Page 60 - 世界轨道交通杂志202002

TECHNOLOGY AND APPLICATION
高寒地区水害、冻胀地段电杆基础处理方法
高寒地区的水害、冻胀地段架设电
在 力架空线路，开挖基坑施工难度大
且存在安全隐患，冬天土层冻胀变形过大
而影响电力线路基础稳定性的事件时有发
生，虽然受到了有关技术人员的关注，例
如目前国内普遍采用的木箱防护法和机械
钻孔灌注桩基础法，其中木箱防护法造价
相对低廉，但使用期限短；机械钻孔灌注
桩基础法造价高，且受施工地形限制，大
型机械不能进入施工等因素影响，仍未有
较好的解决方法。若在高寒地区采用沉井
圈式基坑开挖方式将极大的增强电力线路
的基础稳定性。
冻土类型及对杆塔基础的影响
冻土是一种特殊的土体，其成分、
结构、热物理及力学性质不同于一般土
体。
季节性冻土：河谷、河漫滩、阶地
及沼泽地地下水埋藏浅的地段，最大冻结
深度范围内的粉土、粘性土粉细砂及中砂
具有冻胀性。
多年冻土：俗称水冻层，为高纬度
多年冻土，呈岛状分布，整体及层状构造
为非衔接性多年冻土。
冻土区埋藏较浅的活动层每年都发
生季节性的融化和冻结，在多年冻土上限
附近存在厚层地下冰及高含冻量的冻土
层，很容易受天然因素或人为活动的影响
产生下沉，这是多年冻土区地基变形和被
破坏的主要原因，因此也是在工程中解决
多年冻土融沉和不良冻土现象对杆塔基础
造成影响的重要依据。
冻土区还易造成杆塔基础冻胀，它
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技术与应用
不仅包括多年冻土以上的季节融化层，也
包括深季节冻土层，对于低温稳定和基本
稳定的多年冻土，其融化层厚度较小，且
双向冻结，冻结速度快，水分迁移小，
冻胀相对较轻；而对于高温不稳的多年冻
土，季节融化厚度较大，冻结速度慢，如
果有细颗粒土壤等补给水分,则发生较大
的水分迁移，从而产生严重的冻胀现象，
对多年冻土的融区及深季节冻土区，如果
地下水埋藏浅且有冻结敏感性土，则会产
生冻胀冻胀会造成基础的强度破坏，上
拔、下压倾覆稳定等问题。
高寒地区的应用背景
黑龙江地区由于雨雪丰富，冰雪融
化后形成的雪水经土壤渗透造成地下水位
较高，在哈牡电化改造工程铁路沿线存在
水害、冻胀地段较多，因铁路既有线施
工无法采取机械开挖，只能通过人工开
挖。且高寒地区基坑需开挖到冻土层以
下，12m电杆开挖深度至少需达到2.1m
图1：工艺原理图
◎ 姚迪
以上。首先在水害地段开挖基坑，人身安
全无法保障；其次由于基坑塌方人员反复
清理，工作效率低下；另外冬天因水害土
层冻胀变形过大造成电杆被顶起的情况时
有发生，供电安全存在隐患。
经现场探勘，同时征求运营单位运
行经验，协调施工单位形成如下处理方
法：加工制造直径为900mm，高度为
400mm，厚度为50mm的混凝土沉井
圈，在开挖水坑时，施工人员站在沉井圈
内进行施工，沉井圈由于自重会跟随基坑
开挖深度自行下沉，根据基坑水害的严重
程度调节使用沉井圈的个数。使用沉井圈
有效的避免了基坑塌方造成的危险，同时
也解决了人员清理塌方的时间。
水害基坑如使用原土进行回填，在
冬季土层冻胀变形过大，会将电杆向上顶
起，供电安全存在隐患。使用沉井圈在电
杆组立后，在沉井圈内换填片石、中砂或
粗砂并层层夯实，因片石、中砂或粗砂的
膨胀系数远小于土壤，可较好的解决冻胀
图2：现场施工图