高含冰量冻土路基的特殊处理措施与施工

摘 要： 针对高含冰冻土路基的地质条件，在总结高含冰路基施工经验和借签国内外高含冰两路基施工先例的基础上，系统地论述了目前高含冰路基施工的特殊处理技术措施，明确了高含冰路基排水、隔水的特殊要求。

关键词： 高含冰冻土； 路基； 处理措施与施工

中图分类号：TU9 文献标识码： A 文章编号：1009-8631（2010）06-0180-02

前言

多年冻土是一种特殊的土体，每年多年冻土区的地表活动层都会随着季节的变换而融化和冻结，并伴生各种不良地质现象，产生多年冻土区一系列特殊的工程地质问题，主要表现为融沉、冻胀和其它不良冻土现象。这一系列特殊的工程地质问题是造成多年冻土区路

基破坏的重要原因。因此在多年冻土区修建道路工程，深入了解多年冻土区路基工程的主要病害及其产生原因，在设计、施工时针对性地采取切实可行的技术措施，保护多年冻土的相对稳定，控制冻胀、融沉性破坏，将路基变形控制在一定范国内，消除多年冻土区融沉、冻胀和其它不良冻土现象对路基的影响，确保路基的稳定，是保证多年冻土区路基工程质量的关键，它对提高多年冻土区路基工程质量，促进多年冻土区道路工程建设均具有十分重要的意义，也是本文将要探讨的主要课题。

一、高含冰量冻土路基的特殊处理措施与施工

由于多年冻土地区气候和工程地质条件复杂，处理高含冰量冻土路基必须采取“综合”治理措施，方能减少路基病害。其中包括铺设工格栅进行冻土加筋、挖除换填粗粒土以及冻结层上水处理等。下面就这些措施的设计原则、适用条件以及施工方法进行说明。

（一）铺设土工格栅加固冻土

1． 设计原则、适用条件以及材料要求

路堤高度在3－6m时，在路基面下2.2m范围铺设土工格，＞6m时在路基面下4.0m范围铺设，上下间距0.90m，最上一层距离路基面0. 40m，对材料的要求是：采用双向塑料土工格栅，其最大拉伸应变10％所对应的抗拉强度≥30kN，而且在-45℃低温下冻融200次抗拉强度不小于设计标准值，具有抗老化性能。

2． 土工格栅施工

土工格栅运输和储存必须采取遮盖等方式避免阳光直射而老化，并保持通风。干燥和远离高温源，以保证其性能不受影响，土工格栅工地抽检项目可见下表。

当路堤填筑至第一层土工格栅铺设高程时，将路基面平整压实，并检测其压实度。当路堤填料为细颗粒土时，土工格栅直接铺设在下承层上；当路堤填料为粗颗粒土时，土工格栅上下均设砂垫层，防止土工格栅损坏。

人工铺设土工格栅，其搭接宽度按设计要求办理；搭接采用土工绳绑扎牢固，间距按产品说明布置，土工格栅固定采用土工钉固定。每层土工格栅均须平铺。

土工格栅铺设完成经质量检验合格后应尽快进行路基填筑，以免其受到阳光长时间直接暴晒。覆土间隔时间不应超过24h。

土工格栅铺设完毕后，继续进行路基土方填筑，采用人工摊铺上方，机械压实。运土机械、压路机不准直接驶上土工格栅，土方经人工摊铺后，压路机进行碾压作业。土方压实检测标准与路堤填筑相同。

（二）挖除换填粗粒土

1． 设计原则，适用条件及其它要求

对低路堤及路堑，采用挖除高含冰量冻土，换填粗粒土等措施处理，挖除厚度为1.4倍天然上限并考虑填料换填系数，但＜4m，所以若在挖除深度以下仍有高含冰量冻土，于路基两侧设置热棒保护多年冻土，并于路基面下0.80m处铺设挤塑聚苯乙烯保温板（XPS），保温板上下设砂垫层。对路堑，还要在路基面下0.20m处铺设复合土工膜，复合土工膜与两侧“U”型侧为沟底复合土工膜一同铺设，此时路基面下1m范围内填中粗砂。

对热棒的要求是两侧对称布置，上部向外倾斜13°，在高温区沿线路方向间距3.0m，低温区4.0m。对低路堤，热棒设在横向距离路肩外侧1.0m位置处；对路堑，热棒设于侧沟平台的中部。热棒直径89 。上部散热段长度4.0m，插入路基长度8-10m。要求采用以氨为工质的热棒，对应的工作温度范围在-60℃～＋60℃之间。等温性能满足在蒸发段置于恒温的水中，冷凝段靠自然对流冷却，当稳定后冷凝段的温度梯度＜1℃/m。

2． 换填施工

在路基工程热融病害的防治措施中，换填法是最为广泛采用的一种。它是用粗砂、砾石等粗粒土置换冻胀性或融沉性地基土，以达到消减地基土的冻胀或融沉性。

换填施工对多年冻土的水热干扰比较严重，开挖和处理不当，可影响路基的稳定，必须高度重视和认真对待。

选择合适的施工季节和施工时段。应选择在寒季末、暖季初开挖，必须安排暖季施工时，安排于每天9点前、21点后时段施工，以减少对路堤的蓄热。

开挖前按设计要求做好排水系统及土石方施工临时排水系统，防止地表水和冻结层上水流入路堑。施工前按多年冻土环境保护要求选好临时弃土场地，修建施工便道，同时选好换填粗颗粒土，做好土工试验，准备好施工机械，保障施工的连续进行。

换填时采取临时隔热防护措施，如设遮阳板、遮阳棚或保温材料覆盖等，主要是遮断太阳的直接照射；换填土分层回填、压实，填筑压实质量标准根据所处位置；按路基本体或基床相应标准执行。

（三）冻结层上水处理

1． 设计原则、适用条件及要求

为截断流向路基的冻结层上水，在冻土上限深度范围埋设挡水板，档水板伸入冻土上限以下0.5m，伸入上部挡水埝0.50m。

2． 排水、隔水施工

排水隔水采用挡水埝，U型侧沟等。挡水埝是冻土区采用的主要措施，挡水埝的设置可提高冻土上限，有利于保护多年冻土，同时挡水捻中设置隔水板，底部低于冻土上限，使水在路基中不能流动，避免路基底多年冻土融化，上限下降，产生下沉。挡水捻施工不得破坏原地面和地表植被，按设计指定位置运输、取土。挡水埝施工原则上安排在寒季末、暖季初进行，填料宜选黏性土，严禁采用冻土作填料。挡水埝按设计位置分段、分层填筑，并先于路堤安排施工；采用汽车运土，人工摊平，摊铺厚度≤25cm，小型压路机或振动夯碾压密实。其密实度可较路基本体密实度标准降低一个标准，边填边挂线，按设计坡度刷坡，坡面夯拍密实。挡水埝成型后对迎水侧流水面进行疏通，高低不平、排水不畅的地段要进行挖除填平，确保排水顺畅。

四、结束语

1． 多年冻土上限附近的高含冰量冻土层和厚层地下冰，由于受地表水渗入后的热交换过程、因保温层厚度不够、路基土的压力、车辆震动的作用等的影响而融化下沉，是造成多年冻土区地基变形和破坏的主要原因。因此，在防止地基融化下沉时，一方面应加强防水排水措施，尽量减少大气降水的浸润、渗入及冻结层上水的危害。另一方面应加强保温措施，尽量采取效果好的防护工程措施，增加基底的冷储或减少基底的蓄热。

2． 高含冰量冻土路堑开挖宜在寒季或寒暖季交替时进行，但在特殊条件下，不得已只有选择在暖季施工时，只要措施得当，组织有序，也是可行的。

3． 正确选择冻土施工方法和技术可以有效地保证冻土区路基工程的稳定。但冻土区的路基工程建设，在满足总体规划和运营要求的前提下，应该从路基稳定的角度进行位置的选择和总体布置，尽量选择低含冰土层和排水条件较好的地段。