片石通风路堤施工工法

片石通风路堤施工工法

一、前言

片石通风路堤是为解决多年冻土地段路基冻胀融沉问题，最早由俄罗斯科学家提出的通过路基填料来维持冻土上限热平衡的试验项目。中国铁路专家对冻土地区筑路技术研究已近40年，在青藏铁路二期工程的修建过程中，此项技术得到了广泛推广，其应用技术日趋成熟。

公司承建的青藏铁路XX标，位于唐古拉山口，全长8km，倾填片石地段2.145km，倾填片石总量约10万方。工程竣工后沉降观测分析：片石通风路堤保护高原高含冰量多年冻土效果良好，取得了良好的社会效益和经济效益，现总结形成本工法。

二、工法特点

1、倾填片石路堤施工法，片石间的大量孔隙能促进堤身热量散失，屏蔽热量摄入，提高基底冷空气藏量，有效维护高原多年冻土路基的稳定性，减少路基冻胀融沉。

2、施工设备简单，主要使用挖掘机、推土机、装载机、自卸车等路基施工常用设备，无需另购，筹措方便。

3、施工周期短，片石倾填既不受季节影响，也可以随同路基本体同步施工，可有效缩短施工时间。

三、适用范围

适用于高原高含冰量多年冻土区路基施工。

四、施工工艺

(一)、工艺原理

片石通风路堤是一种通过倾填片石来增加堤身空隙，改变路堤传热方式的结构。倾填片石层是一种自由堆积体，片石块径大、片石层孔隙率大，堤面与堤身的热传输，不仅可通过

片石接触传导热量，还可以通过片石间的空隙使片石层中空气与堤外空气对流传热。

片石通风路堤的混合热传输方式，促进了堤身热量的散失，屏蔽了热量摄入，提高了基底冷空气藏量，有利于维护基底多年冻土稳定。寒冷季节，由于气温低于堤身温度，堤外比重“大”的冷空气下降置换堤身空隙内比重“小”的热空气，加速堤身热量散失，降低了堤身和基底温度；温暖季节，太阳辐射加热路堤表面，外界气温高于孔隙内冷空气温度，堤内堤外温度梯度逆转，抑制了对流置换作用；同时堤内孔隙屏蔽，在堤表形成一层热幕，堤表热幕促使孔隙内空气相对静止，从而达到保护基底多年冻土的目的。

(二)、工艺流程

根据《青藏铁路多年冻土区工程设计暂行规定》和施工图设计有关规定：在高温极不稳定的高含冰量地段，路堤高度＞3.5m时，填筑1.2m厚片石层，当3.5m≥路堤高度＞2.5m时，填筑1m厚片石层，顶部填筑20cm厚碎砾石过渡层和20cm厚中粗砂反滤层，基底土路拱设2%的排水横坡，坡脚片石层厚度不得小于30cm。

片石通风路堤结构见图1，施工工艺流程见图2

图2 片石通风路堤施工工艺流程图

(三)、施工要点

１、施工准备

片石通风路堤施工主要材料为片石。片石选料要求强度不小于30Mpa，石料质地坚硬、表面洁净，无风化、水锈、裂纹，粒径控制在10~40cm，粒径在30~40cm间的片石不得超过5%，无级配需求。

2、基底处理

根据施工图纸设计尺寸测量放线，结合现场地质条件，清理、整平原地面，振动压路机碾压原地面，填筑部分土料，为大型车辆作业拓展作业面。对热融湖塘及低洼地段等软土地基还要视地表情况采取换填等加固处理措施。

3、基底土拱填筑

基底土拱按照设计要求先行施工土拱，土拱填筑采用细粒土，土路拱坡脚最小厚度不得小于30cm，顶面设不小于2%的排水横坡。

4、倾填片石

材质、粒径符合标准的片石进入作业面后，通过人工配合机械堆码成高1~1.2m、宽2m 的片石通风面，做成1：1.5的边坡。为满足表面观感效果要求，尽量挑选大面平整、洁净、高质量的片石进行边坡堆码。

人工堆码边坡完毕后，分格划线，确定片石填筑虚铺厚度，用挖掘机进行堆料，禁止推土机推料，防止压坏片石。人工配合挖掘机整平表面，减少缝隙。倒退施工，以减少上部施工的碎砾石进入片石层内部。

４、过渡层、反滤层施工

片石层填筑经检查合格后，进行碎砾石过渡层和中粗砂反滤层施工，过渡层、反滤层填筑厚度分别为20cm。碎砾石铺填前铺设彩条布等介质物，并伸入至护道顶面30cm，过渡层

填筑要前进施工，自卸车就近卸料后推土机推平，防止填料滑入片石层，填塞片石空隙，引起通风不畅，待碎砾石过渡层施工后紧跟着中粗砂反滤层施工，工艺要求与碎砾石层基本相同，施工完毕后进行检查验收。

5、片石层、过渡层、反滤层验收合格，进行上部路堤填筑，同一般路堤填筑操作要求。

五、机具设备

主要机械设备见表1

表1 主要机械设备

六、劳动组织

采用两班作业制施工，劳动组织见表2

表2 劳动组织表

七、质量控制及技术标准

1、片石通风路堤施工执行《青藏铁路高原多年冻土区工程施工暂行规定》、《青藏铁路高原多年冻土区路基工程质量检验评定及验收标准（试行）》有关规定。

2、按照目标及系统控制原则建立质量保证体系，在施工过程中始终围绕质量控制目标

进行检查。质量控制项目、标准见表3

3、严格控制片石粒径，禁止使用粒径小于10cm或表面锈蚀、风化片石，粒径超过40cm 的片石，必须破碎处理。

表3 质量标准

八、安全注意事项

本工法除执行路基施工有关安全规则外，还应注意以下两方面：

１、片石施工会引起石渣飞溅和棱角碰撞等事故，所以施工人员必须戴安全帽及手套。

２、施工完成的路段应及时施作上部路堤以防止雨雪水进入路基底层，破坏路堤。

九、效益分析

１、经济效益

片石通风路堤较以桥代路施工节约资金约25~30%，工期缩短约1/3。

２、社会效益

片石通风路堤施工最大限度地减少了高原多年生长植被破坏，环境保护效果明显优于桥涵结构物。

十、工程实例

中铁十七局集团二公司承建的青藏铁路17标DK1405+000～DK1407+145段片石通风路堤