高原凍土區(qū)路基的施工技術(shù)探討——以某公路改建工程為例

張 勇

（中建新疆建工路橋工程有限公司，新疆 烏魯木齊 830054）

在我國新疆高原地區(qū)進行公路工程建設(shè)時，很容易遇見多年凍土及季節(jié)性凍土區(qū)。凍土的主要成分為土顆粒、固態(tài)水、液態(tài)水以及氣體等。在凍土區(qū)進行公路工程施工時，最難解決的是路基的凍脹和融沉問題。同時在冷生過程中凍融災(zāi)害的威脅也不容忽視。本文結(jié)合哈巴克至神仙灣邊防公路改建工程實例，對高原凍土路基的破壞特征及施工處理技術(shù)進行探討。

1 高原凍土區(qū)公路路基的常見病害

1.1 凍脹

通常情況下凍脹現(xiàn)象大多發(fā)生在季節(jié)性凍結(jié)面積較大且深度較深的區(qū)域，尤其是多年凍土區(qū)。土體產(chǎn)生凍脹時需要具備三項前提，即土粒本身具有凍脹的敏感性、土體的含水量超過塑限和外部的水分補給充分、凍結(jié)的條件及時間比較充分。通常情況下公路地基土或填土在受到地下水或地表水的浸蝕時，若冷凍條件成熟則會發(fā)生體積膨脹現(xiàn)象，而且凍脹的程度也與土壤當(dāng)中水分含量的多少有直接關(guān)系。

1.2 融沉

當(dāng)公路路基為粘質(zhì)土?xí)r，若產(chǎn)生冰融就很容易出現(xiàn)融沉問題。在路基基底多年凍土上限或路塹邊坡當(dāng)中分布著一個地下冰層時，如果冰層埋深較淺，路基在使用過程中，在自然條件變化時凍土?xí)诨?，而上層覆土也會產(chǎn)生一定的重力作用，這便會導(dǎo)致路基沉降、變形等現(xiàn)象的發(fā)生。通常情況下融沉現(xiàn)象比較容易發(fā)生在向陽的道路解凍期間和開裂的填方路堤邊坡滑坡、路塹邊坡滑倒區(qū)域。通常解凍的過程比較慢，沉降時間也相對較大。有時的沉降比較緩慢，而有時的沉降量則較大，這時便會使隆起的兩側(cè)突出于基礎(chǔ)表面，使路面出現(xiàn)凸凹不平的現(xiàn)象，進而縮短道路的使用壽命。出現(xiàn)這種現(xiàn)象最根本的原因是處于飽和狀態(tài)的粘性土土壤屬于高壓縮性土壤，因此在冰融時產(chǎn)生壓縮。

1.3 冰害

冰害主要是指接觸路基的水，在冬季低溫作用下，會在路基下結(jié)成冰或掛冰，從而對邊坡造成危害。在公路路基工程中，冰害現(xiàn)象通常發(fā)生在淺層地下水區(qū)、低填區(qū)域或零路堤區(qū)域，在多年凍土區(qū)這種現(xiàn)象比較嚴重。

2 凍土區(qū)路基施工原則

在高原凍土區(qū)進行路基施工時，應(yīng)該全面考慮到凍土因素，嚴格遵循凍土路基施工的基本原則，以保證路基的整體穩(wěn)定性，凍土區(qū)路基具體的施工原則如下：

a）由于凍土在溫度較低時，路基相對穩(wěn)定，但如果凍土溫度較高，則路基的穩(wěn)定性會下降，因此為了使路基的施工溫度能夠控制在比較穩(wěn)定的狀態(tài)下，從而保證路基工程的穩(wěn)定性，施工前需要采取一定的凍土保護措施，尤其是在路基開挖較深處，達到了凍深以下時，需要對熱熔沉陷漿的危害現(xiàn)象進行高度預(yù)防，因此應(yīng)該盡量采取淺挖的方式；

b）如果多年凍土的融沉量不大，可以采用爆破的方法；

c）對于地下冰層較厚的地段，需要對多年凍土進行保護，路基施工應(yīng)該盡量在多冰凍土地段遵循保護多年凍土的原則；

d）施工時應(yīng)該在滿足路基加固及排水的前提下，盡量避免由于施工因素給路基帶來的影響和干擾。

3 高原凍土區(qū)路基的施工

3.1 施工前的準備

高原凍土區(qū)路基施工之前，需要對凍土區(qū)域進行詳細的調(diào)查研究和資料分析。本工程施工之前對凍土區(qū)或多年凍土區(qū)的土層區(qū)的土層面積進行了全面的調(diào)查研究，對土壤的類型、分布情況、地表水和地下水流動方向以及水平的多年凍土上限和下限進行了深入分析。結(jié)合土壤的不同含水量，將凍土層進行分類，然后確定了合理的施工方案。

3.2 填方路基的施工

3.2.1 排水

在填方路基施工時，如果路基處在凍土區(qū)，應(yīng)該在凍結(jié)狀態(tài)下，在路基邊坡及邊腳設(shè)置足夠的排水系統(tǒng)。另外，路基邊坡處不應(yīng)該有積水，并采用植被將邊坡覆蓋住。

3.2.2 基底處理

如果填方的基底土含冰量過多，且地下冰層的厚度較小，應(yīng)將此部分基底土挖除，然后采用滲水性較強的土進行回填?；滋帒?yīng)該設(shè)置好毛細水隔離層。隔離層的厚度應(yīng)該符合設(shè)計要求，然后在隔離層上方設(shè)置好保溫層，通?？射佋O(shè)一層泥草塔頭。

3.2.3 取土

取土?xí)r，取土坑的深度不能超過地層以下凍土的80%。如果土坑為洞穴斜坡，應(yīng)該設(shè)置相應(yīng)的排水口。

3.2.4 填料

填料可選擇防水保溫效果好的細粒土壤。而粘性土和滲透力較差的土可作為路基填料，但應(yīng)該控制好土壤的含水量。填料最佳含水量的控制標準可根據(jù)實驗室結(jié)果來確定，并在現(xiàn)場試驗段進行明確。

3.2.5 壓實

在凍土區(qū)修筑路基時，需要采用重型的壓實標準，而且成型后的路基強度應(yīng)該完全符合設(shè)計要求?？刹捎么笥?0t的輥軋制壓路機進行碾壓，碾壓到不再出現(xiàn)輪跡為止。填料的壓實需要進行現(xiàn)場試驗，壓實完成后需要進行壓實度的檢測。

4 凍土區(qū)路基施工的技術(shù)要點

結(jié)合某公路工程施工項目，由于施工條件比較復(fù)雜，且存在較多季節(jié)性凍土和高原多年凍土區(qū)，因此，工程項目部在本工程實施之前制定了一系列的凍脹土路基施工技術(shù)措施，為保證路基工程的質(zhì)量提供了有力的依據(jù)。具體措施如下：

a）路基施工之前必須對凍脹土路基進行調(diào)查，對路基的填挖高度進行復(fù)核，土質(zhì)、天然含水量、冰凍條件及填筑材料等必須與設(shè)計的相關(guān)資料進行比對；

b）在凍脹土路基施工中要經(jīng)常檢查凍害狀況，如果發(fā)現(xiàn)凍脹、軟彈、變形、縱橫向裂縫及翻漿等應(yīng)及時查明原因并采取有效的處治措施；

c）在路面結(jié)構(gòu)層鋪筑之前，應(yīng)該對各種變形或強度不足等情況查明原因，經(jīng)過有效的處理后，才能夠進行路面結(jié)構(gòu)層的鋪筑；

d）對于路基填挖交界處的基底部位，應(yīng)該進行充分壓實，并根據(jù)填方及挖方段不同的凍脹量設(shè)置楔形過渡段，使挖方終點凍脹量與填方段凍脹量相一致；

e）地基土挖除換填深度誤差應(yīng)不大于5%；換填粗顆粒材料中小于0.075mm的含量不應(yīng)大于10%；換填土的粒料必須均勻，其他結(jié)合料摻拌也要均勻，且厚度一致，具有良好的排水性，壓實度也要達到相應(yīng)的標準；

f）施工過程中必須做好階段性排水和永久性排水工作；

g）季節(jié)性凍土地區(qū)石質(zhì)挖方、零填路段超挖和清除軟層后的凸凹面，嚴禁用挖方料和未經(jīng)穩(wěn)定處理的混合料來回填找平；可先將巖面凸出部分鑿平，超挖部分坑槽用貧水泥混凝土澆平，然后整平與基層合在一起施工。

5 結(jié)語

本工程項目大多地處海拔4 00m以上，海拔高且空氣稀薄，施工氣溫較低。為了確保路基工程的質(zhì)量，施工前對工程區(qū)域的凍土類型、凍脹特點等進行了大量充分的調(diào)查，也進行了深入的分析，在施工過程中采取了一系列相對有效的防凍脹措施，從根本上保障了凍土區(qū)路基工程的整體質(zhì)量。

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