多年冻土地区公路修筑成套技术研究中交第一公路勘察设计研究院

一、项目研究背景与目标

1．1项目研究背景

全球多年冻土分布面积3500万平方公里，占陆地面积的25%，季节冻土区约占陆地面积的70%。中国的多年冻土以青藏高原高海拔冻土为代表，在全球冻土界具有无可替代的地位；分布面积约21.5×105平方公里，占国土面积的22.3%，位居世界第三；季节性冻土约占国土面积的53.5%。

目前，全球气候环境正在经历一段变暖周期，在升温和人为活动作用增强的背景下，多年冻土响应逐渐显现，国内外多年冻土地区公路研究现状查新以及多年冻土地区已建成通车的公路使用现状调查和分析均表明，冻土路基热融沉陷、路基下冻土温度场各向异性导致人为上限非对称变化引发的路基纵向开裂、沥青路面下路基尺寸效应等问题，均尚待进一步探索和研究。特别是国家“十一·五”规划已将青藏高速公路建设提上日程，由于高原特殊的地理环境，高速公路修筑将面临比青藏公路复杂得多的冻土地质病害问题及生态环境保护问题，高速公路建设期及运营期本身的安全、高速、舒适的行车要求也将给公路建设提出更高更新的目标。因此，多年冻土地区公路修筑技术尚需进一步深入研究，主要问题如下：

⑴冻土地质勘察沿用非冻土地区常用方法和手段，冻土分类与定性准确性不高；

⑵冻土路基研究注重抬高路基、增设保温护道对下伏冻土的被动保护，对因填料导热性能改变而产生的路基尺度效应（路宽、高度、边坡坡度及护道尺寸）未作深入研究，设计理念有待突破和提升；

⑶对路基病害发生的机理缺乏系统深入的理论分析，冻土路基稳定措施针对性不强，处治效果不理想；

⑷对重交通荷载下冻土区路面结构适应路基变形的能力研究不系统，多年冻土区沥青路面耐久性能研究尚处空白；

⑸没有开展对多年冻土区特别是青藏高原生态环境极其脆弱地区的环境保护研究，有针对性的环境影响评价方法及生态恢复技术亟待建立；

⑹多年冻土区公路养护理念落后，缺少先进适用的工艺和技术，养护材料研究技术储备不足，养护机制不健全，影响了路面功能与寿命；

⑺季节冰冻地区公路路基路面稳定技术有待创新，路基结构、形式，路面材料与结构组合对排水抗冻性能的要求等需要进一步研究。

为系统研究总结我国三十多年公路冻土工程科研设计经验及高原多年冻土区环境保护与筑（养）路职工生命健康保障方面的经验，交通部在2002年西部交通科技项目中确立了

《多年冻土地区公路修筑成套技术研究》项目，组织中交第一公路勘察设计研究院、长安大学、交通部科学研究院以及青海、黑龙江、吉林三省科研、设计、建设与管理及高等院校等28家单位250多位科技人员，开展10个分项目、1个专题、65个子课题的系统全面的研究攻关，历时近5年，研究范围涵盖多年冻土地区、季节冰冻地区公路建设工程、环境保护、健康保障的理论探索与技术实践。

1.2项目研究目标与意义

研究基本解决了多年冻土公路工程建设难题，达到多年冻土基本控制或减少病害的目的。通过研究对加快西部与东北多年冻土地区公路建设，推动区域资源开发、经济发展，确保边疆稳定、国家安全，促进民族团结，构建和谐社会具有重要意义；对我国乃至世界多年冻土地区公路交通的决策、总体规划、勘察、设计、施工、养护管理等方面起到强有力的指导；对提高高原筑路职工及居民生活和医疗水平，保持健康体质，延长寿命，降低建设与营运成本，起到重大保障作用；对提高多年冻土地区公路建设与服务水平，确保交通畅通，保护高原路域生态环境和景观等诸多方面起到积极作用；对季节冻土地区公路建设起到指导作用；对寒冷地区道路工程建设与运营起到指导作用。总之，项目对我国北方公路建设将产生深远影响，对构建和谐交通与和谐社会具有重大现实意义。

二、研究内容与技术路线

2.1 研究内容

多年冻土地区公路修筑成套技术研究10个分项目，各分项目的主要研究内容分别为：㈠多年冻土地区公路工程地质研究

⑴多年冻土的综合勘察方法的研究及应用；

⑵多年冻土的公路工程地质区划和工程分类研究；

⑶多年冻土现象对公路稳定性影响研究；

⑷多年冻土对公路稳定性影响分析的模型研究。

㈡多年冻土地区公路病害和机理研究

⑴路基路面病害类型与特征；

⑵路基路面病害评价技术；

⑶路基路面病害机理及影响因素；

⑷路基路面病害处治对策。

㈢水、热、力耦合效应与路基路面温度场变化规律的研究

⑴水、热、力耦合理论与计算方法研究；

⑵典型路段路基水、热、力耦合效应研究；

⑶不同路基结构型式路基路面温度场变化规律研究；

⑷不同保护冻土工程措施对路基三场和冻土上限的影响及应用条件；

⑸大型模型试验研究。

㈣多年冻土地区路基稳定性技术研究

⑴气候、地质地貌与路基稳定性的关系；

⑵多年冻土路基合理高度及合理的断面结构形式；

⑶冷却多年冻土路基的工程措施；

⑷过渡段路基设计；

⑸路基施工季节、修筑技术和质量控制。

㈤多年冻土地区路面设计与施工技术研究

⑴多年冻土地区半刚性基层强度规律、低温疲劳与抗冻性能及配合比设计方法研究；

⑵沥青及沥青混合料低温特性试验研究及配合比设计方法研究；

⑶多年冻土地区水泥混凝土路面使用现状调查研究；

⑷冻土地区路面典型结构与设计参数研究；

⑸铺装技术和路面施工技术研究。

㈥多年冻土地区桥涵工程技术研究

⑴多年冻土区涵洞基础、桥梁桩基稳定性研究；

⑵多年冻土区桥梁结构及材料设计方法和施工工艺研究；

⑶多年冻土区涵洞结构及材料设计方法和施工工艺研究；

⑷多年冻土区基础混凝土抗冻性能研究。

㈦多年冻土地区生态环境保护与评价技术研究

⑴多年冻土地区公路建设项目对生态环境影响研究；

⑵多年冻土地区公路建设项目生态环境评价技术研究；

⑶公路施工与运营期间多年冻土的保护对策研究；

⑷多年冻土地区公路建设生态环境保护与恢复技术研究。

㈧多年冻土地区公路养护与维修技术研究

⑴多年冻土地区路面合理使用年限的研究；