浅谈青藏铁路冻土区片石路基施工技术

浅谈青藏铁路冻土区片石路基施工技术

刘厚菊

（湖南交通职业技术学院，湖南长沙410004）

[摘要]本文介绍了青藏铁路格拉段的地质概况和冻土区片石铁路路基施工方法、技术要求及冻土区采用片石施工的效果。

[关键词]青藏铁路冻土区片石路基施工技术

青藏高原素有“世界屋脊”、“地球第三极”之称。举世瞩目的青藏铁路（格尔木至拉萨段，简称格拉段）地处青藏高原腹地，是世界上海拔最高，线路最长的高原铁路。青藏高原独特的地理位置、变化多样的地貌特征、严酷的自然环境和复杂的地质条件，使得青藏铁路建设面临多年冻土、生态脆弱、高寒缺氧三大难题。其难度举世无双，是一项极具研究性和探索性的宏伟工程，被誉为人类铁路建设史上前所未有的伟大壮举。

一．格拉段的地质概况

格拉段全长1142km,其中有965km线路在海拔4000m以上，有550km穿越多年冻土地带。多年冻土按其年平均地温Tcp可分为：高温极不稳定冻土区（Tcp≥-0.5℃）；高温不稳定冻土区（-1.0℃≤Tcp

<-0.5℃）；低温基本稳定冻土区（-2.0℃≤Tcp<-1.0℃）；低温稳定冻土区（Tcp≤-2.0℃）。气候的变化、温度场的变化、工程建设、车辆行驶以及开挖等人为扰动容易造成高温极不稳定冻土区和高温稳定冻土区的冻土上限发生变化，产生冻胀、融沉等不良地质现象。特别是高温极不稳定区和高温不稳定区的高寒冰量冻土地段（即富冰冻土、饱冰冻土和含土冰层地段），气候的变化、温度场的变化、工程建设、车辆行驶以及开挖等人为扰动会引起多年冻土的融化，产生融陷或融沉，极大地影响了铁路路基的稳定性。对于低温稳定区和低温基本稳定区的含土冰层，如果埋藏较浅且厚度较大时，也易受施工扰动和全球气温变暖的影响，一旦融化必将严重危害铁路路基的安全。为此，在这些特殊的施工区域必须采取相应的保护措施，避免暖季的热和寒季的冷传入路基基底，以保证路基基底多年冻土的自然上限基本稳定，从而提高路基的稳定性。实践证明：采取片石通风路堤和护道是保持多年冻土上限基本稳定的有效措施。

二．施工方法

1．原理

片石通风路堤是通过倾填片石层，人为的增加堤身的空隙度，使堤身存在不连续界面的块状堆积体，增强堤身、堤外热的对流传导。

在寒季，堤身温度高于堤外温度，根据温度梯度在垂直方向上的分布特征，堤外密度大的冷空气下降置换堤身内密度较小的热空气，促进堤身内热量的散逸，保证堤身内温度稳定；在暖季，堤外温度高于堤身内温度，地—气温度梯度逆转，抑制了冷热空气的对流，使堤身内温度处于稳定状态，有效地阻止了路堤底基层多年冻土的融化，保证了多年冻土路基的稳定。

2．施工方法及要求

⑴当填筑高度H ≥3．5 m时。首先对原地面进行碾压，达到验收标准后，填筑一层土拱，土拱自路基

中心向两侧设2%的排水横坡（或者根据地形设成单面坡），坡脚处的最小厚度不小于30 cm，并碾压到相应的密实度；再在土拱上从路堤两边坡脚外2．0 m开始向路堤中心码砌片石，片石粒径20~30cm，码砌片石2．0 m~3．0 m宽，中间倾填粒径20~30cm的片石；推土机平整后，再倾填粒径10~20cm

的片石，两倾填片石层的厚度不低于1．2 m；然后在片石层的顶部铺设20cm厚的碎砾石和20cm厚的中粗砂反滤层（碎砾石和中粗砂的级配要严格控制，防止碎砾石和中粗砂漏入片石层中，影响通风效果），并碾压到平整度小于2cm，密实度大于70%；最后再填筑土。

⑵当填筑高度2．5m≤H<3．5m时。施工方法和步骤同上，只是将1．2 m厚的倾填片石层改为1．0 m 厚的倾填片石层。

倾填片石通风路堤标准横断面图如下：

⑶当填筑高度H < 2．5m时，先应进行地基换填处理，挖除0．8m厚的天然地基，铺设20cm级配良好，质地坚硬的中粗砂，并碾压到平整度小于2cm后，再铺设0．06 m厚的聚氨脂板，并对接缝处的粘接质量进行检验，合格后再填土。

实践证明，采取片石通风路堤可以充分利用寒季和暖季冷热空气比重上的差异来维持多年冻土上限的热平衡，保持冻土上限位置或促使上限上升，是保护多年冻土路基稳定的有效技术措施。片石通风路堤应是寒区路基工程建设保护多年冻土区的常用工程措施之一。