多年凍土地區路基施工技術淺析

【摘 要】本文介紹了多年凍土的概念以及對公路路基的影響，分析并闡述了多年凍土地區修筑路堤和路塹的施工技術和注意事項。

【關鍵詞】多年凍土；路基；路堤施工；路塹施工

0.概述

凍土，一般是指溫度在0℃或0℃以下，并含有冰的各種巖土。按巖土凍結狀態保持時間的長短，凍土又可分為多年凍土與季節凍土，凍結數年至數萬年以上的稱為多年凍土。

多年凍土對土的物理、力學、水文地質、工程地質等性質有很大影響，在這一地區修路，尤其是修筑高級公路，一定要采取特殊辦法與措施來對付這種影響。否則，由于開挖路基使含有大量冰的多年凍土融解，會造成邊坡坍塌、路基沉陷、路面翻漿等。或因路基底冰丘、冰椎使路基膨脹，導致路基、路面開裂與變形； 當冰丘、冰椎融解后，路基發生不均勻沉陷，造成公路路面更嚴重的破損。

1.路堤施工技術

多年凍土地區路堤施工要考慮到多年凍土地區的特殊性、復雜性，應根據凍土環境和現場凍土地質情況進行相關結構設計、相關調控地溫的工程措施設計以及處理不良凍土地質現象的措施設計。由于現階段成熟的相關施工技術規范還沒有跟上，所以多年凍土區公路在設計階段還應同時給出相應的關鍵施工技術要求，以保證凍土路基設計在特定的施工條件下達到預期的效果。

1.1關于路基設計高度的起算點

當路基設計高度經計算確定后，路基設計高度的起算點也是一個很重要的設計參數。由于地形條件不同，其起算點若選擇不合適，同樣可能引起路基失去其穩定性。因此，路基設計高度的起算點應以設計最安全為目標，也就是以地表至路基設計高度的最小距離的位置為路基設計高度的起算點。即路基通過地形平緩地表時，路基設計高度以路中心為起算點；路基通過地形橫坡較大時，則應以地形較高一側路面邊緣所對應的地面點為起算點，如圖1和圖2所示。

圖1 地形橫坡較大時路基設計高度

圖2 平緩地形時路基設計高度

1.2填料的選擇與路基借土

多年凍土區筑路應盡量減少對凍土環境的破壞，應合理設計路基取土坑，不得在路基兩側隨意取土。取土坑的位置依照地形、地質、地表排水條件確定，盡量采用集中取土，以減少對多年凍土的熱干擾。不論何種條件，均嚴禁采用推土機大面積推土填筑路基。取土坑的位置和開采深度應嚴格控制。取土前將表面的腐殖土集中堆積一處，然后劃分取土坑，集中深挖取土。當取土完畢后，整平取土坑，再把腐殖土回覆在取土坑上，并在上面種植適宜的耐寒植物。

1.3地表排水系統的施工及養護維修

由于地表水的滲透是造成凍土融化、路基下沉的主要原因之一，因此整個排水系統應在施工過程中盡早開始，在路基主體完成的同時盡快完成。如有困難亦要先做好臨時排水設施，以防雨季地表水對路基坡腳和邊坡的浸泡、滲透及沖刷，造成融化下沉或路塹邊坡溜坍等病害。

1.4厚層地下冰地段的施工

厚層地下冰地段，如填料為砂卵石等粗粒土，最好于秋季凍結前運到工點附近，于冬季施工填筑。這樣低溫填筑材料及基底一定深度內的負溫能較長時間保持下來，對保護凍土及地下冰層有利。堆積的高于地面的砂卵石，由于已疏干了水分，冬季不會凍結。

1.5擋土墻的施工

由于在多年凍土地區施工擋土墻給多年凍土地基帶來熱量，含冰凍土的融化會給施工造成很多困難，為保證施工順利進行，宜避開炎熱的夏天，并應不間斷作業，連續施工基坑并避免積水。在暖季施工，一定要防止基坑暴露時間過長。

1.6滲水暗溝的施工

滲水暗溝施工的有利季節在春融至雨季開始以前（約4～6月）。這段時間施工既可以減少冬季施工時的排水困難，又可避免雨季施工時可能產生的坍塌事故。在施工安排上，應組織力量快速施工，各個工序全面展開，相互銜接，逐段完成。切忌拖延過久，使基坑長期暴露，影響基坑邊坡穩定，增加施工中困難，造成日后養護維修工作不應有的隱患。

2.路塹施工技術

路塹施工主要是厚層地下冰地段的施工，厚層地下冰地段路塹施工的最大威脅是融凍泥流，它不僅嚴重影響施工的進度，甚至使斷面無法成型。

2.1施工前的準備

施工前的準備工作包括：施工組織設計、設立施工標記、修筑施工便道、劃定取土地點和運土路線、機具材料隊伍的準備等。

本環節應切實注意：

（1）準備工作完成之前，要保護好施工場地及其周圍的天然植被，切不可貿然動土。

（2）注意施工場地的排水，凡在正式施工前可進行永久性排水設施施工的，應提前做好。

2.2路塹的開挖

路塹開挖宜采用機械化快速施工方法，集中力量迅速完成。其程序包括松土和清方兩大部分。

2.2.1松土作業

①松土機松土開挖法省力省工，成本低，并能有效地控制開挖斷面，是有效實用的開挖方法。但需配備馬力大（184kW以上）且適于凍土開挖要求的松齒結構的松土機。

②鉆孔爆破松土開挖法是當前比較靈活適用的開挖方法，可用各種成孔方式。但為加快開挖進度，應選用鉆進速度快、功率大、又便于搬運的鉆機。用深孔爆破或深孔藥壺爆破方式均可。

2.2.2清方（棄土）作業

經爆破松動或松土機松動后的松方，采用推土法或裝運法清方（棄土）。

2.2.3回填作業

暖季開挖的路塹在清方成型后，應全段盡快一次回填，避免開挖塹面的長時間暴露。

2.2.4整平作業

包括清除刷坡后的余土，清出側溝，基面與側溝平臺的整平，路塹成型等。作為特殊不良地質的地下冰地段，其路塹工程的設計與施工是一項復雜而艱難的工作，需根據當地的氣候條件和凍土條件，以及地形、植被、路塹走向、地層性質等因素綜合考慮，不可能有統一的設計斷面和施工方法。

2.3路塹棄土

路塹棄土應棄于山坡低側，并不應棄于下側塹頂邊緣，人為地加高路塹邊坡高度，造成邊坡不穩，加劇病害，使病害處理難度增加。

2.4路塹邊坡保溫層的施工

凍土路塹邊坡保溫層的穩定與否，除厚度因素外，與施工質量關系較大。鋪設草皮泥炭層時，邊坡挖除部分應整平。每塊草皮泥炭厚0.25m左右，切平根部，鋪砌時上下錯縫互相嵌鎖。如不注意施工質量，例如草皮泥炭塊不修整，結構不緊密；鋪砌時未將空隙填實，造成空氣對流，降低了保溫性能；塹頂排水不好，地表徑流和凍結層上水滲流入保溫層內等等，均會導致護坡工程失敗。

總之，對諸如隔水、排水措施施工工藝問題，換填料的選擇與保護層材料的設置問題等，都應參照具體路塹段設計要求執行，以達到保護凍土、防止熱融滑塌的目的。 [科]