凍土路基的施工工藝

張曉娟

【摘 要】本文敘述了由于開(kāi)挖路基使含有大量冰的多年凍土融解，會(huì)造成邊坡坍塌、路基沉陷、路面翻漿等?；蛞蚵坊妆稹⒈凳孤坊蛎?，導(dǎo)致路基、路面開(kāi)裂與變形；當(dāng)冰丘、冰椎融解后，路基發(fā)生不均勻沉陷，造成公路路面更嚴(yán)重的破損。

【關(guān)鍵詞】?jī)鐾谅坊?施工 工藝

【中圖分類號(hào)】TU445【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B【文章編號(hào)】1672-5158（2013）02-0232-02

一、多年凍土的分類

在工程地質(zhì)勘察設(shè)計(jì)中，綜合各種因素對(duì)地基的土的凍脹敏感性進(jìn)行分類是非常重要的。國(guó)內(nèi)外先后提出過(guò)一些土的凍脹分類和土的凍脹敏感性分類方法。我們經(jīng)全面對(duì)比分析，選用了中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《凍土地區(qū)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（JTJ118-98）中多年凍土融沉性分類。該分類以融沉為指標(biāo)，根據(jù)土的類別、土中含水分量和融沉系數(shù)，分不融沉、弱融沉、融沉、強(qiáng)融沉和融陷等五類。不融沉為少冰凍土弱融沉為多冰凍土，融沉為富冰凍土，強(qiáng)融沉為飽冰土和融陷為含土冰層。

二、凍土的基本物理性質(zhì)

1.凍土強(qiáng)度

是指凍土抵抗破壞的能力。其值為在一定受力狀態(tài)和工作條件下，凍土所能承受的最大應(yīng)力。根據(jù)荷載作用時(shí)間，分為瞬時(shí)強(qiáng)度、短期強(qiáng)度和長(zhǎng)期強(qiáng)度。根據(jù)受力狀態(tài)分為抗剪強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、凍結(jié)強(qiáng)度和抗切強(qiáng)度。

2.凍土融化強(qiáng)度

凍土融化時(shí)抗壓、抗剪強(qiáng)度明顯下降，特別是含水量大的凍土，融化后的內(nèi)聚力使凍土變成具有高壓縮性和稀釋的土體，這也是多年凍土地區(qū)地基融陷的原因。

3.凍土流變性

在外荷載作用下，凍土中的應(yīng)力和應(yīng)變隨時(shí)間變化的特性稱為凍土的流變性。凍土流變性是凍土的重要性質(zhì)。它包括：①外荷載為常量時(shí)，其變形隨時(shí)間延長(zhǎng)而繼續(xù)發(fā)展的性能為蠕變；②當(dāng)應(yīng)變?yōu)槌?shù)時(shí)，其應(yīng)力隨時(shí)間延長(zhǎng)繼續(xù)衰減的性能為應(yīng)力松馳；③凍土的強(qiáng)度隨作用荷載的時(shí)間延長(zhǎng)而逐漸降低。

4.凍土的凍脹、凍脹量、凍脹率和凍脹力

①土中水凍結(jié)時(shí)變成冰，體積增大，0，當(dāng)土中水體積膨脹足以引起土顆粒之間相對(duì)位移時(shí)就形成土的體積膨脹，稱為土的凍脹。②土體在凍結(jié)過(guò)程中的凍脹變形量稱為凍脹量。③單位凍結(jié)深度的凍脹量，即凍脹量與凍結(jié)深度之比為凍脹率。④土的凍脹受到約束產(chǎn)生的力稱為凍脹力。凍脹力大小與約束變形有關(guān)。按其作用在基礎(chǔ)上的方向分：垂直凍結(jié)體面平行于基礎(chǔ)側(cè)面的凍脹力，稱為切向凍脹力；垂直凍結(jié)體面且直接作用基礎(chǔ)底面的凍脹力，為法向凍脹力；垂直作用于基礎(chǔ)側(cè)面的凍脹力為水平凍脹力。

5.凍土的融化沉陷融化沉陷

是凍土融化時(shí)，所含的冰轉(zhuǎn)化為水引起的下沉現(xiàn)象。這是由于在多年凍土中冰化為水，使凍土產(chǎn)生體積收縮和孔隙減少，并使土的強(qiáng)度降低，由于土的強(qiáng)度降低，常常引起路基的不均勻的沉陷。決定凍土融化下沉的因素是凍土的顆粒成份、含水特征、溫度狀況及荷載大小等。

三、凍土地區(qū)路基施工

1.準(zhǔn)備階段

施工前應(yīng)核查沿線凍土分布、類型、凍土上限、冰層上限、地面水、地下水以及有關(guān)其它如熱融湖（塘）、冰丘、冰椎等不良地質(zhì)路基地段情況。施工必須嚴(yán)格遵循保護(hù)凍土的原則，使路基施工后仍處于熱學(xué)穩(wěn)定狀態(tài)。路基原則上均采取路堤形式，尤其在厚冰發(fā)育地段，并盡可能避免零填或淺挖斷面，以免造成重?zé)崛诔料莸炔『?，弱融沉或不融沉的多年凍土地區(qū)，路基施工可按融化原則進(jìn)行。路基排水與加固除滿足水力和土力條件外，還得考慮由于施工因素引起的熱力變化，導(dǎo)致多年凍土層上層上限的下降。

2.填方路基施工符合以下要求

①排水：當(dāng)路基位于永久凍土的富凍凍土，飽冰凍土或含土冰層地段時(shí)，必須保持路基及周圍的凍土處于凍結(jié)狀態(tài)，排水系統(tǒng)與路基坡角應(yīng)保持足夠距離，高含冰量?jī)鐾良新范?，?yán)禁坡腳滯水，路側(cè)積水，邊坡應(yīng)及時(shí)鋪填草皮。在少冰與多冰凍土地段，也應(yīng)避免施工時(shí)破壞土基熱流平衡。排水溝與坡腳距離不小于2m，沼澤濕地地段不小于80cm，飽冰凍土及含土冰層地段，避免修建排水溝和截水溝，修建擋水土埝（堰），距坡腳不小6m。

②基底處理：填方路基為含冰過(guò)多細(xì)粒土，且地下水層不厚，可挖出并用透水性材料回填壓實(shí)，再填路基，當(dāng)基底為排水困難的低洼沼澤地段時(shí)，其底部設(shè)置毛細(xì)水隔離層，其厚度在路堤沉降后至少高出水面0.5m，并在其上鋪設(shè)反濾層；泥沼地段路堤基底生長(zhǎng)塔頭草時(shí)，可利用其做隔溫層。上述地段路堤應(yīng)預(yù)加沉落度，并在修筑路面結(jié)構(gòu)之前，路基沉降基本趨于穩(wěn)定。

③路基高度：要達(dá)到防治翻漿與不超過(guò)路基凍脹值要求的最低填土高度；按保持凍結(jié)原則施工的路段同時(shí)滿足凍土上限不下降的要求，并保證路面強(qiáng)度和穩(wěn)定。

④取土：設(shè)置集中土場(chǎng)，富冰凍土，飽冰凍土及含土冰層路段，確需就近解決部分土源是在路基坡腳10m以外取土，斜坡地表路堤，取土坑設(shè)在上坡一側(cè)。取土坑深度均不得超過(guò)當(dāng)?shù)囟嗄陜鐾辽舷抟陨贤翆雍穸鹊?0%，坑底有坡度，積水，有出口，水能及時(shí)排出，同時(shí)取土坑的外露面，用草皮鋪填。

⑤填料：選用保溫隔水性能均較好的細(xì)粒土，采用粘性土或透水性不良土填筑路堤時(shí)，要控制好土的濕度，碾壓時(shí)含水量不超過(guò)最佳含水量的&，。不得用凍土塊或草皮層及沼澤地含草根的濕土填筑路基。通過(guò)熱融湖（塘）路堤，水下部分必須用滲水良好的土填筑，并高出最高水位0.5m。

⑥壓實(shí)：壓實(shí)檢查采用重型擊實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，成型后路床強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求，用不小于20t的壓路機(jī)或等效碾壓機(jī)械進(jìn)行碾壓檢驗(yàn)&./遍，無(wú)輪跡和彈軟現(xiàn)象。

⑦側(cè)向保護(hù)：靠近基底的部位有飽冰土層且有可能融化時(shí)，設(shè)保溫護(hù)道和護(hù)腳，保溫材料就地取材。用草皮時(shí)，草根向上一層一層疊鋪，最外一層帶泥，以便拍實(shí)形成保護(hù)層；沿線兩側(cè)20m內(nèi)植被和原生地貌嚴(yán)加保護(hù)。

3.挖方路基施工的要求

①排水：地下水發(fā)育地段，路基邊溝均有防滲措施。路墊坡頂避免設(shè)置截水溝或排水溝，修擋水埝并與坡頂距離不小于6m。若必須修排水溝或截水溝，距擋水埝外距離不小于4m。土質(zhì)邊坡加固鋪砌厚度均滿足保溫層要求。如用草皮鋪砌，水平疊砌，錯(cuò)縫嵌緊，縫隙用粘土或草皮填塞嚴(yán)密，連成整體。草皮要及時(shí)鋪填。（下轉(zhuǎn)234頁(yè)）

行，不能斷斷續(xù)續(xù)施工，并及時(shí)做好附屬工程。在施工中少刷或不刷邊坡?？缒曜鳂I(yè)有利于路塹穩(wěn)定，做好在秋末開(kāi)挖成形，來(lái)年暖季回填。

（4）路基排水。排水溝設(shè)置應(yīng)與路基坡腳有一定距離，盡量減少排水溝對(duì)路基基底凍土的熱作用，盡量加快地表水在排水溝的排水速度，減少排水溝積水時(shí)間。在路基施工過(guò)程中，要注意臨時(shí)設(shè)施的修建。

（5）環(huán)境保護(hù)。路基工程中的取土、棄土、填方、挖方等必然要對(duì)多年凍土地區(qū)植被、 地表水、層上水造成一定影響。為此，要嚴(yán)禁推土機(jī)大面積推土填筑路基，任意開(kāi)辟施工便 道，隨意就近棄土，隨意鏟除草皮等做法，要優(yōu)化路基工程設(shè)計(jì)、做好施工組織設(shè)計(jì)、合理 安排各道工序的銜接，對(duì)凍土環(huán)境要進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

五、結(jié)論

多凍土路基施工技術(shù)解決了我國(guó)高寒地區(qū)高等級(jí)公路路基施工的難題，保證了路基的穩(wěn)定性。

隨著公路建設(shè)的大發(fā)展，高等級(jí)公路向北延伸，多年凍土不良地質(zhì)問(wèn)題將成為北方公路建設(shè)中一項(xiàng)比較突出的工程技術(shù)問(wèn)題，為此，研究并掌握多年凍土處理技術(shù)，對(duì)保證工程質(zhì)量和節(jié)省造價(jià)將具有重要意義。