東北凍土區(qū)路基施工的要點——淺談如何解決凍融凍脹問題

夏志忠，謝廣興

(中交第一公路工程局有限公司北黑高速公路A8標段)

1 凍土介紹

北黑高速處于東北寒冷地區(qū)，所經(jīng)凍土區(qū)域較多，隨著施工的深入，難免要遇到和考慮凍土這樣的地質(zhì)地貌。針對凍土地區(qū)對路基施工的影響和危害，不僅要高度重視，還要充分認識凍土這種地質(zhì)構(gòu)造對路基施工所產(chǎn)生的影響，積極總結(jié)施工經(jīng)驗和合理的施工方法。

就凍土而言，常年伴隨大氣溫度改變而融化的凍融層為季節(jié)性凍土，而自然因素不可以影響到融化的凍層為多年凍土層。而根據(jù)凍土面積所占區(qū)域的比例，把凍土區(qū)分為連續(xù)凍土區(qū)(凍土面積＞80％)和島狀凍土區(qū)(凍土面積＜80％)。當然根據(jù)含水率、土質(zhì)類別、融化后潮濕程度和融沉性又可將多年凍土分為少冰凍層、多冰凍土、富冰凍土、飽冰凍土、含土冰層等。季節(jié)性凍土可以采取施工方法以消除影響，所以對路基產(chǎn)生危害的主要是多年凍土。

2 凍土的危害形式和影響因素

多年凍土的危害主要有凍脹和沉陷兩種，凍脹即為水份凍結(jié)成冰產(chǎn)生的體積膨脹。主要影響因素有土質(zhì)﹑水份溫度。當溫度和土質(zhì)一定的時候，水份是影響凍脹力的主要因素。所以，施工中要注意減小填筑材料的含水率，以減少凍脹對路基的影響。當水份和溫度一定時，土質(zhì)的顆粒組成和凍脹力有密切關(guān)系。不同土質(zhì)的凍脹溫度也不近相同，但純凈的粗顆粒土處在不充分飽水條件下也幾乎不產(chǎn)生凍脹，由此說明，在施工中選擇適當?shù)幕靥畈牧希瑢p少凍脹的影響也很重要，經(jīng)前人多年的施工經(jīng)驗總結(jié)，為了保證道路結(jié)構(gòu)層中的自由水及時排除，并滿足防凍的要求，在水溫條件不好的地段(濕、中濕地段)砂礫是最理想的填筑材料。路基不均勻的凍脹可以使瀝青路面開裂﹑不平，使混凝土路面出現(xiàn)錯臺。綜上所述，預(yù)防凍脹可以從回填材料﹑含水率﹑填土高度等方面采取措施加以治理和預(yù)防。

沉陷又分為熱融沉陷和壓力沉陷，由于自然或人為因素的影響，改變地面濕度狀況，引起融化加深，致使多年凍土層發(fā)生局部融化，導(dǎo)致融化土層在土體自重和外壓力(行車荷載)作用下產(chǎn)生沉陷，此現(xiàn)象稱為熱融沉陷。在山區(qū)或丘陵地區(qū)的斜坡上還有可能發(fā)生熱融滑塌。熱融沉陷與人為因素有密切關(guān)系。例如排水溝、邊溝的施工破壞了凍土的保護層，使該處融化導(dǎo)致沉陷。因此熱融沉陷是導(dǎo)致路基破壞的主要原因之一，防止沉陷就要從防止凍土層的融化做起，做好保溫工作。

3 凍土區(qū)的施工原則

施工前要及時根據(jù)當?shù)貧夂騾⒖嘉墨I資料和當?shù)厝说慕榻B，詳細調(diào)查凍土的類型、分布情況，結(jié)合設(shè)計和親身實地考察，收集有關(guān)該地區(qū)凍土的原始資料和數(shù)據(jù)，調(diào)查施工沿線地面水和地下水的水位及流向，凍土的上限、下限，采樣檢測土質(zhì)的含水率。同時通過對資料的分析和實際考察以及對凍土形成、形式和破壞方式的了解，總結(jié)出路線所經(jīng)凍土區(qū)路基的施工原則，即保溫原則和破壞多年凍土的原則(融化原則)，詳見表1。

表1 施工原則

4 實際與心得

4.1 高填方地段的施工

由于北方地區(qū)施工季節(jié)短，路基填筑一般開工在夏季或春后，此時季節(jié)性凍土隨著施工的進行已消除，對于裸露的多年凍土一次清理完畢，立即開始填筑，此方法能比較徹底的解決路基凍融、凍脹問題，對凍土層未達到下限的地區(qū)，施工要采取保溫原則(適宜高填作業(yè)地段)。

對于高填方尚未解凍地段，宜采用小段清理地表，若到達多年凍土層立即填筑，以達到保護凍層的目的，同時注意填土的厚度和填料的含水率，填土厚度太薄以及填料含水率太高都將對凍土保護不夠，第一次填筑至少要30～50cm，同時盡量做好防治水氣上升的施工方法，例如土摻石灰(大約3％)碾壓，待表面板結(jié)后，再逐層填筑，這樣可以有效防治凍土層水氣對路基的侵害，也可以保護凍土層，若施工季節(jié)溫度太高，要盡快組織第二次填筑，注意控制填料厚度及填料的含水率。

4.2 低填段的施工

該地段的施工要嚴格控制，一定要在主線凍土層全部融化后再施工，同時每層填筑時要控制好兩點:一是填筑材料的含水率，由于填筑都在季節(jié)凍土層，是主要的凍融凍脹發(fā)生區(qū)，含水率偏高對路面會產(chǎn)生不穩(wěn)定性。二是做好臨時排水措施，這也是降低路基土方含水率的有效方法。

4.3 挖方段的施工

北黑高速公路對挖方段設(shè)計為槽底回填80cm厚砂礫，這是因為砂礫是最理想的防治水害的材料，施工中根據(jù)開挖時間有兩種施工方案。

對在冬季前開挖的地段，由于冬季積雪消融，路槽內(nèi)積水較多，在進行下道工序前應(yīng)將槽內(nèi)積水引出，以免積水飽和，減小凍融對路面產(chǎn)生破壞。

對在冬季后開挖回填的地段，因為受雪水的影響較少，可利用好橫縱坡做好排水措施，盡量減少槽內(nèi)積水。

總之，填筑材料中的水份是凍融凍脹形成的載體，在路基施工中，采用低含水率的路基填筑材料、正確的基底處理方法以及有效的排水施工措施是解決路基凍融凍脹的關(guān)鍵。

長途客車擺臂式平衡懸掛系統(tǒng)的試驗分析

[1] 李斌.公路工程地質(zhì)[M].北京:人民交通出版社，1990.

[2] 公路路基施工技術(shù)規(guī)范[M].北京:中華人民交通部，1995.