冻土区桥梁群桩基础地基回冻过程的非线性研究

摘要：桩基础工程场地，会遇到不同类型的冻土，为保证冻土区桥梁或建(构)筑物的基础稳定和承载及变形要求，近年常采用钻孔灌注桩。本文结合具体的工程建设，就钻孔灌注桩的施工方法、混凝土浇筑后融化及回冻规律、桩侧冻结强度与桩周地温的关系、基桩的承载力与变形性质等展开研究。

关键词：冻土区、桥梁群桩基础、回冻过程、非线性研究

1、引言

我国冻土面积，占国土面积的22.4％、约210万km2。主要分布在黑龙江省和内蒙古北部，西藏的中部和北部，青海大部，新疆的帕米尔高原、天山山脉、阿勒泰，甘肃的祁连山区等。所谓冻土区，是指含有冰的土(岩)，而冻结状态持续二年及二年以上的区域我们称之为多年冻土区域。随着在冻土区工程建设的大规模开展，冻土地区现已成为人类生产生活和工程建设的场所。尤其是近些年来青藏铁路、青藏公路、西油西气西电东输和东北、甘肃、青海、新疆地区的工程建设，为冻土区桥梁群桩基础工程的研究提出了新的挑战。

2、冻土区桥梁群桩基础地基回冻过程研究的意义

20世纪初到现在，全球气温已上升2℃，据气象学家预测、在未来50年全球气温将上升2℃，冻土区桥梁群桩基础地基回冻过程越来越复杂。气温升高，造成冻土上限下降，必将对桩基础的正常承载造成危害。桩周土暖季融沉会对桩体造成负摩阻力，导致桩顶变形增大。由暖季进人寒季，又会造成季节活动层桩侧切向冻胀力的增大，会造成冻拔变形，同样会给上部结构造成危害。如何减小因冻土退化造成的对工程建(构)筑物的危害，是值得从技术层面解决的现实问题。

3、冻土区桥梁群桩基础工程的关键技术

冻土场地桥梁群桩基础设计和施工，应考虑地形、地貌、冻土类型、气温、地温、上限深度、潜水赋存等因素，通常采用“保护冻土”原则，即在使用年限内，始终保持人为上限以下的冻土处于冻结状态。衡量冻土热稳定性最重要的能量指标，是冻土的年平均地温，它的量值和变化是区域气候、气温变化在冻土层中最直接的响应。因此，必须首先确定大气环境的状态演变，并对冻土进行分带或分区，以确定设计及施工的适用原则。

多年冻土桩基础工程的关键技术，包括施工工艺、桩身材料性质、施工对桩周冻土的扰动、桩基础与桩周冻土的相互作用、桩周冻土融化与回冻规律、桩的承载性质、桩周冻结强度的取值与冻土性质、地温的关系等。本文中，主要结合具体的工程实践对钻孔灌注桩的施工技术、回冻规律及不同条件下基桩承载性状开展研究工作。