以传热学为基础，结合川藏铁路沿线冻土区某桥梁工程实例，确定边界条件与模型计算热力学参数。通过有限元软件建立三维数值模型分析求解，绝热温升的数值模拟计算值与公式理论计算值相吻合，研究了低温环境下桩基浇筑完成后桩土温度场的演化规律，分析并探究了温度应力的成因及其控制措施，以改善桩基的工作性能。结果表明：在混凝土浇筑完成前期，受水泥水化热的影响，桩中心温度明显高于同一深度桩壁温度，桩内外温度差引起温度应力，即在桩表面出现拉应力、桩中心出现压应力；但地面以上桩基部分出现了拉应力大于混凝土允许抗拉强度的状况，为此在桩顶处设置5 d、1℃的保温措施，温度应力明显改善，有效防止了桩基冻裂发生。研究成果可为类似工程设计及施工提供借鉴。

为了分析高海拔地区多年冻土区桩基受冻结力恢复过程影响的承载力特征，以青海省某公路工程桥梁钻孔灌注桩桩基础为研究对象，应用现场静载试验手段获得桩基础的荷载-沉降曲线，分析桩基的荷载传递特性。结果表明，土体温度场受桩基施工扰动影响明显，随着施工时间的增长，土体逐渐回冻，并可以将土体进行温度区间划分，在4m以上土体，其温度基本维持在0℃以上，在3m以下土体，其温度处于0℃以下，具备冻结力；施工完成10d桩基础与30d桩基础的桩顶荷载位移曲线呈现大致相同的变化规律，均可以划分弹性阶段、弹塑性阶段、塑性阶段以及卸载阶段；由于冻土冻结力的存在，桩基础的极限承载力得到显著提升，增幅达到25%。

多年冻土地区钻孔灌注螺纹桩是一种新型桩型，研究其竖向承载特性，对其推广应用具有重要价值。基于室内模型试验验证数值方法，并通过数值模拟，研究其承载力组成模式并与广泛使用的普通钻孔灌注桩比较，最后提出多年冻土区钻孔灌注螺纹桩单桩承载力估算办法。研究表明：多年冻土地区钻孔灌注螺纹桩90%承载力来源于桩侧混凝土与冻土机械咬合作用，多年冻土的抗剪强度决定桩基承载力，季节活动层对其承载力影响很小，桩体承载力全年稳定。多年冻土地区钻孔灌注螺纹桩桩侧螺纹与土体咬合，通过轴力计算的等效摩阻力远大于常规灌注桩与冻土间的冻结力。多年冻土地区钻孔灌注螺纹桩达到极限承载力后桩侧塑性区连通，桩周土体剪切破坏，使用改进公式计算单桩竖向承载力在工程实践中可以有效估算单桩承载力设计值。

首先提出了研究冻土区钻孔灌注桩周土体温度状况及回冻过程具有重要实践意义,然后对描述其物理现象的控制方程进行简单说明,最后运用有限元软件对其进行数值模拟,并与昆仑山试验场数据进行对比验证,以期该方法能够用于桩周土体温度状况及回冻过程预测。

多年冻土区钻孔灌注桩基础施工带来的热扰动削弱了桩基础的早期热稳定性,降低了桩基承载力。通过早期热稳定性影响因素、热稳定性对承载力的影响及其改善措施三个方面对钻孔灌注桩基础早期热稳定性的研究现状进行归纳总结。研究表明:首先,多年冻土区钻孔灌注桩基础具有热扰动范围大、回冻时间长的特点,其中水化热及胶凝材料、入模温度、成孔方式作为主动影响因素是热扰动的主要来源,桩基特征及冻土工程地质条件作为间接因素也对早期热稳定性产生次要影响;其次,钻孔灌注桩热扰动显著降低了桩基早期的承载力,延缓了上部结构施工时间;在削弱桩基早期热扰动方面,人工制冷、热管等措施具有良好的加速回冻效果。基于桩基承载力与冻土地温的密切关系,未来还需进一步定量评估冲击钻成孔施工方式、灌注桩施工季节、群桩设计参数对桩基早期热扰动的影响,深入认识早期热扰动作用下桩基承载力的变化规律、设计荷载与冻土蠕变的关系及其对工期的影响,并研发施工更加便利、效果更加显著、适用范围更广的低水化热胶凝材料和钻孔灌注桩控温措施,有效提高钻孔灌注桩早期的承载力。

当前随着公路桥梁施工的快速发展,往往对工程的工期都要求较为严格,而且在我国北方地区冬季较为寒冷,许多时候为了赶工期,往往处在土还没有完全化冻就开始进行施工。这样就需要充分的考虑到冻土区对于施工的影响。在进行桥梁施工时,需要应用钻孔桩施工技术来进行施工,这样就需要采取适当的防冻胀原理,从而避免因冻胀而对桥梁在使用过程中所造成的损害。现分析冻土区钻孔灌注桩施工的设计原则,并进一步对季节性冻土区钻孔灌注桩施工的工艺和方法进行了阐述。

多年冻土地基由于大直径钻孔灌注桩桩身混凝土水化热造成桩周冻土融化,而桩体混凝土灌注初期桩土体系不具备冻结强度,导致钻孔灌注桩初期承载力很低。研究低温多年冻土地基大直径钻孔灌注桩未回冻状态的承载力和变形性质,可为工程施工工期安排提供技术依据。结合青藏铁路索南达杰特大桥工程进行低温多年冻土大直径钻孔灌注桩地温测试及现场静载试验,为此设置桩土界面测温孔（SB）、桩侧测温孔（SC,距离桩壁30 cm）以及未受施工扰动的基准地温孔（JZ）。获得夏季灌注桩混凝土入模温度为11℃,不同龄期桩土体系的地温分布,并分析桩土体系的回冻过程。测试数据表明:混凝土灌注完成30 d以后,桩顶至地表下2 m为正温,地表下2 m到桩底桩身表面均为负温,在-0.43℃-1.26℃范围内变化;灌注50d以后,桩土界面地温逐渐降低,为-1.0℃-1.85℃,与未受扰动天然地基地温相比,桩土体系尚未完全回冻。同时进行不同地温条件下基桩的现场静载试验,分析竖向承载力、变形及桩侧摩阻（或冻结力）分布特性。当加载到最大荷载（7 600 kN）时,桩顶竖向位移达到4.93 mm,卸载后未...

利用声波透射法对冻土地带和非冻土地带钻孔灌注桩的完整性进行检测,检测结果表明这两种地质条件下桩的成桩质量都很完好,但在冻土条件下桩的脉冲波出现了波幅下降。经过分析,出现这种问题的原因主要是由于受冻土地带的温度影响声测管外壁附着一薄层泥皮,使得脉冲波在传递时出现衰减现象,但是并不影响桩的完整性。

为检测冻土地区某公路工程中冻土桥钻孔灌注桩的成桩质量,综合考虑施工条件和工程水文地质的影响,分别利用声波透射法和低应变反射波法对基桩的桩身完整性和桩长进行检测。通过对两种方法的检测数据进行对比分析,综合评定基桩的成桩质量,并评定两种检测方法在该工程的适用性。

在多年冻土地区,桥梁一般采用钻孔灌注桩基础。但由于地基的冻融作用影响,会产生各种工程病害,包括在钻孔灌注桩施工过程当中。选用合适钻机减少施工扰动,使用低温或负温水泥混凝土确保多年冻土地区桩基质量,且密切注意回冻时间长短,保证后续工序施工质量。