3高原多年冻土区路基施工工法

高原多年冻土区路基施工工法

GGG（京）A2003-2008

柴金存张玉峰夏孝畲张满儒祁鹏

（安通建设有限公司四川武通路桥工程局）

1前言

在我国，多年冻土分布面积约全国面积的22.4％。而青藏高原多年冻土带又是全球公布最大、海拔最高的多年冻土地区。青藏公路自格尔木至拉萨全长约1150Km,其中760Km路段由北向南穿越青藏高原腹地多年冻土地区。由于多年冻土有融沉性、冻胀性、冰（水）害等工程特性，而气候升温和工程活动引起的多年冻土退化导致的工程病害一直伴随着青藏公路整治改建的全过程，长期的工程实践表明，多年冻土区公路成败的关键在路基工程。

2工法特点

2.1 全部机械化施工，全线分区段平行作业，区段内流水作业，提高工程进度。

2.2 利用此工法施工，通过对关键技术的控制，可控制工程质量。

2.3 通过试验检测和观测，实现控制质量目的。

3适用范围

本工法适用于大片连续多年冻土区和岛状多年冻路基工程

的施工。

4工艺原理

4.1多年冻土的力学特性

4.1.1未冻土转化为冻土时产生体积膨胀

在冻土的形成过程中，当温度降低到土体的冻结温度以下时，水份向正在冻结的土体中迁移并发生相态变化逐渐缓慢直至消失。在这个过程中，土体中的液态水凝固并以冰的形式田中到土颗粒间隙中，当土体中水相态变化的体积膨胀足以引起土颗粒之间的相对位移时就引起了土体的冻胀。

4.1.2冻土相对于未冻土体的物理力学性质发生改变

冻土的强度和变形特性与未冻土体的最大差别在于冻土中冰的存在，冻土的力学特性一定程度上取决于冻土中冰的力学特性。通过以往研究经验和室内模型试验，冻土的抗压强度和抗剪强度相对于未冻土体有较大的提高。

4.2冻土路基施工原理

4.2.1保护多年冻土

所谓保护多年冻土施工方案，就是要有效的采取综合保温措施并使路堤填高大于最小临界高度，使成型后的路基基底人为上限控制在一定深度内，保护路基下多年冻土不融化，以确保路基稳定。

4.2.2破坏永冻土

所谓破坏多年冻土方案，就是在路基建成后允许路基下地基

中的多年冻土全部或部分融化。在岛状永冻土的外边缘，永冻土层厚度很薄，且公路路基与岛状多年冻土外边缘交界处多为零填、低填（填高≤1.5m）、浅挖等地段，因此采用破坏永冻土的方案非常适合。

5施工工艺流程及操作要点

5.1施工工艺流程图

图5.1 多年冻土地区路基填筑施工流程图

5.2 施工流程

高原多年冻土地区路基施工作业应按标准化、程序化进行，路基填筑过程分为三个阶段、五个区段、八个流程。

三个阶段：准备阶段、施工阶段、竣工阶段

五个区段：填土区、晾晒区、平整区、碾压区、检验区

八个流程：施工准备→基底处理→分层填土、晾晒→摊铺平整→碾压夯实→检查签证→路拱整修→整坡护坡。

5.3 关键技术及操作要点

保护多年冻土施工方案；破坏永冻土方案；深挖路堑的施工方案。

5.3.1 保护多年冻土施工方案

连续多年冻土具有区域大、冻土厚度厚等特点，所以，路基施工时以保护好多年冻土层为原则。所谓保护多年冻土施工方案，就是要有效的采取综合保温措施并使路堤填高大于最小临界高度，使成型后的路基基底人为上限控制在一定深度内，保护路基下多年冻土不融化，以确保路基稳定。具体内容如下：

1 施工季节的选择：安排在融化季节进行施工，施工中采取快速分修的施工方法，全线分区段平行作业，区段内流水作业，这样既保证了工程进度，又避免了因冻层暴露太久、冻土上限下

降而引起的路基沉陷破坏。

2 路基底面上和整个公路用地范围内从路基中心算起50～100m 范围内保持植被不破坏，其作用是隔热、保护冻土和减弱地表水的下渗。

3 路基第一层填方作业时，采用端部卸土的方法进行填筑（滚填），汽车、拖拉机等带轮子的设备在前面尚未铺设足够的填料以及支持它以前，禁止在坡道上进出。

4 路基填土只能保证深度方向达到保持冻土的要求，如果在路基附近一定范围内生态环境遭到破坏（如沿线路基坡脚取土等）和路侧积水，路基侧防水护道对路中多年冻土上限变化有着十分明显的影响。因此，路基通过植被稀少地段地表有临时积水、冻结层上水发育及高含冰量冻土的路段时，路基两侧设置护道，护道的宽度一般为2～3m，较长期积水路段宽度不宜小于5m。护坡道高度一般为0.8～1.5m，积水路段应高出最高积水位

0.5m。护道应设置向外的4％的横坡。

5 高原冻土区路堤填筑采用集中取土。斜坡地表路提，取土坑设在上坡一侧。取土坑深度均不得超过当地多年冻土上限以上土层厚度的80％，坑底有坡度，积水有出口，水能及时排出，同时取土坑的外露面，用草皮铺填。

6 填料尽量选用保温隔水性能均较好的细粒土，采用粘性土或透水性不良土填筑路堤时，要控制好土的湿度，碾压时含水量不超过最佳含水量的±2％。不得用冻土块或草皮层及沼泽地含

草根的湿土填筑路基。通过热融湖(塘)路堤，水下部分必须用渗水良好的土填筑，并高出最高水位0.5m。

7 高原冻土路基的排水应尽量远离路基坡脚，并力求排水畅通，不得在路基边坡附近形成积水洼地，更不能在边坡积水，以免引起路基永冻土的融化，影响路基稳定。为此，施工中采用的排水沟多为宽浅形式，以减少对冻土的热干扰；施工的临时性排水与永久性排水相结合，使排水系统始终保持畅通；对于路基坡脚无法与排水沟连通时，施工时用路基填料将积水坑回填，把积水挤至路基坡脚5m 以外。

5.3.2 破坏多年冻土的施工方案

所谓破坏多年冻土方案，就是在路基建成后允许路基下地基中的多年冻土全部或部分融化。在岛状永冻土的外边缘，永冻土层厚度很薄，且公路路基与岛状多年冻土外边缘交界处多为零填、低填（填高≤1.5m）、浅挖等地段，因此采用破坏永冻土的方案非常适合。具体方法如下：

1 彻底铲除地表的草皮，停置一段时间，使基底以下冻土层自然融化至一定深度或全部融化。

2 根据基底季节融化层和多年冻土的性质情况，换填足够厚度的渗水性土。

3 加强路基排水，保持基底干燥，防止路基积雪。

4 对半填半挖路段的填土高度小于0.5m 的路堤视为路堑，分别按含水量多少进行基底换填，并设过渡带。