多年冻土地区铁路工程施工技术

高万广

(中铁三局集团第二工程有限公司，河北石家庄050000)

【摘要】在经济高速发展的今天，铁路相对于其他交通方式有着较大优势，如果地区的路网完善，会给当地的经济发展和人员外出带来极大的方便,也直接关系该地方的招商引资。但是我国有超过190万平方公顷的多年冻土，其主要分布在青藏高原、大兴安岭和小兴安岭地区，以及阿尔泰山、天山、祁连山和喜马拉雅山等山地。这些地区给铁路工程的修建带来极大的不便。要想改进多年冻土地区铁路工程的施工技术，就要对冻土、多年冻土有一个全面的认识。围绕多年冻土地区铁路工程施工技术展开了探究。

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关键词多年冻土地区；铁路；施工技术

1冻土区与多年冻土区

1.1冻土

冻土层，又称冻原或苔原，在自然地理学指的是由于气温低、生长季节短，而无法长出树木的环境；在地质学是指零摄氏度以下，并含有冰的各种岩石和土壤。一般可分为短时冻土（数小时、数日以至半月）、季节冻土（半月至数月，至夏季全部融化）以及多年冻土（冻结时间达数年至数万年以上），冻土层处于水的结冰点以下超过两年的状况，称为永久冻土（Permafrost）。地球上多年冻土、季节冻土和短时冻土区的面积约占陆地面积的50%，其中，多年冻土面积占陆地面积的25%，俄罗斯和加拿大近一半的领土都是冻土层，阿拉斯加有85%的土地都是冻土层，赤道附近的乞力马扎罗峰顶也发现有多年冻土。

1.2多年冻土

多年冻土指天然条件下，冻结状态持续三年或三年以上的土地。多年冻土的表层，暖季融化，冷季冻结，称为季节冻融层。多年冻层的上部界限称为冻土上限，下部界限称为冻土下限。在天然条件下形成的上限称为天然上限，经过人为活动形成的新上限称为人为上限。多年冻土按垂直构造情况可分为：多年冻土上限和季节冻融层衔接的多年冻土、多年冻土上限和季节冻融层不衔接的多年冻土；多年冻土按平面分布情况可分为连续多年冻土和岛状多年冻土。多年冻土从工程角度分类，可按道路融沉等级划分为少冰冻土、多冰冻土、富冰冻土、饱冰冻土及含土冰层五类。

1.3多年冻土的性质与结构

1）多年冻土层一般分布在地下30~40厘米处，通常又分为上下两层，上层夏季融化，下层仍处于冰冻状态。永久冻土具有暗色或淡色表层，地表具有多边形土或石环状、条纹状等冻融蠕动形态特征。

2）多年冻土地带的泥土不一定有水分，例如在无孔基岩（不透水的岩石）里就不可能有水；但在大多数情况下，水不仅存在，而且更超过地表物料的潜在水饱和量。

3）一般的冻土层在气候回暖或受到强压时，冻土内的冰会溶解成为水；但永久冻土的所在之处，即使在天气回暖之时，气温仍然在冻点以下，使冻土内的冰不能再次溶解成为水，因而冻土的组成不改变。其持续冰冻时间可长达1000年以上。

2多年冻土对铁路施工的危害

冻土是一种对温度极为敏感的土体介质，含有丰富的地下冰，冻土中有一定数量的未冻水存在。不含冰的岩土称为寒土。因此，冻土具有流变性，其长期强度远低于瞬时强度特征。在多年冻土地区修建道路有许多特殊的工程地质问题。其中最常遇到的问题是冻胀，路基、路面、房屋、桥涵等都有冻胀的危险。最严重的是热融沉陷，所有靠近地底下有冻土的路段，如果在设计、施工及后期的保养不合理都会导致路基的沉陷。如果在施工的斜坡路段地底下有冻土，在施工过程中很容易使冻土热融，从而发生热热融滑坍的安全事故。

此外，多年冻层构成广泛的隔水层,使表土层过湿,在低地、缓坡等处大量形成沼泽，道路通过冻土沼泽容易产生冻胀、翻浆、热融沉陷等病害。

3多年冻土地区铁路路基工程施工准则

就以路基施工来说,保护冻土层，控制冻土的冰层融化,并且破坏冻土准则是铁路路基施工必须要遵循的准则

1）保护冻土层就要做到规划动工的路基，一定要在铁路规定的使用年限之内,一定要让冻土层保持住它的热稳定性。也就是人为上限始终控制在指定的深度范围内,保护好铁路路基的卧轨下面多年冻土的冻结形态。

2）控制冻土的冰层融化是指在规划路基的使用年限之内，合理的设计路基或路基边的冻土在可控范围之内完全融化或者是局部融化,而其融化对路基不会产生过大的影响。冻土层的融化对路基肯定会造成影响，但是这个影响必须控制在设计计算范围之内。

3）破坏冻土准则就是要施工人员在施工过程中依照相关规定把路基基底融化了的多年冻土疏导或者是清理干净,还要把融化之后的水沥干。

4多年冻土地区的桥涵基础施工的手段

多年冻土地区桥涵地基的设计一定要注意保护冻土、在可控范围内允许冻土融化这两个准则。桥涵基础施工最重要的是拼装式基础施工和现浇式基础施工。基础拼装是施工过程中的重难点，为了满足基础拼装的平面位置及平整度要求，工程建设时应该注意以下几点：

1）要手动和吊车拼装相结合，在入口的那一边慢慢的往里拼装，直至成型；

2）拼装前要测量到桥涵基础的大小，而且要在零部件上标明中线和编号，以此来保证拼装的准确性；

3）垫层顶面应严格找平，要让桥涵基础受压平均，不能让桥涵基础的顶面高差超出设计的范围；

4）拼装的时候，施工人员要用经纬仪来指挥每一个基础部件的拼装，这样才能确保每一个基础部件都准确无误的安装到指定位置；

5）拼装完成之后马上按照相关规定进行沉降缝的施工，这样才能确保涵节拼装的圆满完成。

5多年冻土地区混凝土施工技术的研究

多年冻土地区铁路施工多数是在一些高寒地带，高寒地带的部分地区中河水里存在有害离子，会对路段造成侵蚀，有些地段还遭受严重的风沙侵蚀。正是因为在这样的恶劣环境之下，施工难度大大增加，对混凝土的施工工艺要求也更严苛。只有低温早强耐久高性能混凝土才能满足冻土路段的施工要求。这种高性能混凝土具有低温早强、耐腐蚀、高抗冻、高抗渗等高耐久性能，还有一点就是这种混凝土在起初有很高的强度，到了施工后期其强度也不会降低。气温下降到极限时，混凝土冻结，强度也不会再增加；在气温慢慢回升的时候，水泥颗粒又在水化，混凝土的强度还会增加。值得注意的是，进行混凝土浇灌的时候，最好在气温较低的情况之下进行。

5.1原材料的选选择和使用

用来进行拌制上述所说的混凝土的原材料必须要满足在低温下施工的条件。水泥优先采用普通硅酸盐水泥和硅酸盐水泥。

5.2试配

多年冻土地区混凝土的施工要求，耐久性要求是设计的依据。因而需要根据混凝土使用部位及工程地质条件、原材料情况、使用环境温度等具体情况选定。

5.3拌制过程控制

多年冻土地区混凝土必须要集中拌和、集中供应，不能够分散拌和。试验室在每一次开盘之前应该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。

6总结语

多年冻土地区修建铁路工程虽然技术难度大，工作要求高，但是对于我们的长久发展，是有深远的意义。本文只是对其施工技术进行一些探析。目前关于多年冰冻土地区铁路工程施工技术的探究尚且很浅显。如何确保多年冻土地区的铁路施工顺利进行，如何使冻土路基的更加稳定，这些问题都需要进一步进行研究和探讨。

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参考文献

［1］王兆生.多年冻土地区铁路路基处理新方法的探析[J].城市建设理论研究,2011,16.

［2］毛景文.铁路施工技术研究[J].建材发展导向,2014,02.

［3］孙立刚.浅析冻土路基的施工工艺[J].城市建设理论研究,2012,06.

［责任编辑：邓丽丽］