青藏公路高温高含冰量多年冻土地区以桥代路工程研究

在青藏公路以桥代路的试点工程中,通过对桥梁桩基温度场及变形变化规律的研究,分析了以桥代路在高温高含冰量多年冻土地区的应用效果。研究表明:以桥代路的桩周冻土虽然需要较长时间才能回冻,但桩周冻土恢复热平衡后,可保持多年冻土的热稳定性,桥梁桩基的变形量微小,且稳定可靠。作为一项前瞻性研究,为青藏高速公路建设储备了技术资源,并指导了G214线高速公路的设计。对多年冻土地区的高速公路设计、施工具有重要的意义。     

青藏铁路多年冻土区桥梁桩基础施工技术

青藏铁路多年冻土区桥梁桩基础施工的关键是最大限度减小桩基础施工过程中外界热量对桩周多年冻土的扰动，同时确保桩基混凝土强度的增长。针对青藏铁路多年冻土区的特殊气候和地质情况，介绍桩基础施工技术和施工中应注意的问题。     

冻土地区桩基础施工热稳定性分析

针对多年冻土地区桩基施工中水泥水化热对桩周温度场的热扰动问题．进行考虑相变的三维非稳态热分析,通过有限元模拟计算,得出随时间变化桩周温度场变化规律及不同深度处随时间变化沿径向桩基温度场变化规律。结果表明：混凝土水化热对桩周围土体的热扰动大而且时间长,应采取措施减小混凝土水化热,从而达到减小冻土区桩基热扰动问题。     

循环荷载下混凝土单桩-冻土流变效应试验

为明确冻土地区混凝土桩基在循环荷载作用下桩土流变效应对桩端位移、桩端阻力以及桩侧冻结应力的影响,利用在冻土中的混凝土模型桩顶端施加正弦波循环荷载的方法,包括改变循环荷载大小、加载频率和冻土温度,开展了循环荷载下桩土流变效应的研究.结果表明:循环荷载大小、荷载频率及冻土温度是影响混凝土单桩-冻土流变效应的主要因素;冻土流变效应的存在,致使桩侧冻结应力随时间推移而降低,而桩端阻力逐渐变大;荷载频率增大,桩侧冻结应力也随之变大,而趋于稳定的时间较短;温度升高,桩端位移就越大,桩侧冻结应力越小,其趋于稳定所需时间也较长;对于多年冻土区桩基础,在设计及运营中应尽量保持及降低冻土的负温,降低荷载频率.     

冻土地区桥梁桩基冻结强度试验研究

该文通过木桩、钢管桩及混凝土桩三种模型桩模型试验,研究了恒定负温度下桩基受竖向荷载作用下,温度、含水量、土颗粒组成、基础材料分别对冻结强度的影响,探讨了冻土中桩—冻土体系荷载传递机理,以期为冻土地区桥梁设计和施工提供参考。     

冻土层上限下移对桥梁桩基轴向承载性能的影响分析

在气候变暖和人类活动的共同作用下,多年冻土层上限逐渐下移.现依托青海某高速公路上的一座中桥,在不同冻土层上限位置方案下对其桩基轴向承载性能进行数值模拟,通过将模拟计算出的桩基轴向承载性能指标进行对比分析,得到多年冻土区桥梁桩基轴向承载性能指标随冻土层上限下移的变化规律.其成果可为多年冻土区桥梁桩基的设计、施工与加固处理提供一定参考.     

多年冻土区灌注桩的人工冷却试验研究

多年冻土区灌注桩修筑过程中，混凝土携带的热量和水化热会对周围冻土产生强烈的热扰动，由于基础在回冻前承载力非常小，因此桩基的快速回冻已成为该地区基础设施建设中备受关注的问题。为解决该问题，创新性地提出人工冷却法在多年冻土区灌注桩中的应用，以实现基础的快速降温和回冻，并在青藏高原北麓河进行现场人工冷却灌注桩试验。试验结果表明：人工冷却降温效果显著，试验进行到第2天，基础周围土体温度已经降至天然场温度以下；随着冷却试验的继续进行，基础和周围土体的温度会进一步降低；人工冷却有效降低了土体温度，并增加了桩基周围土体的冷储量，冷却试验结束后的第7个月试验桩的平均界面温度为-0.6℃，无冷却措施桩对应的平均界面温度为-0.37℃。承载力计算结果表明：人工冷却可以快速、大幅提高桩基的承载力，通过该措施的应用，试验桩的承载力可提高至2 231 kN，而无冷却措施桩对应时刻的承载力仅为549 kN；该措施有效缩短了冻土区灌注桩施工的后续等待时间，经过人工冷却的桩基承载力很高，冷却结束后即可进行上部荷载的施工。人工冷却可作为冻土地区桩基快速施工中的一种重要方法和有效途径，其不仅能够解决灌注桩对冻土产生热扰动这一难题，还能够有效缩短工程的建设周期，具有很高的工程应用价值。     

基于高应变动测法桥梁桩基回冻后承载力试验研究

在大兴安岭岛状多年冻土地区浇筑了试验桩,桩基回冻后进行了高应变动测试验,测出了桥梁桩基承载力。试验结果表明,桩—土力学模型参数经修正后计算曲线与实测曲线拟合较好;高应变所测的承载力与静载试验结果较接近,两者的差异约为5.7%。本研究可为类似冻土条件下的桩基设计及承载力检测提供理论依据。     

考虑桩与冻土相互作用的单桩轴向静载数值分析

依据弹性地基梁的基本理论,提出了冻土弹簧刚度的计算方法,依托格尔木多年冻土桩基试验场试验桩,采用ANSYS中的实体单元和弹簧单元模拟桩与冻土的相互作用,基于“m”法建立了单桩桩土空间体系的有限元模型,进行轴向静载分析,有限元计算结果与实测值吻合较好,并与RANDOLPH法进行了比较。结果表明:文中提出的土弹簧刚度的计算公式能更好地反映多年冻土区桩土的相互作用效应,证明了该文方法的可行性。最后通过参数分析,给出了格尔木多年冻土区试验桩地质条件下单桩影响半径系数的取值范围,讨论了“m”值及配筋率对单桩Q-S曲线的影响。     

青藏公路高温冻土区沥青路面下土体热动态分析

利用青藏公路多年冻土区温度的监测资料,分析了高温冻土区普通路基下冻土的热状态及其人为上限的演变特征,并与自然地表下的变化特征进行对比。结果表明:1)沥青路面近地表温度年增幅明显大于自然地表的温度年增幅;2)与自然地表下相比,沥青路面下深部(h>6m)土体具有较小的温度梯度,对外界热扰动敏感;多年冻土温度逐年升高,不利于路基的长期稳定;3)高温冻土路基下浅部土体,冻结期明显小于融化期。融化期时间提前至3月底4月初,而冻结期开始时间与自然地表下均为11月底;融化深度大于冻结深度;4)沥青路面下多年冻土人为上限逐年下降,下降速率快于多年冻土天然上限下降速率,并且在多年冻土顶板上部已经形成贯通的融化层,融化层厚度逐年加厚。     

山区陡峭地形桥梁基础人工挖孔桩施工

山区高速公路广梧十四标三处桥梁桩基数量众多,地形条件复杂,工期要求紧迫,桩基成孔采用人工挖孔桩施工。该人工挖孔桩施工工艺值得在山区陡峭地形条件,桩基数量多等条件下推广使用。     

超长岩溶桩采用全套管全回转施工关键技术

岩溶发育地层桥梁桩基通常采用冲击钻或旋挖钻施工，在钻孔过程中穿过溶洞地段时，极易发生漏浆、塌孔、卡钻、埋钻等情况，需要反复回填黏土、片石或混凝土进行复钻，在混凝土灌注过程中溶洞地段护壁受到桩身混凝土压力易被冲开，造成桩体混凝土突然流失，导致桩身夹泥、断桩等质量事故的发生。岑大公路定川江大桥主跨3号和4号墩桩基位于复杂岩溶区，设计桩径?2.0 m,桩长最深达到118 m,若采用常规冲击钻施工方法，反复充填复钻造成施工成本增加，成孔周期长，不能满足工期要求。采用全套管全回转与旋挖钻组合施工工艺，具有安全性能高、钻进速度快、成桩质量可控等特点，能有效保证施工工期。     

大兴安岭人工冻土抗压抗剪强度试验研究

冻土的抗压强度与抗剪强度是计算多年冻土区冻土地基的极限强度以及计算受外界荷载作用时冻土体稳定性的依据。为研究中国大兴安岭多年冻土区典型土样在负温条件下的力学性质,通过对大兴安岭多年冻土区典型土样在不同负温、不同含水率条件下进行抗压强度和抗剪强度试验,基于试验结果进行分析得到:冻结土体抗压强度随含水率的增加呈现出先增大后降低的变化规律,随着温度的下降而增大;冻结土体的粘聚力c和内摩擦角φ随着含水率的增加而减小,随着冻结温度的降低而增大;在相同负温条件下,大兴安岭多年冻土区低液限粉土的抗压强度与抗剪强度大于低液限粘土,低液限粉土单轴抗压强度在含水率为19%左右时达到最大,低液限粘土单轴抗压强度在含水率为22%左右时达到最大,且其二者的内摩擦角均小于25°。     

隔离桩施工对邻近高铁高架桥桩基的变形影响分析

盾构穿越邻近桥梁桩基时通常采用隔离桩作为地基主动加固措施,但当隔离桩与既有桥梁桩基相距较近时,隔离桩桩基施工会对桥梁既有桩基产生影响,因此有必要对此进行分析。依托杭州地铁1号线下穿沪杭高铁余杭南站高架桥工程,结合现场实测数据对钻孔桩和旋喷桩施工引起既有高架桥桩基的变形进行分析。研究表明:钻孔桩施工对桩基水平位移影响很小,对沉降影响较大,现场实测最大沉降为0.94mm;钻孔桩完成后,旋喷桩施工对桩基水平位移和沉降有一定影响,现场实测桩顶最大水平位移为0.5mm,沉降为0.6mm。因此,在施工过程中应严格控制施工速度等参数,加强监测以减小隔离桩施工对既有高架桥桩基的影响。     

新建桥桩施工对既有设施结构桩基础的影响分析

新建桥梁桩基施工过程中会扰动桩周土体,使周围土体和既有设施结构桩基础发生相互作用,严重者将导致既有设施结构桩基随之发生移动和变形,从而引发重大安全事故。采用三维有限元方法,对某新建桥桩的施工过程进行模拟计算,研究在各步序施工条件下新建桩基施工对周围土体变形的影响,并分析了新建桩基各施工步序对既有排污管道桩基础与既有桥梁桩基变形的影响。结果表明,在充分考虑新建桩基施工对周围土体扰动的情况下,对既有设施桩基的变形影响有限,均在现行规范控制标准内。     

岩溶区摩擦桩桩长优化设计方法及其应用

为优化岩溶区桥梁摩擦型桩基的设计计算,针对湖南省衡桂高速公路沿线岩溶区部分桥梁采用的摩擦桩进行桩长优化分析与计算,基于桩端不同的支撑条件与模型给出了2种不同的桩长计算方法,同时也给出了桩端嵌岩深度的优化确定方法。工程实例对比分析表明：与原设计方案相比,除极少部分桩的桩长保持不变或略有增加外,大部分桩的桩底标高得到提升,相应的桩长明显降少,达到了方便施工、缩短工期及节约成本等目的。     

高纬度多年冻土区路基工后温度变化规律研究

为掌握大兴安岭多年冻土地区路基工后温度变化规律,选取中俄原油管道漠大线林区伴行路典型多年冻土区路基断面,采用DS18B20温度传感器对建成通车后的路基进行为期两年的温度监测,分析研究路基温度变化、冻土年平均地温、冻土上限变化和冻土温度阴阳坡差异。结果表明:路基范围内各测温点不同深度温度随着气温发生年周期性变化,路基浅层温度变化频繁,随着深度增加,路基内温度变化幅度逐渐减小;不同深度土层最低值或最高值温度出现的时间并不一致,下部土层最低值或最高值温度出现时间明显滞后于上部土层;路基冻结时间自11月份开始,至次年的4月中旬随着大气温度的上升开始融化,冻结时间持续5个月左右;多年冻土为热极不稳定冻土类型,且在上覆路基的影响下,多年冻土产生了严重的退化现象,路基下多年冻土的年平均温度升高;在阴阳坡效应的影响下,大气温度对阳坡面路基下地温深度的影响大于阴坡面,阳坡面路基下多年冻土的年平均地温大于阴坡面,阴坡面路基下多年冻土融化时间比阳坡面的少30 d左右。研究结果旨在更有利于我国大兴安岭地区多年冻土路基稳定性问题的进一步研究,为该地区道路工程建设和维护提供参考资料。     

青藏公路空间效应与多年冻土区公路修筑技术

青藏公路由北向南纵贯青藏高原腹地,昆仑山唐古拉山间平均海拔4500 m以上,在沿线700多km范围内广泛分布有全球独一无二的以高海拔高温为主要特征的多年冻土。从多年冻土地区公路空间效应所包括的路基尺度效应、沥青混凝土路面结构效应、路基非对称变形效应3个方面入手,针对多年冻土地区公路路基、路面、桥梁、生态保护等主要工程对象,采用理论模拟、室内试验与实体工程检验相结合的方法,开展路基稳定、路面耐久、桩基安全、生态恢复等关键技术研究。结果表明,多年冻土地区公路空间效应是随时间变化的过程,公路冻土工程的稳定性、耐久性与空间效应密切相关,特殊路基结构与针对性的冻土工程措施是提高公路使用寿命和品质的有效解决途径。     

入模温度及水化热对灌注桩桩周冻土热影响试验分析

为研究混凝土入模温度、水化热对桩周冻土带来的热影响问题,以共玉公路查拉坪大桥桩基作为原型,设计了室内模型试验,研究了入模温度、水化热对冻土的热影响规律。研究结果表明,入模温度的影响时间为0~100min,200~300min为水化热影响期,入模温度对冻土的热影响程度大于混凝土水化热。入模温度最大影响范围是3倍桩径,1倍桩径以内为入模温度主要影响区,1~3倍桩径为入模温度和水化热共同影响区,3倍桩径以上为水化热影响区。入模温度及水化热在深度上影响范围是70~150cm,70cm以上冻土温度受外界环境影响较大,150cm以下冻土温度受下边界条件影响较大。     

桥梁钻孔灌注桩断桩处治及预防措施探讨

介绍在高速公路桥梁桩基断桩处治中应用人工挖孔桩技术接桩的施工过程,并提出预防钻孔灌注桩施工出现断桩的有关建议。