青藏高原多年凍土區(qū)凍土是一種對(duì)溫度極為敏感的土體介質(zhì)，凍土具有流變性，其長(zhǎng)期強(qiáng)度遠(yuǎn)低于瞬時(shí)強(qiáng)度特征。多年凍土區(qū)凍土厚度自地面以下深達(dá)100～150m。按其特點(diǎn)把凍土分為三層，上面一層叫凍融層，即隨著季節(jié)的不同，這一層土?xí)l(fā)生凍結(jié)和融化的交替變化，是一層不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的凍土;下面一層叫永凍層，也叫凍結(jié)層，即這一層凍土是永久凍結(jié)的、穩(wěn)定的，不隨氣溫的變化而變化的。上下兩層之間凍土為凍融相變混合層，也為凍土上限，凍土上限隨氣溫不同發(fā)生上下移動(dòng)，決定了上下兩層土的厚度不是一個(gè)定數(shù)，也就是暖季凍融層厚度增加，永凍層厚度減小;寒季則反之。在凍土區(qū)修筑工程構(gòu)筑物，其基礎(chǔ)面臨兩大危險(xiǎn):凍脹和融沉，即寒季凍融層凍結(jié)，發(fā)生凍脹;暖季凍融層融化，發(fā)生融沉。多年凍土區(qū)的地基基礎(chǔ)工程除滿足一般地區(qū)的基礎(chǔ)功能外，施工和工程尚須克服地基融沉與凍脹所引起的基礎(chǔ)變形與不穩(wěn)定。同時(shí)，凍土區(qū)施工，還面臨著生態(tài)脆弱，原有植被一旦破壞，很難恢復(fù)的施工難點(diǎn);為此，中鐵二十一局在參加青藏線格拉段十四個(gè)站房及沿線部隊(duì)守護(hù)營(yíng)房等工程施工中，在凍土區(qū)的工程基礎(chǔ)施工時(shí)，注重多年凍土層的保護(hù)和基礎(chǔ)工程的技術(shù)創(chuàng)新和質(zhì)量控制，以克服地基融沉與凍脹所引起的基礎(chǔ)變形與不穩(wěn)定。同時(shí)更注重凍土區(qū)自然生態(tài)的保護(hù)和植被的恢復(fù)，多種新技術(shù)并用，以使青藏鐵路與原有的生態(tài)完好地共存，保障青藏鐵路的正常運(yùn)營(yíng)。

1凍土區(qū)基礎(chǔ)的施工

1.1施工季節(jié)選擇

施工季節(jié)的選擇，是減少基礎(chǔ)動(dòng)土環(huán)境熱擾動(dòng)的重要因素。不同類(lèi)型的基礎(chǔ)有不同的施工季節(jié)，因?yàn)榛A(chǔ)類(lèi)型是根據(jù)地基地質(zhì)條件及其設(shè)計(jì)原則確定的，故可按基礎(chǔ)類(lèi)型來(lái)確定施工時(shí)間。條形基礎(chǔ)(含筏片基礎(chǔ)):夏季地基土融化時(shí)開(kāi)挖基槽，這時(shí)可少挖凍土，以節(jié)省工時(shí)。獨(dú)立基礎(chǔ):不同設(shè)計(jì)原則的基礎(chǔ)施工季節(jié)選擇不同。按“保持凍土凍結(jié)原則”設(shè)計(jì)的獨(dú)立基礎(chǔ)，在雨季后凍結(jié)前(9－10月)開(kāi)挖基坑。按“控制融化原則”設(shè)計(jì)的獨(dú)立基礎(chǔ)，融化季節(jié)內(nèi)施工。樁基礎(chǔ):應(yīng)選擇寒季或寒暖交替的季節(jié)施工，其優(yōu)點(diǎn)如下:一是地表凍融層凍結(jié)，場(chǎng)地堅(jiān)硬，便于施工;二是灌漿后回凍快，短期可凍結(jié)成整體基礎(chǔ);三是暖季即將到來(lái)，便于基礎(chǔ)上部混凝土施工;另外，暖寒交替季節(jié)也可施工，但要等到來(lái)年暖季才能施工上部混凝土。

1.2鉆孔機(jī)械的選擇

根據(jù)青藏鐵路多年凍土區(qū)施工經(jīng)驗(yàn)，成孔首選旋挖鉆，次選螺旋鉆，再選沖擊鉆，其他鉆型則難以適應(yīng)。選擇鉆型的原則是要求對(duì)凍土擾動(dòng)最小、成孔效率高、成本低、環(huán)保效果好。經(jīng)過(guò)實(shí)際比較，旋挖鉆和螺旋鉆均為干法成孔，對(duì)凍土擾動(dòng)很小，被大量選用，但旋挖鉆的缺點(diǎn)是投入大、機(jī)量少;螺旋鉆的缺點(diǎn)是面對(duì)一些堅(jiān)硬的凍土、凍巖，扭矩不夠、鉆頭強(qiáng)度不夠，無(wú)法鉆進(jìn)。沖擊鉆是最普通的鉆機(jī)，孔內(nèi)泥漿不循環(huán)，擾動(dòng)不大，也可選用;缺點(diǎn)是掏渣及泥漿池對(duì)環(huán)保不利，不符合青藏高原環(huán)保的原則，必須環(huán)保措施到位，如配鋼制泥漿池、掏渣池等，方能使用。

1.3施工準(zhǔn)備

按施工組織設(shè)計(jì)做到三通(道路、水、電)一平(建筑場(chǎng)地)。施工用臨時(shí)場(chǎng)地(混凝土拌和、成樁存放、原材料堆碼場(chǎng)地)的設(shè)置必須符合凍土和環(huán)境保護(hù)要求，即場(chǎng)地設(shè)在植被較差地段、廢棄建筑場(chǎng)地遺址上，或者場(chǎng)地設(shè)置隔熱保護(hù)層。遺棄建筑垃圾堆放地應(yīng)遠(yuǎn)離施工房屋。建筑場(chǎng)地排水設(shè)施暢通。施工放樣:測(cè)量放樣遵循“由整體到局部的原則”，先放樣基礎(chǔ)梁位，再由梁位控制樁放樣樁位，樁位放樣時(shí)，樁的縱橫允許偏差不大于5mm，并在樁的前后左右距中心2m處分別設(shè)置護(hù)樁，以供隨時(shí)檢測(cè)中心和標(biāo)高。測(cè)量控制樁要注意凍融保護(hù)，防止地表擾動(dòng)、凍融引起樁位變動(dòng)。

1.4鉆機(jī)作業(yè)平臺(tái)設(shè)置

施工考慮凍土融化對(duì)鉆機(jī)穩(wěn)定的影響，要對(duì)鉆機(jī)工作范圍內(nèi)地表距離樁1m左右填筑鉆機(jī)作業(yè)平臺(tái)，作業(yè)平臺(tái)寬度5～7m，厚度50～70cm，填筑材料選用片石。為避免地表水及凍結(jié)層上水流滲入鉆孔，在樁位的另一側(cè)挖排、降水溝以排降地表及凍結(jié)層上水。排、降水溝深度一般在1～1.5m，距樁2～3m。鉆機(jī)作業(yè)平臺(tái)及排降水溝布置如圖1所示。

1.5鋼護(hù)筒的制作與安裝

為防止樁孔周?chē)喜績(jī)鼋Y(jié)土體在施鉆過(guò)程熱融塌落，需在樁上部埋設(shè)外護(hù)筒。護(hù)筒用6～8mm厚鋼板制作，內(nèi)徑比孔口大100～200mm，埋深1.5～2.0m，高出地面30cm。如果護(hù)筒埋設(shè)深度較大，可以進(jìn)行續(xù)接。護(hù)筒可循環(huán)使用，但只有當(dāng)灌注完成后方可拔除護(hù)筒。外護(hù)筒采用旋挖鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)壓入，應(yīng)保持護(hù)筒的位置正確、穩(wěn)定，護(hù)筒中心與樁位中心的偏差不得大于5cm。灌注混凝土后外鋼護(hù)筒撥出以循環(huán)使用，內(nèi)護(hù)筒成孔后安裝，灌注后不拔出成為永久鋼護(hù)筒。為減少凍融過(guò)程中樁的切向力對(duì)樁的凍拔作用，內(nèi)護(hù)筒外側(cè)涂刷1cm厚渣油且應(yīng)埋入凍土上限以下最小0.5m。內(nèi)護(hù)筒安裝后，應(yīng)對(duì)其直徑、高度、軸線偏位及垂直度進(jìn)行檢查，合格后方可進(jìn)入下道工序。

1.6人工挖孔樁

人工挖孔樁施工工序除機(jī)械鉆孔的部分工序不同外，其他基本相同，但需注意采用特殊防護(hù)措施，防止凍土發(fā)生消融變型后導(dǎo)致嚴(yán)重塌孔，在開(kāi)挖全程中要進(jìn)行全過(guò)程的溫度控制，在開(kāi)挖過(guò)程中可采用搭建防風(fēng)遮陽(yáng)板等隔熱防護(hù)措施，達(dá)到避免和控制凍土消融現(xiàn)象。應(yīng)注意溫度的監(jiān)測(cè)與控制。表1是在沱沱河站工程開(kāi)挖全程中進(jìn)行溫度控制，經(jīng)過(guò)測(cè)控得到的一組數(shù)據(jù)(溫度均為開(kāi)挖期間的平均溫度，月份:4月，地點(diǎn):沱沱河一工地，海拔高度:4533m)。通過(guò)對(duì)上數(shù)據(jù)對(duì)比可以看出經(jīng)過(guò)搭建防風(fēng)遮陽(yáng)板和使用保溫板后，溫差明顯變小，對(duì)于井樁的開(kāi)挖，對(duì)于凍土的穩(wěn)定起到了關(guān)鍵的作用。

1.7不同類(lèi)型房屋基礎(chǔ)操作要點(diǎn)

1)樁基施工首先要注意地表及凍結(jié)層上水之降排水，鉆孔完畢及成孔檢查合格后要迅速進(jìn)行混凝土灌注。2)基坑開(kāi)挖及地基梁體混凝土施工要按照快速施工的原則組織施工，以避免或盡量減少對(duì)基坑周?chē)鷥鐾镰h(huán)境的破壞。3)在低溫或負(fù)溫下養(yǎng)護(hù)且不與凍土層直接接觸的混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)，混凝土的入模溫度控制在5～10℃。4)梁體側(cè)面防切向凍脹力所涂1cm厚瀝青油渣厚度必須保證。5)鉆孔是樁基施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，按照基礎(chǔ)設(shè)計(jì)圖放線定出樁位，避免鉆孔偏位或不垂直。當(dāng)一排樁數(shù)較多時(shí)可依樁線鋪設(shè)鉆機(jī)軌道，以方便鉆機(jī)移動(dòng)，鉆頭對(duì)位容易而準(zhǔn)確。鉆孔時(shí)要時(shí)常核對(duì)鉆機(jī)鉆孔位置及鉆孔深度;最好使用大功率的旋轉(zhuǎn)螺旋鉆機(jī)，它可自動(dòng)出碴，一鉆到底，孔徑也很標(biāo)準(zhǔn)。6)避免地表水和土中潛水浸人孔中造成孔壁凍土融化下塌，同時(shí)也防止水在孔中凍結(jié)而使鉆孔報(bào)廢。7)成孔后立刻進(jìn)行樁基混凝土澆筑。灌注前必須檢查孔徑、孔深，如不符標(biāo)準(zhǔn)。需修正后再灌注。8)各類(lèi)基礎(chǔ)露天過(guò)冬，都須采取相應(yīng)的防凍脹措施，以確保基礎(chǔ)不受凍害。