试分析冻土路基的施工工艺

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摘要：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。

关键词：冻土路基；施工；工艺

一、冻土的基本物理性质

1.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。

2.冻土融化强度

冻土融化时抗压、抗剪强度明显下降，特别是含水量大的冻土，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。

3.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：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驰；③冻土的强度随作用荷载的时间延长而逐渐降低。

4.冻土的冻胀、冻胀量、冻胀率和冻胀力

①土中水冻结时变成冰，体积增大，0，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。②土体在冻结过程中的冻胀变形量称为冻胀量。③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。④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；垂直冻结体面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。

5.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。这是由于在多年冻土中冰化为水，使冻土产生体积收缩和孔隙减少，并使土的强度降低，由于土的强度降低，常常引起路基的不均匀的沉陷。决定冻土融化下沉的因素是冻土的颗粒成份、含水特征、温度状况及荷载大小等。

三、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，还得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.填方路基施工符合以下要求

①排水：当路基位于永久冻土的富冻冻土，饱冰冻土或含土冰层地段时，必须保持路基及周围的冻土处于冻结状态，排水系统与路基坡角应保持足够距离，高含冰量冻土集中路段，严禁坡脚滞水，路侧积水，边坡应及时铺填草皮。在少冰与多冰冻土地段，也应避免施工时破坏土基热流平衡。排水沟与坡脚距离不小于2m，沼泽湿地地段不小于80cm，饱冰冻土及含土冰层地段，避免修建排水沟和截水沟，修建挡水土埝（堰），距坡脚不小6m。

②基底处理：填方路基为含冰过多细粒土，且地下水层不厚，可挖出并用透水性材料回填压实，再填路基，当基底为排水困难的低洼沼泽地段时，其底部设置毛细水隔离层，其厚度在路堤沉降后至少高出水面0.5m，并在其上铺设反滤层；泥沼地段路堤基底生长塔头草时，可利用其做隔温层。上述地段路堤应预加沉落度，并在修筑路面结构之前，路基沉降基本趋于稳定。

③路基高度：要达到防治翻浆与不超过路基冻胀值要求的最低填土高度；按保持冻结原则施工的路段同时满足冻土上限不下降的要求，并保证路面强度和稳定。

④取土：设置集中土场，富冰冻土，饱冰冻土及含土冰层路段，确需就近解决部分土源是在路基坡脚10m以外取土，斜坡地表路堤，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。

⑤填料：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&，。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。

⑥压实：压实检查采用重型击实标准，成型后路床强度符合设计要求，用不小于20t的压路机或等效碾压机械进行碾压检验&./遍，无轮迹和弹软现象。

⑦侧向保护：靠近基底的部位有饱冰土层且有可能融化时，设保温护道和护脚，保温材料就地取材。用草皮时，草根向上一层一层叠铺，最外一层带泥，以便拍实形成保护层；沿线两侧20m内植被和原生地貌严加保护。

3.挖方路基施工的要求

①排水：地下水发育地段，路基边沟均有防渗措施。路垫坡顶避免设置截水沟或排水沟，修挡水埝并与坡顶距离不小于6m。若必须修排水沟或截水沟，距挡水埝外距离不小于4m。土质边坡加固铺砌厚度均满足保温层要求。如用草皮铺砌，水平叠砌，错缝嵌紧，缝隙用粘土或草皮填塞严密，连成整体。草皮要及时铺填。

②路基：处于其它不良地质地段时，按下列规定施工：冰堆、冰丘地段采用截水墙，保温渗沟排水等方法处理；热融湖$塘%地段的路堤水下部分用渗水性土；松软基底，两侧设反压护道；沼泽冻土地段路堤下部设隔离层和隔温层，并保护好两侧地表植被；水鼓丘较重路段，可在上游主流处设地下渗沟或将水引到一定距离外的低冰场。

总之连续多年冻土具有区域大、冻土层厚等特点，所以，路基施工时可以保护好多年冻土层为原则。岛状多年冻土具有冻土埋深浅、厚度小、平均温度相对高、处于退化过程，路基施工时可采用挖出冻土层用粗粒换填的原则。

四、冻土路基施工注意事项

（1）针对不同的冻土条件，确定相应的施工条件和施工工艺。施工季节应尽量避开降雨集中、热融作用最活跃的七八月份，宜安排在夏末或秋初，并做好防护，防止地表水流入或渗入基底和边坡，路基地面防护范围应符合设计要求。

（2）对于按保护冻土原则设计的路基，应尽量减少对多年冻土的扰动和破坏，以利于热平衡状态的恢复，尽量减少大气降水的侵润、渗入及冻结层以上水的危害。

（3）路堑开挖。在冻土地区应尽量减少路堑长度，宜尽快开挖成行，不能断断续续施工，并及时做好附属工程。在施工中少刷或不刷边坡。跨年作业有利于路堑稳定，做好在秋末开挖成形，来年暖季回填。

（4）路基排水。排水沟设置应与路基坡脚有一定距离，尽量减少排水沟对路基基底冻土的热作用，尽量加快地表水在排水沟的排水速度，减少排水沟积水时间。在路基施工过程中，要注意临时设施的修建。

（5）环境保护。路基工程中的取土、弃土、填方、挖方等必然要对多年冻土地区植被、地表水、层上水造成一定影响。为此，要严禁推土机大面积推土填筑路基，任意开辟施工便道，随意就近弃土，随意铲除草皮等做法，要优化路基工程设计、做好施工组织设计、合理安排各道工序的衔接，对冻土环境要进行实时监测。

五、结论

多冻土路基施工技术解决了我国高寒地区高等级公路路基施工的难题，保证了路基的稳定性。随着公路建设的大发展，高等级公路向北延伸，多年冻土不良地质问题将成为北方公路建设中一项比较突出的工程技术问题，为此，研究并掌握多年冻土处理技术，对保证工程质量和节省造价将具有重要意义。