浅谈寒区桥涵基础的冻害与防治__集群智慧云科服

摘要：本文简要介绍寒区桥梁的常见冻害现象，及其产生的原因和防治的措施。
　　关键词：冻胀力，温度，含水量
　　在北方寒冷季节性冻土地区修建桥涵工程，如不采取相应的防治冻胀措施，易出现桥涵基础的冻害。常见的“罗锅”、“耍龙”便是桥涵冻害的典型特征。严重地影响了正常交通，危害了人民生命和财产的安全，给国家造成经济损失。
　　一、桥梁常见冻害
　　钢筋混凝土桩基础冻拔、墩（台）基础整体上抬并伴有倾斜、墩台横向拔断或剪断而产生裂缝、桥台翼墙倾斜与断裂等。
　　二、导致冻害的原因
　　地基土由于自身冻结体积膨胀而对桥梁墩台及基础产生作用力，即冻胀力，正是冻胀力的作用致使上述冻害现象的发生。
　　根据冻胀力对结构的作用方向和结果不同，将其分为三类：切向冻胀力、水平冻胀力和法向冻胀力。
　　切向冻胀力垂直于冻结锋面，平行于基础或结构的侧面作用，对基础产生上拔力，是对基础影响最大的冻胀力。
　　水平冻胀力垂直作用于基础或结构的侧面，对基础或结构产生水平方向的挤压作用或推力。对于实体结构，水平冻胀力自相抵消，对结构的影响很小。对空心结构或单向作用有水平冻胀力的结构要考虑水平冻胀力的影响。
　　法向冻胀力垂直于冻结锋面，直接作用于基础的底面，对结构产生上举的力。法向冻胀力对基底置于冻结区的浅基础影响较大，对基底置于冻结区以下的基础无影响。
　　三、影响冻胀力的主要因素
　　基土的冻胀性与冻胀力之间的关系十分密切，它是影响冻胀力的诸因素综合的反映。基土冻胀性强的，冻胀力大；基土冻胀性弱的，冻胀力小。而土的冻胀性与土质、土中含水量、地下水和土温等因素有关。
　　在相同的水分和温度条件下，粗颗粒的粗砂、砾石土等冻胀力小，以致接近于零；而颗粒最细的粘土，其冻胀力也不大，唯独粒径适中的亚粘土和亚砂土，冻胀力值最大。
　　在相同的土质和温度条件下，土中含水量是影响冻胀力的主要因素。含水量大，冻胀力大；反之，含水量小，冻胀力也小。冻前地下水位越高且下降速率慢，基土冻胀力越大。
　　冻土温度对冻胀力的影响很大。土温降到冻结温度时，冻胀力便开始产生。随着土温降低，冻胀力增长。并且，气温缓慢下降时土的冻胀较气温急剧下降时来得显著。
　　四、桥涵基础冻害防治措施
　　（一）改善土的冻胀性
　　土的冻胀性是影响冻胀力的重要因素，为此改善土的冻胀性是减小或消除冻胀力的重要手段之一，主要方法是改善土质、减少负温度和水的影响。
　　1.换填土
　　（１）换填砂
　　对于厚度小于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，换填深度至最大冻深。
　　（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，使用效果较好的一种方法。
　　（３）换填沥青砂（卵石）
　　在强冻胀和特强冻胀地基中，桥涵基础可用换填沥青砂（卵石）的方法防治冻害。由于沥青是一种憎水物质，即在低温状态下也成塑性状态，因此沥青砂（卵石）是一种较好的防冻性材料。
　　2.采取保温措施，用各种保温材料，如雪、水、炉渣、锯沫、硬质泡沫塑料、浮石混凝土等覆盖在基础表面，使之在基土中造成水平方向温度梯度，从而减小冻深，以达到减轻或防治冻害的目的。
　　硬质泡沫塑料导热系数小，保温效果好，且强度高、不透水。国外如加拿大、美国、瑞典等国用硬质泡沫塑料铺砌在基础下面，作绝缘防冻基础。