淺析前嫩公路山區凍土路基施工

摘要：前嫩公路為連接黑龍江省前鋒農場與嫩江農場之間的一條橫貫黑龍江東西的交通大動脈，其在伊春地區穿越小興安嶺地區多年凍土地帶。根據前嫩公路在伊春凍土區施工經驗，總結凍土區路基施工，提出凍土區路基施工防凍害的對策。

關鍵詞：山區凍土；路基；施工

中圖分類號： U213.1 文獻標識碼：A

隨著黑龍江省經濟建設的不斷深入，大小興安嶺地區的路網建設也進入了高速建設時期。前嫩公路為連接黑龍江省前鋒農場與嫩江農場之間的一條橫貫黑龍江東西的交通大動脈，其在伊春地區穿越小興安嶺地區多年凍土地帶。

1 凍土的形成

前嫩公路標段所穿越小興安嶺凍土帶，其形成原因與該地區的氣溫、緯度、海拔高度、土壤濕度、地層巖性、地表植被情況有密切聯系。

1.1 氣溫

黑龍江地處我國最北端，是我國氣溫最低的省份之一，伊春地區每年9月份開始氣溫下降，至來年1月份達到最低溫度，凍土深度同時達到最大值。4月份開始溫度回升，凍土開始融化，至7、8月份凍土化透，局部常年不化。由此可以推斷出凍土深度與氣溫關系密切。

1.2 緯度

凍土深度與該地區所處緯度密切相關，緯度高的區域凍土深度大，相同緯度山區比平原地區凍深大。

1.3 海拔高度

凍土深度除與氣溫、緯度相關外，海拔高度對其的影響也較為明顯，在同一緯度帶內，凍土深度隨海拔高度的增加而增加。

1.4 土壤濕度、地層巖性、地表植被情況

土壤濕度、地層巖性、地表植被情況也是影響凍土發育的重要因素。

土壤濕度與含水量有關，假設土壤中沒有水分，那無論溫度多低也不會形成凍土。伊春山區夏秋季節見水量大，山區植被蓄水性能好，土壤濕度較大。

當地層構成為粗大顆粒時，凍深較大；當地層多為粘性土時凍深較小。

相同條件下，地表植被覆蓋情況好壞對凍土深度影響較大，當地表植被較多時，凍土深度小，當地表無覆蓋物時，凍土深度較大。伊春地區的森林植被覆蓋使得該地區凍土帶在冬季時凍結速度較慢，但同時春季時融化也較慢。

伊春地區處于高緯度小興安嶺山區，年負溫時間長、年降水量大、地表植被覆蓋情況好，這種種因素造成了伊春凍土地帶的形成。

2 常見凍害

凍土地區公路的常見凍害有：

2.1 凍脹

凍脹是由于路基土中水的凍結和冰的增長而引起的土體膨脹、地表不均勻隆起現象。凍脹的原因是土中原有的水結冰體積膨脹；土體凍結過程中未凍結土中水分遷移并向凍結面富集，水分相對集中，水與土粒分離形成冰透鏡體和凍夾層，使土體積膨脹。

2.2 融沉

融沉是凍土在融化過程中及融化后發生沉陷的特性。這是由于路基土中凍結體融化體積縮小和冰化為水排出路基外而使土體下沉現象。

3 防止凍害的措施

對于公路建設來說，為確保正常運營，必須要采取措施來杜絕或減輕凍害，其具體措施有：

3.1 置換法

對于凍深較淺的路段可以采用換填砂礫、碎石的方法，換填深度及寬度要根據地勢進行適當增加。

3.2 擠密樁

對于局部季節凍土地段可以采用擠密樁方式擠密基底土層，疏排土層中的水分。提高基底承載力。

3.3 保溫隔熱法

為斷絕熱量的傳遞，杜絕凍融情況的發生，在路基及路基防護等部位采取保溫隔熱措施，具體措施：在路基基底、路基防護位置鋪設擠塑保溫板或苯板等隔熱材料，截斷熱傳遞路徑，防止因路基填筑后覆蓋層厚度改變而引起基底凍土融化發生融沉。

3.4 排水法

根據現場情況合理制定排水系統的布局規劃，通過路基填料的選擇和內外部排水體系的建設排除路基內部積水并隔斷外部水源進入路基的路徑，具體有設置縱橫排水溝、截水溝、盲溝、滲溝、泄水孔、復合排水網等。

4 工程應用

伊春地區地表植被密布，覆蓋層蓄水能力強，區域內地形復雜，溪流眾多，夏秋季節降水量大，地質條件復雜。在長期負溫條件下，形成了諸多種類的凍土，位防止凍土在公路運營過程中出現凍脹融沉病害，工程施工中采用了多種方法進行控制。

4.1 對于塔頭濕地季節性凍土采用換填砂礫的方法處理。

沼澤濕地一般處于地勢低洼處，為保證路基整體性和水穩定性，通常采用換填砂礫的方法處理沼澤濕地。換填砂礫壓實后頂面高度比原地面高出0.5米，在換填頂部鋪設復合土工膜防滲層；在路基下部1.5米范圍內填筑碎石土，并設置防水保溫護道；在路基內部設計橫向排水系統，并與縱向排水系統連接，將路基內部水分及地表降水排至橋涵處。

4.2 對于富冰凍土亦采用換填砂礫的方法處理，飽冰凍土地段采用水泥穩定砂樁和換填砂礫聯合處理。

在進行換填挖掘施工時，基底要保證平整，并根據自然地勢做好基底縱向排水，通過盲溝與縱向排水系統連接排除換填內部積水。

水泥穩定砂礫樁施工中首先平整場地、樁位放樣，確定施工順序、樁機就位，樁機校正，沉管，灌注水泥穩定砂礫，振動并提升樁管，樁機移位至下一個樁位。

4.3 對于低填淺挖路堤施工采用保溫隔熱法和置換法聯合處理，換填高度、深度按設計要求施工，在換填頂面設置聚苯乙烯或擠塑板保溫隔熱層。同時對于路堤上部0.6米范圍內采用粗粒土填筑。

4.4 路基邊坡采用相應的防護方案。路塹邊坡刷緩坡度，采用土工網植草護坡。路堤邊坡采用漿砌片石和網格防護（網格內種草）相結合的方法，邊坡防護中設置防水保溫層（防水保溫層采用粘土夯實），邊坡基礎埋深1米，采用漿砌片石砌筑。

4.5 研究和實踐證明，水是產生凍土病害最大的誘因，排水不良將造成凍土路基嚴重病害。伊春地區夏秋降水集中，山區溝谷縱橫溪流眾多，為保證路基水穩定性，防止外部水源進入路基，在路堤本體和外部設置合理的防排水設施。在路面基層下部和路堤下部設置復合排水網，在路堤外設置邊溝、排水溝、截水溝以保持排水通暢。截、排水溝設置距路基邊坡符合設計要求，地下水豐富路段設置盲溝截斷地下水滲入通道。路基施工中保持排水溝外的植被不破壞，排水溝至路基坡腳處采用植物防護以隔熱并減弱地表水的滲透。

結語

以上措施的應用，切實有效的避免了凍脹融沉現象的出現。保證了新建公路的正常運營。

參考文獻

[1] 馮廣利.我國凍土路基工程研究的過去、現在和未來[J].冰川凍土， 2009.

[2] 張明革.多年凍土區路基工程病害的成因分析及防治措施[J].鐵道建筑技術， 2003.