冻土路基施工工艺

浅析冻土路基的施工工艺

摘要：

随着青藏铁路的成功建设及开通使得冻土路基建设工作引起了，社会各界广泛的兴趣。本文简单介绍冻土的概念，特性及分类。分析多年冻土对路基的危害。并根据冻土设计原则，简单剖析冻土路基的施工工艺。

关键词：冻土；路基；施工工艺

公路作为一种构造物，主要承受风、雨、日照等自然因素的影响以及承载着交通运输工具荷载。路基是公路的主体，如同人类的骨骼它贯穿公路全线，并与沿线桥梁和隧道等相连接，同时路基还是路而的基础，它与路面共同承担交通工具荷载的作用，路面支撑依靠路基，没有稳固的路基也就没有稳固的路面。公路的好坏主要取决于路基的整体稳定性，足够的强度，足的水温稳定性。所以，路基整个公路建设的重中之重。而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。是公路路基建设的一大难点。

一、冻土的概念以及冻土的分类

凡是温度为零摄氏度或零摄氏度以下，含有冰且与土颗粒承胶结状态的土均称为冻土。冻土的形成原理是因为土壤里面含有水分，但温度降到零度或零度以下，土壤里的水分就会凝结成冰将土壤冻结，这样就产生了冻土。

(一)根据冻结时间冻土可分为两类

多年冻土又称永久冻土，指的是持续三年或三年以上的冻结不融的土层。多年冻土常存在地面下一定深度。其表层冬冻夏融，称季节融化层。多年冻土层顶面距地表的深度，称冻土上限，是多年冻土地区道路设计的重要数据。区的产物。季节性冻土土层冬季冻结，夏季全部融化，冻结延续时间一般不超过一个季节的称之为季节性冻土。冻土是为多相成分的复杂体系。冻土与未冻土的物理力学性质有着共同性，但因冻结时水相变化及其对结构和物理力学性质的影响，使冻土含有若干不同于未冻土的特点，因而对冻土路基工程除按一般地区的要求进行设计和施工外还要考虑季节性冻土

和多年冻土的特殊要求。

(二)按冻土的成因分为后生冻土层和共生冻土层两类

后生冻土层是土层堆积后形成的，特点是含冰量少，多为整体结构或层状结构，具裂隙冰；共生冻土层是与堆积土层同时形成的，特点是含冰量多，多为层状或网状结构。

二、冻土的基本性质

(一)冻土强度

冻土强度是指冻土抵抗破坏的能力。其值为在一定受力状态和

工作条件下，冻土所能承受的最大应力。根据荷载作用时间，分为瞬时强度、短期强度和长期强度。根据受力状态分为抗剪强度、抗压强度、抗拉强度、冻结强度和抗切强度。

(二)冻土融化强度

冻土融化时抗压、抗剪强度显下降，尤其是含水量大的冻土，融化后的内聚力使冻土变成具有高压缩性和稀释的土体，这也是多年冻土地区地基融陷的原因。

(三)冻土流变性

在外荷载作用下，冻土中的应力和应变随时间变化的特性称为冻土的流变性。冻土流变性是冻土的重要性质。它包括三个方面：

(1)外荷载为常量时，其变形随时间延长而继续发展的性能为蠕变；

(2)当应变为常数时，其应力随时间延长继续衰减的性能为应力松弛；(3)冻土的强度随作用荷载的时间延长而逐渐降低。

(四)冻土的冻胀、冻胀量、冻胀率和冻胀力

土中水冻结时相变成冰，体积增大9％，当土中水体积膨胀足以引起土颗粒之间相对位移时就形成土的体积膨胀，称为土的冻胀。土体在冻结过程中的冻胀变形量称为冻胀量。单位冻结深度的冻胀量，即冻胀量与冻结深度之比为冻胀率。

土的冻胀受到约束产生的力称为冻胀力。冻胀力大小与约束变形有关。按其作用在基础上的方向分，垂直冻结体面平行于基础侧面的冻胀力，称为切向冻胀力；垂直冻结体而且直接作用基础底面的冻胀力，为法向冻胀力；垂直作用于基础侧面的冻胀力为水平冻

胀力。

(五)冻土的融化沉陷

融化沉陷是冻土融化时所含的冰转化为水引起的下沉现象。这是由于在冻土中冰化为水，使冻土产生体积收缩和孔隙少，并使土的强度降低，由于土的强度降低，常常起路基的不均匀的沉陷。决定冻土融化下沉的因是冻土的颗粒成份、含水特征、温度状况及荷载大等。

三、多年冻土引起的不良地质现象

由多年冻土引起的特殊工程地质问题，主要有融沉、冻胀和冰椎冻胀丘、融冻泥流、热融滑坍、热融湖塘、沼泽湿地、厚层地下冰等不地质现象。融沉是指多年冻土融化，使建存多年冻土区的建筑物地基变形和破坏，主要表现为路基下沉、路基向阳侧边坡和路肩开裂及下滑路堑边坡溜塌等。冻胀是土体冻结时产生的最重要的物理一力学过程是因为水由液体变成了固体，体积膨胀增大而产生的，表现为地表的不均匀升高变形。伴随土的冻胀，在建筑基础表面将作用冻胀力，从而产生冻胀变形，严重时将引起路基的破坏。

四、多年冻土路基的施工

(一)冻土地区路基施工

1.准备阶段

施工前应核查沿线冻土分布、类型、冻土上限冰层上限、地面水、地下水以及有关其它如热融湖(塘)、冰丘、冰椎等不良地质路基地段情况。施工必须严格遵循保护冻土的原则，使路基施工后

仍处于热学稳定状态。路基原则上均采取路堤形式，尤其在厚冰发育地段，并尽可能避免零填或浅挖断面，以免造成重热融沉陷等病害，弱融沉或不融沉的多年冻土地区，路基施工可按融化原则进行。路基排水与加固除满足水力和土力条件外，还用考虑由于施工因素引起的热力变化，导致多年冻土层上层上限的下降。

2.填方路基

基底处理：如果原填方基底为含冰过多的细粒土，且地下冰层不厚可挖除并用渗水性土回填压实，再填路基；当基底为排水困难的低洼沼泽地段，基底部应设置毛细水隔离层低液限粘土最好，其厚度宜在路堤沉落后到高出原地面水面0.5m，当隔离层铺设完毕之后．在其上铺设反滤层(如砂砾、中砂)，若低洼沼泽地段生长有塔头草，可利用为保温层，另外多年冻土的施工最好提前进行，并颈加沉落度，使得在路面结构修筑之前路基沉降趋于稳定。

回填材料：一般采用设置取土场集中取土，汽车运输到场分层填筑，若在富冰冻土、饱冰冻土及含土冰层路段，确需要就近解决土源时，取土位置应距路基坡角 lore以外，斜坡地表路堤取土坑应设在上坡一侧，深度不超过当地冻土上限以上坡一侧，深度不超过当地多年冻土上限以上冻层厚度的 80％，同时搞好取土坑的排水，取土坑外露面亦采用草皮铺填，材料应选用保温隔水性均较好的细粒土，不准采用冻土块或草皮层及沼津地含草根的湿土填筑路基。碾压：碾压时要控制含水量不能超过最佳含水量2个百分点，成型后路床强度应符合设计要求，用不小于 20t的压