多年冻土地区涵洞地基设计原则探讨
徐安花
【摘 要】摘 要 依据冻土路基的工作状态的差异确立了三种工程处理措施的基本原则，在此基础上确定了涵洞冻土地基设计原则应考虑的因素，并进一步提出了基于各种设计原则的工程措施及其适用条件。 【期刊名称】青海交通科技 【年(卷),期】2013(000)005 【总页数】2
【关键词】关键词 道路工程 多年冻土 涵洞地基 设计原则 工程措施
1 冻土地基设计原则
由于土（特别当含水量较高时）在冻结与融化两种不同状态下，其物理和力学性质（强度指标、变形特点）相差悬殊，地基从冻结状态过渡到融化状态时，强度和承载力降低，变形增大；而从融化状态过渡到冻结状态时，经常伴随水分集聚和土体膨胀。在反复冻融作用下，构筑物的稳定性会受到较大的影响。因此，在地基基础设计中，采取措施保证建筑物在施工和使用期间所要求保持的温度状态是多年冻土地区建筑物冻害防治的技术关键和基本原则。在设计多年冻土地区的建筑物时，利用冻土地基状态作为地基的原则，通常称为冻土地基设计原则。
2 保持冻结状态的设计
2.1 保持冻结状态设计适用条件
在多年冻土地区，进行涵洞设计时，是否采用保持冻结状态，关键取决于涵洞修建场地冻土稳定性条件。在多年冻土相对稳定地带，因其厚度较大（一般大
于压缩层厚度），年平均地温较低（一般低于－1.0℃），当修建桥涵之后，人为上限变化不大，地基温度能较快地恢复，因而保持基础底部处于冻结状态，在技术上是可行的，经济上是合理的。尤其是当地基为融沉土或强融沉土时，一旦融化后，其融沉及压缩量很大，为保持建筑物的稳定，在冻土地基符合上述条件时，应考虑采用本原则。基础设计时，可按冻土的力学指标进行验算。 因此，保持冻结状态的设计宜用于多年冻土温度较低和多年冻土相对稳定的地带。对于下列情况，应优先考虑采用保持冻结状态的设计： （1）多年冻土的年平均地温低于－1.0℃的场地；
（2）经过热学分析，确定在施工和运营期间，可以保持土的冻结状态； （3）持力层范围内的地基土处于坚硬冻结状态（压缩系数不大于0.01MPa－1）；
（4）多年冻土埋藏较浅（小于2m）；
（5）间歇性流水型（径流期短，径流量小）涵洞。
对于下列情况，需根据建筑物重要程度和造价，经与逐渐融化状态设计或预先融化状态设计方案进行技术经济比较后确定：
（1）多年冻土地温较高，埋藏较深（大于2m），但是在最大融化深度范围内，存在融沉、强融沉、融陷性土及其夹层的地基； （2）涵洞结构适应变形能力较差；
（3）涵洞上部结构采取措施（如增加涵洞结构整体性）造价较高。 2.2 与保持冻结状态的设计相适宜的工程措施
按保持冻结状态的设计，应以地基温度调控和地基承载力可靠度验算作为设计的侧重点。一般应采取下列工程措施：
（1）适当加大孔径，疏通排水系统，保持涵洞排水通畅（避免涵洞内部和周围积水），并且防止流水渗入地基，采取保温隔热措施，防止地基土融化； （2）基础底面延伸至预测的最大融化深度之下，并铺设隔热材料；
（3）暖季涵洞基坑开挖应采用爆破配合挖掘机开挖快速施工；对基坑暴露面采取遮阳隔热措施，迅速排出基坑积水；采用预制拼装基础，减少混凝土水化放热对冻土的融化作用。
对于特殊情况，通过技术经济比较，可以采取下列工程措施：
（1）对于多年冻土埋藏较深，并且地基为融沉土或强融沉土，而涵洞上部结构适应变形能力较差时，采用桩基础；
（2）对于冻土温度较高，洞口与洞身地基温度状况差异较大，并且地基为融沉土或强融沉土，而涵洞上部结构适应变形能力较差时，采用热桩基础或者采用人工制冷降低土温的措施。
3 逐渐融化状态的设计
3.1 逐渐融化状态的设计适用条件
在施工和运营期间，当多年冻土地基的总沉降量不超过允许值时，均允许采用逐渐（自然）融化状态的地基设计。
岛状多年冻土具有厚度较薄、年平均地温较高、处于不稳定冻结状态等特点。当年平均地温为－0.5～－1.0℃时，自然条件的变化和人为因素的影响，均会引起冻土退化。在这种条件下，桥涵基础修建后地温不能恢复，冻土上限下移很多，甚至完全融化；要求保持基底处于冻结状态，在技术上很难作到，而且在经济上也不合理。对于不融沉土或弱融沉土地基，因其融化下沉及压缩下沉量不大，不致造成桥涵破坏，可以不要求基础底部保持冻结状态，而采用自然
多年冻土地区涵洞地基设计原则探讨
