多年凍土區路基工程施工縱向裂縫形成機理及防治措施研究

張筆證

摘要：受凍土區土層屬性特征影響，在沉降作用下，路基工程的縱向裂縫問題較為嚴重，為此對施工縱向裂縫形成機理及防治措施進行研究。在縱向裂縫形成機理分析階段，明確凍土區路基融沉在縱向裂縫形成階段發揮的主導性。在防治施工階段，當路基施工開挖至多冰凍土層后先鋪設中砂做褥墊層，再鋪設XPS保溫板，以提高墊層的穩定性。采用凍脹不敏感A、B組填料作為施工材料，以方格施工的方式開展分層攤鋪。碾壓夯實施工階段，采用重型振動式壓路機作為施工裝置，以兩側為施工的起始的部位，向中心縱向推進，直至地基的狀態參數達到壓實標準。在測試結果顯示，地基的累計沉降量和縱向裂縫擴展深度均處于較低水平，起到了良好的防治效果。

關鍵詞：多年凍土區；路基工程施工；縱向裂縫；形成機理；防治措施

0? ?引言

對多年凍土區的地層構成情況進行分析，受客觀環境溫度影響，地層中的水分在低溫環境下發生凝固[1]。而在實際的存在形態方面，水文環境與土層之間形成的滲透關系，導致對應的土層結構也以凍結的形式存在[2]。由此帶來的最直接的影響就是，一旦凍結的土層結構出現開化的情況，原有的土層體積將大大降低，地質結構的應力屬性參數也將發生改變。這對于路基結構的穩定性而言，是十分不利的。在相同的荷載條件下，地基出現變形問題的概率將大大增加[3]。且在土層體積變化的作用下，縱向裂縫問題也成為了難以避免的質量問題之一[4]。

本文對多年凍土區路基工程施工縱向裂縫形成機理及防治措施進行研究，在客觀分析了凍土區路基縱向裂縫形成機理的基礎上，設計了針對性的施工防治措施，并以實際的施工案例為基礎，分析驗證了設計防治措施的應用效果。

1? ?多年凍土區路基施工縱向裂縫形成機理

在對多年凍土區路基工程施工縱向裂縫進行防治之前，明確凍土保護路基縱向裂縫的形成機理是極為重要的[5]。從本質上分析，其主要是因為地基對應環境的地層結構出現了不同程度的沉降。

對沉降產生的原因進一步細化分析認為，由于路基開挖破壞凍土上限[6]以及路基排水不暢等原因，導致路基土層發生熱融沉陷，從而使路基沉陷變形破壞，并由此具體表現為路基下沉[7]。對凍土區路基融沉的特點進行分析，其主要表現為突然的大量下沉，并其下沉具有明顯的周期性，以持續下降的形式發展[8]。

結合上述的分析不難看出，要實現對多年凍土區路基工程施工縱向裂縫的有效防治，最根本的措施就是避免路基土層發生熱融沉陷。

2? ?多年凍土區路基施工縱向裂縫防治措施

2.1? ?墊層施工

當路基施工開挖至多冰凍土層后，首先鋪設中砂做褥墊層，具體的鋪設厚度為0.05m。對褥墊層進行精平處理后，再鋪設XPS保溫板，具體的鋪設厚度為0.lm，對應兩層0.05m厚XPS保溫板。

在具體施工過程中，為了提高施工效率，本文對XPS板的搭接主要以平接的方式為主，在確保接縫應密閉的前提下，使兩層保溫板層與層的接縫以錯開的形式排布。具體的施工方式如圖1所示。

按照圖1所示的方式，對保溫板層與層的接縫位置進行施工，最大限度降低上層熱量在接縫向下傳遞的總量，緩解凍土層解凍的程度。鋪好后，繼續開展填筑路基材料的換填施工。

需要注意的是，控制鋪設及填筑長度也是極為重要的環節之一。一般情況下，對應的尺寸參數以30.0m左右為宜。除此之外，嚴格控制XPS保溫板的性能指標，也是保障其能夠滿足多年凍土區路基工程施工縱向裂縫防治要求的重要基礎，對其具體的選擇標準進行細化，具體如表1所示。

2.2? ?分層攤鋪施工

在分層攤鋪施工階段，本文采用凍脹不敏感A、B組填料。其中，細顆粒的含量控制在5.0%以內較為合理，一般為2.0%～3.0%，對應的滲透系數需要控制在5×10-5m/s以上。

對于不同部位填料粒度的控制，結合實際情況以及具體的應用需求，本文進行了差異化選擇。其中，基床底層填料和基床以下部位填料的最大粒徑分別為60mm和75mm。

在填料施工前，結合需單車運輸填料的總量，在路基工程區域進行網格化處理。單車運輸填料的總量最好與整數個格網的填鋪量一致。

在松鋪施工階段，對厚度的控制效果是影響壓實效果的關鍵。在對填料進行攤鋪處理時，本文使用平地機進行初平，初平的厚度略高出松鋪線，具體的尺度范圍為3.0cm左右。當攤鋪平面出現低洼或超高情況時，及時進行刮平處理。

此外，在開展平地機初平階段，在路肩同步進行初步壓實，通過這樣的方式保證壓路機進行壓實的過程中，路肩部分不會滑坡出現情況。

2.3? ?碾壓夯實施工

為確保填料的密實度，滿足多年凍土區路基工程施工縱向裂縫防治要求，本文在進行碾壓施工階段，采用重型振動式壓路機作為施工裝置。

在具體碾壓過程中，按照“先穩后振、先快后慢、縱向到底、橫向到邊、輪跡重疊”的原則進行，以兩側為施工的起始部位，向中心縱向推進，采用進退式碾壓方式。對于曲線路段地基工程的碾壓施工，以曲線內側為施工的起始部位，向外側推進。

需要注意的是，施工縫搭接處的碾壓是碾壓夯實施工的重點部位，需要確保各區段交接處具有一定長度的重疊，以此保障具體的壓實施工不會在接縫位置存在疏漏。其中，當重疊部分的搭接方式為縱向搭接時，對應的長度為2.5m；當以重疊部分的搭接方式為行與行橫向搭接時，對應的長度為40cm。

對構造物兩側實際以2.0m為范圍，采用小型壓實機具進行壓實處理。對于碾壓夯實的執行標準，本文以相關路基工程施工質量驗收標準為基礎，具體如表2所示。

按照表2所示的執行標準，按照均勻分布抽樣的方式對每個壓實層的壓實系數進行檢驗地基，確保其施工效果能夠得到多年凍土區路基工程施工縱向裂縫防治要求。

3? ?應用測試

3.1? ?施工環境

本文以某公路路段的路基施工工程項目為例開展測試分析。對施工區域的凍土層構成情況進行分析，其主要分為飽冰凍土、富冰凍土以及多冰凍土3種類型，具體的性狀參數信息如下：

飽冰凍土（10）-1：灰褐色，成分主要為黏性土、砂，土質不均，巖芯中可見層狀定向的冰條帶。揭露層厚約1m。

富冰凍土（10）-2：灰褐色，成分主要為黏性土、砂，土質不均，巖芯中可見不規則走向的冰條帶，揭露層厚0.5m-3m。

多冰凍土（10）-3：黃褐色，主要在圓礫土和全風化花崗巖中，手握有冰感，部分呈柱狀或塊狀，較堅硬，大顆粒和小顆粒之間可見冰晶和冰膜，放置日光下會變砂土狀，揭露層厚約1～4.7m。

對施工區域的地下水情況進行分析，其類型為第四系孔隙潛水、基巖裂隙水。地下水穩定水位為2.0～8.0m，受季節性影響變幅1～4m。地下水主要補給來源為地表徑流和大氣降水。地基的長度為70.0m，對應的填方高度和基底挖深分別為6.42m和3.31m，具體的挖方量和填料總量分別為13545m3和24428m3。

3.2? ?測試結果與分析

在上述基礎上，對施工路段的路基縱向裂縫發展情況進行分析，得到的數據結果如表3所示。

結合表3所示的測試結果可以看出，采用本文設計的縱向裂縫防治施工技術，測試地基的累計沉降量明顯降低，截至施工后的35d，對應的累計沉降量僅為10.24mm，與原有的施工方法相比，降低了20.78mm。在縱向裂縫擴展深度方面，35d對應的擴展深度僅為1.16m，與原有施工方法的2.09m相比，降低了0.93m。

綜合上述測試結果可以看出，本文設計的多年凍土區路基工程施工縱向裂縫防治施工技術，可以實現對縱向裂縫的有效防治，對于保障凍土區路基工程施工質量具有良好的實際應用效果。

4? ?結束語

在具體的路基工程施工過程中，受凍土層結構的影響，其出現縱向裂縫的幾率大大增加，針對于此實施針對性的防治措施，成為了保障路基工程施工效果的關鍵。本文提出的多年凍土區路基工程施工縱向裂縫防治措施，切實提高了凍土區路基工程的施工質量，有效降低了地基的累計沉降量和縱向裂縫的拓展深度。

參考文獻

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