桥涵基础的冻害与防治

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1、桥涵基础的冻害与防治　　(包头市市政工程管理处，内蒙古包头014010) 　　摘要：文章结合北方寒冷季节性冻土地区的特点，分析了桥涵基础的几种冻害现象及原因，提出了有效防治冻害的方法。 关键词：季节性冻土；冻害；防治 　　中图分类号：U443文献标识码：A文章编号：1007—6921(XX)06—0119—02 　　随着交通运输事业的迅速发展，在我国北方寒冷季节性冻土地区修建了大量的桥涵工程。由于工程技术人员在当时没有认识和掌握季节性冻土的自然规律，以及未能相应采取防治冻胀措施，致使许多桥涵基础出现冻害。表现为基础上抬、倾斜，造成桥梁起拱

2、、涵洞断裂，甚至失稳破坏。常见的“罗锅”、“耍龙”便是桥涵冻害的典型特征。 1冻土的特点 　　在含水的土壤中，当温度降低到0℃和0℃以下时，土壤冻结并伴随着冰体产生，同时由于冰的胶结作用，使土壤抗外力的强度提高，这种土壤称为冻土。季节性冻土冬季冻结，夏季融化。季节性冻土是从地表开始冻结，在季节性冻土地区修建的公路、桥梁、涵洞及其他人工构造物，经常由土的冻胀作用而造成各种不同程度的冻胀破坏。冻土是一种复杂的多项、多成分体系。在结构上呈毛细多孔状，整体上表现出非均匀性和各向异性。冻土内部存在固体、液体、气体和塑性冰四相，这四种相态总是密切地相互约束、

3、相互联系。单种成分的土只有在一定条件下，即在一定“容量”下才能存在。冻土的成分决定了冻土的结构、物理力学性质，并对冻结和融化过程给予决定性的影响。 2桥涵冻害及其原因 2.1桩(柱)基础的冻害 　　黑龙江省交通科学研究所会同黑龙江省绥化地区交通局于1980年对黑河、绥化两个地区进行了一次桥梁冻害调查，发现有30余座，约一千延长米的钢筋混凝土桩梁式桥，发生不同程度的冻胀现象，如：黑龙江省绥绥线胜利桥，建于1966年，3孔跨径6m，上部为预制钢筋混凝土宽板梁，下部为四柱式钢筋混凝土排架桩(d=40cm)入土深度6m。竣工后于翌年开始冻胀，至1980

4、年两排中墩均冻胀80cm,已无法正常通车。还有其他4例，均有不同程度的严重冻胀，钢筋混凝土桩的断面形式有圆形、方形；桩径50～100cm;入土深度6～13m；工艺有预制和现浇等。最大冻胀量194cm，最大年平均冻胀量22.5cm。 2.2墩(台)基础的冻害 　　2.2.1墩(台)基础整体上抬，多年的冻胀变形累积，可使整个结构物破坏。 　　2.2.2墩台横向裂缝。墩台在较大切向冻胀力或水平冻胀力作用下，由于其强度不足，可能会出现被拔断剪断现象，产生横向裂缝，使上部结构遭到破坏。 　　2.2.3桥台翼墙倾斜与断裂。由于台背填土冻胀力的作用，使很多整

5、体式U型桥台的翼墙与前墙连接处开裂。裂后的桥台一方面由于缝中积水结冰冻胀，另一方面由于台背填土的冻胀，加速了裂缝的发展并逐年扩大，最后导致前墙与翼墙断裂，使桥台破坏。 2.3涵管的冻害 　　2.3.1洞口端墙及八字翼墙圬工开裂；端墙开裂与管节脱离；端墙及八字墙向流水面倾斜。 　　2.3.2管节错动。管身中间下沉，造成管中积水或淤积。管节接缝拉大，沥青麻絮止水脱落。 　　2.3.3由于涵管冻胀变形不均匀以及混凝土收缩，混凝土与沥青麻絮不能在负温下共同工作，使管接缝拉大而渗水。并将接缝处路基填土冲出，普遍引起不均匀沉陷，造成跳车。 2.4挡土墙的

6、冻害 　　2.4.1挡土墙的整体倾斜。挡土墙在整体刚度和强度满足时，由于墙背填土水平冻力的作用，往往发生整体倾斜，丧失正常运用条件，重者甚至倾倒。 　　2.4.2挡土墙断裂。由于挡土墙断面较小，在不允许发生变位时，则在受约束的部位产生断裂。 　　2.4.3挡土墙体不规则裂缝。浆砌片石(块石)的挡土墙，在冻胀力作用下常产生沿灰浆缝方向不规则的裂缝，这是季节性冻土地区经常见到的挡土墙冻害现象。 　　2.4.4挡土墙整体上抬。当挡土墙有足够的刚度和强度时，在冻胀力作用下会产生整体上抬。由于墙体每年的上抬量大于恢复量，多年的往复作用积累，有可能使挡土墙

7、失稳。 3桥涵基础冻害防治措施 3.1减小消除切向冻胀力 　　3.1.1换填砂。对于厚度≤最大冻深的冻胀性敏感土(如粘性土、粉砂等)，其下为透水砂或卵石；在整个冻结过程中地下水位始终低于冻结锋面；夏季无冲刷，冬季无结冰的桥涵地基，可选用换填中粗砂的方法处理基础冻害。但要严格控制换填材料质量，如粉粘粒含量不得超过15等。换填范围一般为0.5～1.0m，换填深度至最大冻深。 　　3.1.2换填碎(卵)石。用换填碎(卵)石处理桥涵基础冻害，它不受各种冻胀性敏感的土及其厚度限制，不受含水量限制，不受地下水位限制(但不是承压水)，是一种应用范围较广，使用效

8、果较好的方法。换填范围和深度同换填中粗砂一样要求。 3.1.3换填沥青砂(卵石)。 　　在强