多年冻土路基施工工艺方法
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多年冻土路基施工工艺方法
1工艺特点
(1)多年冻土地区必须全部实现机械化施工,全线分区段平行作业,区段内流水作业,提高工程进度;(
(2)通过对关键技术的控制,可保证工程质量;
(3)实现多年冻土地区路基施工规范化、标准化,机械组织合理,通过分段平行作业,段内流水作业,提高工作效率、保证施工质量,其效益非常突出。
2适用范围
本工艺适用于多年冻土层路基的施工。
3施工工艺
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。
三个区段: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。
4操作要点
4.1关键技术方案
关键技术方案主要有:保护多年冻土施工方案;破坏多年冻土方案;深挖路堑的施工方案。
4.1.1保护多年冻土施工方案
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。采用砂卵石及碎块石等粗颗粒土进行路基填筑的路段,可选者在寒冻季节施工,基底需要换填的冻土路基开挖最好安排在寒冬季节施工,采用爆破法开挖,这种施工安排可以使全年施工较为均衡,又不影响施工质量;多年冻土地区在融化季节施工应考虑路基沉降引起的沉降土方量,并预留路肩加宽,以免路堤下沉后路肩宽度不足。
(2)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、多年冻土上限下降而引起的路基沉陷破坏。
(3)路基底面上和整个公路用地范围内从路基中心算起50~100m范围内保持青苔植被不破坏,其作用是隔热、保护冻土和减弱地表水的下渗。
(4)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。
(5)在农田段设置2.0m宽的护道;在草地或荒地地段设置3.0m宽的护道;在沼泽和湿地路段保证路基填高≥2.5m,在路堤下部1.5m高度范围内填筑碎石土(含土量≤15%),并设置防水保温护道,自然地面以上1.5m高度范围内路基两侧各加宽1.0m。
(6)多年冻土区路堤填筑均采用了集中取土。对于位于倾斜地形上的路基,取土坑应设在路堤上侧上坡,取土坑与路基坡脚间天然护道宽度不小于20m,路基两侧取土坑的最大深度不得超过天然上限的80%。宽度不宜超过20m,取土完毕后应将取土时挖出的草皮回填,填入坑中靠路基一侧并大致铺平,使其形成完整坡面。春季,在解冻天气到来之前,需将取土坑和挖方段落上的积雪和青苔植被清除(堆放在一起),以加快土壤融化。
(7)净沙和砾石最宜于作路基填料,当路堤高度较小时可在路堤下部先填一部分细颗粒土,厚度一般不小于1.0m。采用粘性土或透水性不良的土壤填筑路堤时,要控制土的湿度,碾压时含水量不超过最佳含水量+2%,不得用冻土块或草皮层及沼泽地含草根的湿土填筑。
(8)通过热融湖(塘)的路堤,水下部分用渗水良好的土壤填筑,并应高出最高水位0.5m。
(9)多年冻土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,以免引起路基多年冻土的融化,影响路基稳定。为此,施工中采用的排水沟多为宽浅形式,以减少对多年冻土的热干扰;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。此外,为了排除地下水,施工中还采取了加深边沟、设置渗沟等方法将水排除至路基外。
(10)多年冻土地区路基边坡防护也要采用相应的防护方案。路堑边坡设置保温层是解决边坡防护的比较好的方法。有保温要求的部位应尽量使用细粒的粘性土和砂性土,此外,苔藓、草皮、泥炭、塔头草也是良好的当地保温材料。填方路段的边坡防护采用浆砌片石护坡和网格护坡(网格内种草)相结合的办法,边坡基础埋深1m,均采用浆砌片石砌筑。个别地段采用护面墙或挡土墙加以防护。
4.1.2破坏多年冻土方案
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,或在筑路时预先使路基下的多年冻土融化,从而使路基施工按非多年冻土进行施工。在岛状多年冻土的外边缘,多年冻土层厚度很薄,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,因此采用破坏多年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和泥炭层,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或当地非膨胀土。
(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。
4.1.3深挖路堑的施工方案。
深挖路堑的施工方案根据当地的施工经验,多年冻土地区深挖路堑如遇到不良地质条件时应作如下处理:
(1)当基底穿过富冰、饱冰冻土及地下冰时,如果路基面下不深处有少冰、多冰冻土时,可将基底进行全部换填清除至少冰、多冰冻土层。回填粗颗粒料土,并做好基底纵向排水。
(2)当基底全部换填有困难时,可部分换填。
(3)当基底换填粗粒土时,上部铺设厚度大于0.5m的粘性土隔水层,隔水层下铺0.2m 左右的垫层;当回填细粒土时,底部铺设一定厚度的碎石土,以利施工。
4.2施工细则(
虽然多年冻土地区公路路基施工工艺与其它路基施工工艺大致相同,但工艺流程中的具体细节则必须与多年冻土路基施工相适应。因此,在施工细则方面多年冻土路基施工有着其自身的特点,具体体现在:
4.2.1施工准备阶段
除正常进行各项技术准备和施工准备外,还应着重、详细地调查沿线的多年冻土分布、类型、性质及特征、多年冻土的上下限、冰层上限、地面水、地下水及有无冰椎、冰丘、厚层地下冰、冻土沼泽等不良地质路基地段情况,并根据不同地段的地质情况,制定相应的施工方案。