浅谈多年冻土地区的路基施工

摘 要：首先分析多年冻土的冰害特点以及冰害的种类，并从路基施工角度，对多年冻土病害的处理方法进行简要介绍，并着重强调多年冻土地区路基施工的注意事项。

关键词：冻土；冰害；施工要点；养护

冻土是指温度为负温度或零温度并含有冰晶的一类土体。多年冻土按含冰量分类，可以分为少冰冻土、多冰冻土、富冰冻土、饱冰冻土和含土冰层五类。多年冻土的工程力学极不稳定，容易受到水体、土体温度的影响，在此类地区进行路基施工，要特别加以注意，并采取一定的技术手段，以保证路基的稳定和公路的施工质量。

一、多年冻土地区的不良地质现象

多年冻土地区的不良地质对公路的建设会产生多种病害。由于多年冻土地区不仅气候严寒，而且还有多年冻土层作为底板使地表水的下渗和多年冻土层上水的活动受到约束，这是冻土地区不良地质现象发生和存在的基本条件。多年冻土地区的不良地质现象主要有冰丘、冰椎、地下冰和冻土沼泽等。

二、多年冻土的地区公路路基的主要病害

（一）融沉

融沉多发生在含冰量大的粘质土地段。当路基基底的多年冻土上部或路堑边坡上分布有较厚的地下冰层时，由于地下冰层埋藏较浅，在施工及使用过程中，因原来的自然环境条件发生变化，使多年冻土局部融化，上覆土层在土体自重力及外力的作用下产生沉陷，造成路基变形。融沉主要表现在路堤向阳侧路肩及边坡开裂、下滑，路堑边坡溜坍等。

融沉现象一般以较慢的速度下沉，但有时也会经过一段时间的慢速下沉，有时突发大量的沉陷，并使两侧部分地基土隆起。产生的原因是路基基底由于寒冰量大的粘质土融化后处于过饱和状态，几乎没有承载力，又因为路堤两侧融化深度不同，使得基底形成一个倾斜的冻结滑动面。在外荷载的作用下，过饱和的粘质土顺着冻结面挤出，路堤瞬间产生大幅度的沉陷，通常称为突陷，这样的突陷将严重危及行车安全。

（二）冻胀

冻胀多发生在季节冻结深度较大的地区以及多年冻土地区，其中以多年冻土地区较为严重。发生的原因是地基及填土中的水冻结时体积膨胀所致。水分的来源是地地表水或地下水对路基的侵湿。冻胀的程度与土质以及土中的含水量的高低有关。

（三）冰害

冰害主要是指在路堤上方出露地表的泉水，或开挖路堑后地下水自边坡流出，在隆冬季节随流随冻，形成积水掩埋路基或边坡挂冰、堑内积冰等病害。冰害在多年的严寒冻土地区尤为严重。对于路基工程来说，路堑地段较路堤地段冰害要多，尤其发生在浅层地下水发育的低填浅挖及零填挖地段的冰害，危害程度更大。

三、多年冻土地区路基施工的注意事项

（一）施工前核查

施工前应该核查沿线冻土的分布、冻土类型、冻土上下限、冰层上限、地面水、地下水以及有无其他不良地质地段，比如热融（湖、塘）、冰丘、冰椎等。

（二）遵循冻土保护原则

施工前必须严格遵循保护冻土的原则，使路基施工后仍然处于热学稳定状态。路基原则上均应采取路堤形式，尤其是在冰厚发育地段，并尽可能避免零填或浅挖断面，以避免造成严重热融沉陷冰害。弱融沉或不融的多年冻土地区，路基施工可按融化原则进行。

路基排水与加固除满足水力和土力条件外，还应考虑由于施工因素如排水系统修筑等引起的热力变化，不导致多年冻土层上限的下降。

（三）填方路基施工

填方路基施工应符合下列要：

1.排水

当路基位于永久冻土的富冰冻土、饱冰冻土或含土冰层地段时，必须保持路基及周围的冻土处于冻结状态。排水系统与路基坡脚应保持足够的距离。高含冰量冻土集中地段，严禁坡脚滞水，路测积水，边坡应及时铺填草皮。

在少冰与多冰地段，应避免施工时破坏土基热流平衡。排水沟与坡脚距离不应少于2米，沼泽或湿地地段不应小于8米，饱冰冻土以及含水冰层地段，应避免修建排水沟和截水沟，最好修建挡水堰，距离坡脚不应小于6米，若修建排水沟，则不应小于10米。

2.基底处理

填方基底为含冰过多的细粒土，且当地下冰层不厚时，可以采取挖出原病害土的办法，并用渗水性较好的土体回填压实，再填路基。

当基底为排水较为困难的低洼沼泽地段时，其底部应设置毛细水隔离层，其厚度应在路堤沉落后至高出水面0.5米的，并在其上部铺设反滤层。泥沼地段路堤基底生长塔头草时，可以利用它作为隔温层。上述地段路堤应预加沉落度，并在修筑路面结构之前，路基沉降基本趋于稳定。

3.路基高度

路基高度应达到预防翻浆与不超过路基冻胀值要求的最小填土高度，按保持冻结原则施工的路段，应同时满足冻土上限不下降的要求。

4.取土

施工时，宜设置集中取土场，富冰冻土、饱冰冻土以及含土冰层路段，如果需要就近就解决部分土源时，应在路基坡脚10米以外取土。斜坡地表路堤，取土坑应设在上坡一侧。取土坑深度均不得超过当地多年冻土上限以上土层厚度的80%，坑底应有坡度，积水应有出口，谁能及时排除，同时取土坑的外路面应用草皮铺填。

5.填料

填料应选用保温隔水性能较好的细粒土。采用粘质土或透水性能不良的土体填筑路堤时，要控制图的湿度，碾压时含水量不能超过最佳含水量的2%。不得用冻土块或草皮层以及沼泽地含草根的湿土填筑路基。通过融湖或融塘路堤时，水下部分必须用渗水良好的土填筑，并应高出最高水位0.5米。

6.压实

压实检差应采用重型击实标准。成型后路床强度应符合设计要求，用不小于20吨的压路机或等效压实机械进行碾压2~3遍，无轮迹和软弹现象。

7.侧向保护

靠近基底部位有饱冰冻土层且有可能融化时，宜设置保温护道和护脚。保温材料宜就地取材。用草皮时，草根应向上一层一层叠铺，最外一层应带泥，以便拍实形成保护层。沿线两侧20米内植被和原生地貌应严加保护。

（四）挖方路基施工

挖方路基施工应符合下列要求：

1.排水

挖方路基地下水发育地段，路基边坡均已有防渗措施。路堑坡顶避免设置截水沟或排水沟，宜修挡水埝并与坡顶距离不小于6米，若必须修排水沟或截水沟，距挡水埝距离不小于4米。

2.加固

土质边坡加固铺砌厚度应满足保温层厚度要求。如用草皮铺砌，应水平叠砌，错缝嵌紧，，缝隙用粘土或草皮填堵严密，连成整体。草皮要及时铺填。饱冰冻土、含冰土层地段路堑，为防止开挖后基底冻胀翻浆，可根据需要换填足够厚度的渗水性土。

四、结束语

在公路建设过程中，只有处理好路基的加固处理，特别是冻土地区的路基处理，才能有效的确保公路的施工质量，从根本上延长公路的使用寿命，保证行车安全和交通运输的畅通。

参考文献：

[1]刘吉士，阎洪河.公路路基施工技术[M].北京：人民交通出版社，2004.

[2]傅智，金志强.公路路面施工与养护技术[M]. 北京：人民交通出版社，2003.