体随着水分的凝结而出现的膨胀现象,主要的表现就是地表出现的升高变形,而土中的水分分布是不均匀的,因此这种膨胀也是不均匀的。所以,建筑物的基础就会在这种不均匀的冻胀力的作用下出现变形,严重的将会造成建筑的破坏。除了上述提到的那些现象之外,对于温度最为敏感的要数厚层地下冰了,并且这种结构也是对铁路的路基影响和破坏最明显的,而且也是不易避开的,由于其结构就是冰层因为融化出现的,沉降量就会相当的大,对于工程的变形影响和破坏性也是最大的。
2 施工原则
对于冻土区域,施工主要会尊崇三大原则,首先是保护原则,其次是控制原则,最后则是破坏原则。
2.1 保护原则。这个原则的设计理念就是对冻土进行保护,在施工以及设计基础的年限内,对冻土进行热稳定性的保护,人为的对制定深度的冻土结构进行冻结状态的维持原则。
2.2 控制原则。是在使用的设计年限内允许冻土融化,并将这个融化所造成的变形控制在一定的范围内。
2.3 破坏原则。这个原则是在一定的设计深度或者是基底中将冻土中的水分疏干以恢复土质的特性。
3 多年冻土地区的桥涵基础施工技术研究
多年冻土地区桥涵地基的设计主要要注意保持冻结,允许融化两大原则。桥涵基础施工的重点是拼装式基础施工和现浇基础施工,基础拼装是工序中的一项重点与难点。
高原多年冻土区现浇涵洞基础施工与内地普通涵洞的施工方法基本类似,我项目队施工时采用在搅拌站集中拌合,利用运输罐车运至现场。
另外,在涵洞基础沉降缝施工完成并检查合格后进行基坑回填,填料采用粗颗粒土,回填前对基础四周侧壁混凝土面按设计要求涂上防冻胀渣油,并采用平板振动夯进行分层夯实。
4 多年冻土地区混凝土施工技术研究。
多年冻土地区铁路施工多是在一些高原地带,这些地方的一些地段的河流中存在有害离子的侵蚀,部分路段还面临着强烈的风沙磨蚀。在这样特殊的环境下,对混凝土的低温硬化能力和耐久性能提出了更高的要求。低温早强耐久混凝土就是在这种特殊的环境下应运而生的一种高性能混凝土。它具有低温早强、耐腐蚀、高抗冻、高抗渗等高耐久性能,另一特点是早期强度高,后期强度不损失。负温达到极限时,混凝土也基本冻结,强度停止增长,但气温回升时,水泥颗粒继续水化,混凝土强度继续增长。混凝土灌注后,采取适当的加热和保温覆盖措施,较适用于低温环境下的施工。
4.1 原料的选用
拌制低温早强耐久混凝土所用的原材料应符合寒季施工的要求。水泥优先采用普通硅酸盐水泥和硅酸盐水泥。硫铝酸盐水泥不得与硅酸盐水泥或石灰等碱性材料混和使用。拌制混凝土用骨料应清洁,不得含有冰、雪、冻块及其它易冻裂物质。
4.2 试配
对低温早强耐久混凝土来说,耐久性要求是其设计的依据。因而需要根据混凝土使用部位及地质条件、原材料情况、最小胶凝材料用量、使用环境温度、最大水胶比、拌合物和易性要求等具体情况选定。
4.3 拌制过程控制
耐久混凝土应集中拌和、集中供应,禁止分散拌和。试验室在每次开盘前应提供当次的施工配合比,搅拌站工作人员应严格执行。拌制设备宜设在温度不低于10℃的暖棚内,拌制混凝土前及停止拌制后应用热水冲洗拌和机。
4.4 混凝土浇注
对基础应当进行表面的清理工作,通过采取必要的措施,防排水,并对杂物以及油污进行清理,将模板进行固定,使得侧压力可以满足要求。并且,对模板上的洞和孔进行堵塞处理,以免出现漏浆。缝隙也应当进行填补。
浇注混凝土应分层进行。其分层厚度(指捣实后厚度)应根据混凝土拌制能力、运输条件、浇注速度、振捣能力和结构要求等条件决定。浇注对冻土层有直接影响的混凝土结构时,混凝土的入模温度宜控制在2-5℃,浇注在低温或负温下养护且不与冻土层直接接触的混凝土结构时,混凝土的入模温度宜控制在5-10℃。
混凝土浇注应连续进行,当因故间隔时,其间隔时间应根据环境温度、水泥性能、水灰比和外加剂类型等条件通过试验确定。当允许时间己超过时,应按浇注中断处理,同时应留置施工缝,并作记录。施工缝的平面与结构的轴线相垂直,施工缝的处理应满足规范要求。
5 结束语
多年冻土地区修建铁路工程技术难度大,意义深远。文章通过对其土质特性以及技术原则进行分析,指出选择了正确的工艺才是基础施工的重要关键。铁路施工中桥涵的基础施工是非常重要的,文章着重对此进行了技术性的总结和研究,对于冻土区域混凝土方面的施工工艺同样做了一些技术性的探讨。另外也对多年冻土地区的混凝土的施工工艺作了详细论述。冻土路基的稳定问题仍需要进一步进行研究和探讨。
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