多年冻土地区路基施工技术浅析

多年冻土地区路基施工技术浅析

摘要:首先分析多年冻土的冰害特点以及冰害的种类，并从路基施工角度，对多年冻土病害的处理方法进行简要介绍，并着重强调多年冻土地区路基施工的注意事项。本文介绍了多年冻土的概念以及对公路路基的影响，分析并阐述了多年冻土地区修筑路堤和路堑的施工技术和注意事项。

关键词:多年冻土；路基；路堤施工；路堑施工

0.概述

冻土是指温度为负温度或零温度并含有冰晶的一类土体。多年冻土按含冰量分类，可以分为少冰冻土、多冰冻土、富冰冻土、饱冰冻土和含土冰层五类。多年冻土的工程力学极不稳定，容易受到水体、土体温度的影响，在此类地区进行路基施工，要特别加以注意，并采取一定的技术手段，以保证路基的稳定和公路的施工质量。

多年冻土对土的物理、力学、水文地质、工程地质等性质有很大影响，在这一地区修路，尤其是修筑高级公路，一定要采取特殊办法与措施来对付这种影响。否则，由于开挖路基使含有大量冰的多年冻土融解，会造成边坡坍塌、路基沉陷、路面翻浆等。或因路基底冰丘、冰椎使路基膨胀，导致路基、路面开裂与变形；当冰丘、冰椎融解后，路基发生不均匀沉陷，造成公路路面更严重的破损。

1.路堤施工技术

多年冻土地区路堤施工要考虑到多年冻土地区的特殊性、复杂性，应根据冻土环境和现场冻土地质情况进行相关结构设计、相关调控地温的工程措施设计以及处理不良冻土地质现象的措施设计。由于现阶段成熟的相关施工技术规范还没有跟上，所以多年冻土区公路在设计阶段还应同时给出相应的关键施工技术要求，以保证冻土路基设计在特定的施工条件下达到预期的效果。

1.1关于路基设计高度的起算点

当路基设计高度经计算确定后，路基设计高度的起算点也是一个很重要的设计参数。由于地形条件不同，其起算点若选择不合适，同样可能引起路基失去其稳定性。因此，路基设计高度的起算点应以设计最安全为目标，也就是以地表至路基设计高度的最小距离的位置为路基设计高度的起算点。即路基通过地形平缓地表时，路基设计高度以路中心为起算点；路基通过地形横坡较大时，则应以地形较高一侧路面边缘所对应的地面点为起算点

1.2填料的选择与路基借土

多年冻土区筑路应尽量减少对冻土环境的破坏，应合理设计路基取土坑，不得在路基两侧随意取土。取土坑的位置依照地形、地质、地表排水条件确定，尽

量采用集中取土，以减少对多年冻土的热干扰。不论何种条件，均严禁采用推土机大面积推土填筑路基。取土坑的位置和开采深度应严格控制。取土前将表面的腐殖土集中堆积一处，然后划分取土坑，集中深挖取土。当取土完毕后，整平取土坑，再把腐殖土回覆在取土坑上，并在上面种植适宜的耐寒植物。

1.3地表排水系统的施工及养护维修

由于地表水的渗透是造成冻土融化、路基下沉的主要原因之一，因此整个排水系统应在施工过程中尽早开始，在路基主体完成的同时尽快完成。如有困难亦要先做好临时排水设施，以防雨季地表水对路基坡脚和边坡的浸泡、渗透及冲刷，造成融化下沉或路堑边坡溜坍等病害。

1.4厚层地下冰地段的施工

厚层地下冰地段，如填料为砂卵石等粗粒土，最好于秋季冻结前运到工点附近，于冬季施工填筑。这样低温填筑材料及基底一定深度内的负温能较长时间保持下来，对保护冻土及地下冰层有利。堆积的高于地面的砂卵石，由于已疏干了水分，冬季不会冻结。

1.5挡土墙的施工

由于在多年冻土地区施工挡土墙给多年冻土地基带来热量，含冰冻土的融化会给施工造成很多困难，为保证施工顺利进行，宜避开炎热的夏天，并应不间断作业，连续施工基坑并避免积水。在暖季施工，一定要防止基坑暴露时间过长。

1.6渗水暗沟的施工

渗水暗沟施工的有利季节在春融至雨季开始以前（约4～6月）。这段时间施工既可以减少冬季施工时的排水困难，又可避免雨季施工时可能产生的坍塌事故。在施工安排上，应组织力量快速施工，各个工序全面展开，相互衔接，逐段完成。切忌拖延过久，使基坑长期暴露，影响基坑边坡稳定，增加施工中困难，造成日后养护维修工作不应有的隐患。

2.路堑施工技术

路堑施工主要是厚层地下冰地段的施工，厚层地下冰地段路堑施工的最大威胁是融冻泥流，它不仅严重影响施工的进度，甚至使断面无法成型。

2.1施工前的准备

施工前的准备工作包括：施工组织设计、设立施工标记、修筑施工便道、划定取土地点和运土路线、机具材料队伍的准备等。

本环节应切实注意：

（1）准备工作完成之前，要保护好施工场地及其周围的天然植被，切不可贸然动土。

（2）注意施工场地的排水，凡在正式施工前可进行永久性排水设施施工的，应提前做好。

2.2路堑的开挖

路堑开挖宜采用机械化快速施工方法，集中力量迅速完成。其程序包括松土和清方两大部分。

2.2.1松土作业

①松土机松土开挖法省力省工，成本低，并能有效地控制开挖断面，是有效实用的开挖方法。但需配备马力大（184kW以上）且适于冻土开挖要求的松齿结构的松土机。

②钻孔爆破松土开挖法是当前比较灵活适用的开挖方法，可用各种成孔方式。但为加快开挖进度，应选用钻进速度快、功率大、又便于搬运的钻机。用深孔爆破或深孔药壶爆破方式均可。

2.2.2融沉

融沉多发生在含冰量大的粘质土地段。当路基基底的多年冻土上部或路堑边坡上分布有较厚的地下冰层时，由于地下冰层埋藏较浅，在施工及使用过程中，因原来的自然环境条件发生变化，使多年冻土局部融化，上覆土层在土体自重力及外力的作用下产生沉陷，造成路基变形。融沉主要表现在路堤向阳侧路肩及边坡开裂、下滑，路堑边坡溜坍等。

融沉现象一般以较慢的速度下沉，但有时也会经过一段时间的慢速下沉，有时突发大量的沉陷，并使两侧部分地基土隆起。产生的原因是路基基底由于寒冰量大的粘质土融化后处于过饱和状态，几乎没有承载力，又因为路堤两侧融化深度不同，使得基底形成一个倾斜的冻结滑动面。在外荷载的作用下，过饱和的粘质土顺着冻结面挤出，路堤瞬间产生大幅度的沉陷，通常称为突陷，这样的突陷将严重危及行车安全。

2.2.3回填作业

暖季开挖的路堑在清方成型后，应全段尽快一次回填，避免开挖堑面的长时间暴露。

2.2.4整平作业