淺談根拉一級公路多年凍土路基施工處理方法

【摘要】分析了根拉一級公路多年凍土的特性及對路堤、路塹施工工藝、施工中可能出現凍脹、融沉等不良地質現象做了詳細論述，并指出了正確合理的選擇施工工藝是解決多年凍土路基施工的技術關鍵。

【關鍵詞】多年凍土；不良地質；排水擋水；施工技術

【中圖分類號】U416.1+1 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672—5158（2012）08—0164-02

1.根拉一級公路多年凍土的特性及對公路路基的影響

根拉（根河至拉布大林）一級公路項目位于大興安嶺西北鹿，呼倫貝爾東北端，約在東經121°28′52″-120°11′31″北緯50°44′50″-50°9′42″之間。本路段多年凍土多為層狀或整體構造的富冰凍土、飽冰凍土、多冰凍土與含土冰層。多年凍土的天然上限淺一般為0.2-2.6m，天然上限最大為3.0m，下限1.1-17.0m，凍土厚度較小，最大厚度約為14m。凍土總含量高，一般為35-65%，最高含水量達105%。本路段多年凍土的地溫較高，處于退化階段，極不穩定。在此種地質條件下新修建公路不僅給施工帶來了很大困難，而且可能產生凍脹、融沉等不良路基病害，尤其是多年凍土具有的流變性、沉融性和凍脹性對公路建設影響嚴重。

2.處理原則

根據項目區內多年凍土的構造特征、平面分布狀況及所處的環境條件，為保證多年凍土地區路基的穩定性和可靠性，針對不同的多年凍土工程地質條件，結合已有的多年凍土區公路建設工程經驗和研究成果，處理時，對于含水量較小的路段（多冰凍土與含土冰層）盡可能優先采用預融處理方法（破壞多年凍土的原則）；對于多年凍土埋藏較深、厚度較大的路段（富冰凍土、飽冰凍土）采取“保護凍土、控制融化速率”的處理原則。

3.處理方法

結合本項目多年凍土的特征，綜合“S301線黑河至黑山頭公路根河至拉布大林段工程多年凍土路基處治方案專家論證意見”的要求，具體采用下述相應的特殊處理方法：

3.1 挖除換填

對于凍土厚度、埋深小于3.0m的多年凍土，采取挖除換填砂礫的處治措施。部分路段地表水、地下水極其豐富，在挖除軟弱土后基底可先采用50cm后的毛石填筑，在換填毛石頂面采用沖擊碾壓補強壓實。沖擊密實后的毛石層頂面再采用砂礫分層填筑壓實。換填壓實至原地表后，鋪設一層土工格柵。土工格柵采用單向拉伸土工格柵，設計抗拉強度≥60KN/m，極限延伸率≤20%，幅寬>2m，其搭接寬度≮20cm。

3.2 保護凍土

對于埋藏較深、厚度大于5m的富冰、飽冰多年凍土路段，應該遵從“保護凍土、控制融化速率”的處理原則。路堤填筑最好選擇在不穩定融化期和穩定融化期的開始階段，在這階段地表接受太陽輻射能量的強度不太高，路基填土中不易儲存很多熱量。在冬季負溫期，熱量釋放后，凍土上限上移，路基和多年凍土層便連結為一體，不產生融土核，可以最大限度的降低工后沉降。在7、8月份，施工條件最好，但是不宜一次性堆填高路堤。因為這一時段氣溫高，填土中容易積累大量熱量，冬季不能很快散發，造成中間融土核，多年凍土上限不能進入路堤，不利于路基穩定。路堤較高時，應采用土工格柵或土木格室等加強措施。路堤高度不能滿足保護凍土上限不變的最小高度時，可設置工業保溫材料層等。

4.填筑材料

對于填筑使用的填料，如果碎石或混砂床墊層不潔，污染嚴重時，混入泥土量較多，遇積水則產生凍脹。當含泥量為20%-50%時，凍脹量可達10-20mm左右，在時間上從10月中旬至11月上旬凍脹基本形成。因此正確選擇路堤的填料成了預防凍脹的關鍵，作為多年凍土地區路基的填料，各有其優缺點。巖塊和粗粒土含水量要比細粒土?。毩Ｍ恋谋砻婺艽?，其持水能力強）。凈砂和砂礫石，兩種最宜作路基填料的填料具有排水凍結性能好，在凍結季節便于開挖和運輸。當路基高度較小時（應大于保護多年凍土上限不下降的最小填土高度）可在路基下部先填一部分細粒土，厚度一般不小于1.0m保證足夠厚度的路堤是為了有效對凍土隔熱，國外經驗有采用苯乙烯泡沫隔熱層、卵石隔熱層等做法，以維持地下土壤處于冰凍狀態。

對于填筑使用粘土質土時，施工工藝按土壤含水量來確定。春季，在解凍天所到來之前，須將取土坑上的積雪和青苔植被清除（堆放在一起），以加快土壤的融化，土料應選用保濕隔水性好的細顆粒土。采用粘性土或透水不良土壤填筑路堤時，要控制土的濕度，碾壓時含水量不超過最佳含水量2個百分點，不得將凍土塊或草皮層及沼澤地含草根的濕土填筑，通過熱融湖（塘）的路堤，水下部分必須用滲水良好的土壤填筑，并高出最高水位0.5m。靠近基底部位有飽冰層且有可能融化時，可沒保溫護道和護腳，保濕材料就地取材。用草皮時，草根向上一層一層疊鋪，最外一層要帶泥，以便拍實形成保護層。沿線兩側20m范圍內植被和原生地貌要嚴加保護，山區位于河灘臺地、斜坡、分水嶺上的路段，土壤為碎石或礫石時，采用一般方法取土筑堤，但是，考慮到凍土和濕土在挖掘上的困難，春季應預先清除苔植被，使融水沿溝流向低處，把土壤排干。若在冬季填筑凍塊粘質土時，則均變形嚴重，根據當地已建公路施工經驗得出，寒凍季節施工要較融化季節施工沉落量大2.5-3.5倍。其原因除部分是地面凍脹外，主要是粘性土凍土塊無法夯實，留有較多空隙。凍土塊本身一般含冰量較大，一旦融化，在荷載作用下極容易變形。因此寒凍季節路基施工僅適用于以砂卵石及碎塊石等粗顆粒土填筑的路堤。

在路基填方作業時，應采用端部卸土的方法填筑，汽車、拖拉機等帶輪子的設備，在前面尚未鋪設足夠的填料以支持它以前，嚴禁在坡道上進出。

5.排水及擋水系統

由于地表水的滲透是造成凍土融化、路基下沉的主要原因，因此整個排水系統應在施工過程中盡早開始，在路基主體完成的同時盡快完成。為防止地表水對公路路基產生不良地質病害，在新建公路施工過程中應建立完善的排水及擋水系統，利用新科技、新技術對凍土進行保護。結合根拉一級公路實際情況可分以下幾種措施對公路路基進行保護。

5.1 在飽冰凍土及含土冰層地段，應避免修建排水溝、截水溝，宜在距坡角6m外修擋水堰，將兩側匯水擋在路基范圍以外，減小因水流帶來的熱融影響。并采取防滲和保溫措施，必要時應采取加固措施。如需設計排水溝、截水溝時，應充分考慮凍土及冰層的埋藏深度，采用寬淺的斷面形式。

5.2 路塹邊坡有地下水出露時，必須將水引排，并應在邊坡上采取保溫措施。飽冰凍土、含土冰層等含水量很大的多年凍土路塹段，為防止開挖后基底凍脹翻漿，可根據設計要求換填足夠厚度的滲水性土，如：中砂、砂礫等。

6.結束語

本文對根拉一級公路多年凍土公路路基施工進行了研究，要求在路堤、路塹施工中核對好地質情況，嚴格按規范和設計圖紙施工。對可能產生地質病害的施工工序加以細化，另外對排水及擋水系統的施工作了詳細論述。以上充分證明了正確合理的選擇施工工藝，是解決多年凍土公路路基施工的技術關鍵。關于多年凍土路基的研究目前已經取得了長足的進步，但是在許多方面仍然有待進一步的深入。

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