浅析前嫩公路山区冻土路基施工

摘要：前嫩公路为连接黑龙江省前锋农场与嫩江农场之间的一条横贯黑龙江东西的交通大动脉，其在伊春地区穿越小兴安岭地区多年冻土地带。根据前嫩公路在伊春冻土区施工经验，总结冻土区路基施工，提出冻土区路基施工防冻害的对策。

关键词：山区冻土；路基；施工

中图分类号： U213.1 文献标识码：A

随着黑龙江省经济建设的不断深入，大小兴安岭地区的路网建设也进入了高速建设时期。前嫩公路为连接黑龙江省前锋农场与嫩江农场之间的一条横贯黑龙江东西的交通大动脉，其在伊春地区穿越小兴安岭地区多年冻土地带。

1　冻土的形成

前嫩公路标段所穿越小兴安岭冻土带，其形成原因与该地区的气温、纬度、海拔高度、土壤湿度、地层岩性、地表植被情况有密切联系。

1.1　气温

黑龙江地处我国最北端，是我国气温最低的省份之一，伊春地区每年9月份开始气温下降，至来年1月份达到最低温度，冻土深度同时达到最大值。4月份开始温度回升，冻土开始融化，至7、8月份冻土化透，局部常年不化。由此可以推断出冻土深度与气温关系密切。

1.2　纬度

冻土深度与该地区所处纬度密切相关，纬度高的区域冻土深度大，相同纬度山区比平原地区冻深大。

1.3　海拔高度

冻土深度除与气温、纬度相关外，海拔高度对其的影响也较为明显，在同一纬度带内，冻土深度随海拔高度的增加而增加。

1.4　土壤湿度、地层岩性、地表植被情况

土壤湿度、地层岩性、地表植被情况也是影响冻土发育的重要因素。

土壤湿度与含水量有关，假设土壤中没有水分，那无论温度多低也不会形成冻土。伊春山区夏秋季节见水量大，山区植被蓄水性能好，土壤湿度较大。

当地层构成为粗大颗粒时，冻深较大；当地层多为粘性土时冻深较小。

相同条件下，地表植被覆盖情况好坏对冻土深度影响较大，当地表植被较多时，冻土深度小，当地表无覆盖物时，冻土深度较大。伊春地区的森林植被覆盖使得该地区冻土带在冬季时冻结速度较慢，但同时春季时融化也较慢。

伊春地区处于高纬度小兴安岭山区，年负温时间长、年降水量大、地表植被覆盖情况好，这种种因素造成了伊春冻土地带的形成。

2　常见冻害

冻土地区公路的常见冻害有：

2.1　冻胀

冻胀是由于路基土中水的冻结和冰的增长而引起的土体膨胀、地表不均匀隆起现象。冻胀的原因是土中原有的水结冰体积膨胀；土体冻结过程中未冻结土中水分迁移并向冻结面富集，水分相对集中，水与土粒分离形成冰透镜体和冻夹层，使土体积膨胀。

2.2　融沉

融沉是冻土在融化过程中及融化后发生沉陷的特性。这是由于路基土中冻结体融化体积缩小和冰化为水排出路基外而使土体下沉现象。

3　防止冻害的措施

对于公路建设来说，为确保正常运营，必须要采取措施来杜绝或减轻冻害，其具体措施有：

3.1　置换法

对于冻深较浅的路段可以采用换填砂砾、碎石的方法，换填深度及宽度要根据地势进行适当增加。

3.2　挤密桩

对于局部季节冻土地段可以采用挤密桩方式挤密基底土层，疏排土层中的水分。提高基底承载力。

3.3　保温隔热法

为断绝热量的传递，杜绝冻融情况的发生，在路基及路基防护等部位采取保温隔热措施，具体措施：在路基基底、路基防护位置铺设挤塑保温板或苯板等隔热材料，截断热传递路径，防止因路基填筑后覆盖层厚度改变而引起基底冻土融化发生融沉。

3.4　排水法

根据现场情况合理制定排水系统的布局规划，通过路基填料的选择和内外部排水体系的建设排除路基内部积水并隔断外部水源进入路基的路径，具体有设置纵横排水沟、截水沟、盲沟、渗沟、泄水孔、复合排水网等。

4　工程应用

伊春地区地表植被密布，覆盖层蓄水能力强，区域内地形复杂，溪流众多，夏秋季节降水量大，地质条件复杂。在长期负温条件下，形成了诸多种类的冻土，位防止冻土在公路运营过程中出现冻胀融沉病害，工程施工中采用了多种方法进行控制。

4.1　对于塔头湿地季节性冻土采用换填砂砾的方法处理。

沼泽湿地一般处于地势低洼处，为保证路基整体性和水稳定性，通常采用换填砂砾的方法处理沼泽湿地。换填砂砾压实后顶面高度比原地面高出0.5米，在换填顶部铺设复合土工膜防渗层；在路基下部1.5米范围内填筑碎石土，并设置防水保温护道；在路基内部设计横向排水系统，并与纵向排水系统连接，将路基内部水分及地表降水排至桥涵处。

4.2　对于富冰冻土亦采用换填砂砾的方法处理，饱冰冻土地段采用水泥稳定砂桩和换填砂砾联合处理。

在进行换填挖掘施工时，基底要保证平整，并根据自然地势做好基底纵向排水，通过盲沟与纵向排水系统连接排除换填内部积水。

水泥稳定砂砾桩施工中首先平整场地、桩位放样，确定施工顺序、桩机就位，桩机校正，沉管，灌注水泥稳定砂砾，振动并提升桩管，桩机移位至下一个桩位。

4.3　对于低填浅挖路堤施工采用保温隔热法和置换法联合处理，换填高度、深度按设计要求施工，在换填顶面设置聚苯乙烯或挤塑板保温隔热层。同时对于路堤上部0.6米范围内采用粗粒土填筑。

4.4　路基边坡采用相应的防护方案。路堑边坡刷缓坡度，采用土工网植草护坡。路堤边坡采用浆砌片石和网格防护（网格内种草）相结合的方法，边坡防护中设置防水保温层（防水保温层采用粘土夯实），边坡基础埋深1米，采用浆砌片石砌筑。

4.5　研究和实践证明，水是产生冻土病害最大的诱因，排水不良将造成冻土路基严重病害。伊春地区夏秋降水集中，山区沟谷纵横溪流众多，为保证路基水稳定性，防止外部水源进入路基，在路堤本体和外部设置合理的防排水设施。在路面基层下部和路堤下部设置复合排水网，在路堤外设置边沟、排水沟、截水沟以保持排水通畅。截、排水沟设置距路基边坡符合设计要求，地下水丰富路段设置盲沟截断地下水渗入通道。路基施工中保持排水沟外的植被不破坏，排水沟至路基坡脚处采用植物防护以隔热并减弱地表水的渗透。

结语

以上措施的应用，切实有效的避免了冻胀融沉现象的出现。保证了新建公路的正常运营。

参考文献

[1]　冯广利.我国冻土路基工程研究的过去、现在和未来[J].冰川冻土，　2009.

[2]　张明革.多年冻土区路基工程病害的成因分析及防治措施[J].铁道建筑技术，　2003.