淺議高海拔高寒季節(jié)性凍土地區(qū)公路施工技術(shù)

黎福祿 青海省果洛公司工程建設(shè)有限公司

1 前言

在我國(guó)高原地區(qū)常年存在凍土層，在公路建設(shè)的過(guò)程中，凍土層的路基一直處于存在病害的狀態(tài)，致使凍土路基處在病害狀態(tài)的主要原因是施工過(guò)程中改變了凍土層的外界環(huán)境。施工活動(dòng)會(huì)不可避免地對(duì)凍土環(huán)境造成影響，而本身就極為脆弱的凍土環(huán)境在施工的擾動(dòng)下會(huì)融化，進(jìn)而導(dǎo)致上部的路基發(fā)生形變，也出現(xiàn)不均勻的沉降。針對(duì)凍土層的治理，關(guān)鍵的途徑是采用相關(guān)的技術(shù)來(lái)保證施工時(shí)凍土層的溫度穩(wěn)定。在路基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及施工的過(guò)程中，先要考慮對(duì)凍土層的融化控制，評(píng)估凍土層的融化變形程度，最重要的是遵守保護(hù)凍土層的原則，確保凍土天然形成上限不會(huì)下降，即使凍土出現(xiàn)了融陷的情況也要盡力的控制其融陷的速度，將凍土層的融陷變形控制在可承受的范圍之內(nèi)，可以有足夠的時(shí)間來(lái)制定修補(bǔ)計(jì)劃，或者采取相關(guān)的措施解決問(wèn)題，這樣可以最大程度保證公路下的凍土層出現(xiàn)融陷也不會(huì)影響公路的服務(wù)水平。

2 工程概況

花久高速公路是國(guó)家高速公路網(wǎng)主骨架G6的聯(lián)絡(luò)線G0615（德令哈至馬爾康公路）的重要組成部分，也是連接新疆、青海、四川三大省區(qū)的主要通道，是貫穿吐魯番盆地、柴達(dá)木盆地、四川盆地的重要經(jīng)濟(jì)干線公路（庫(kù)爾勒—成都），是青海省“三縱四橫十聯(lián)”骨架公路和通州高速公路規(guī)劃的重要組成部分，同時(shí)也是連接果洛、玉樹兩個(gè)藏族自治州和海西柴達(dá)木盆地的最便捷通道，該項(xiàng)目工程的建設(shè)具有非常重要的意義，不僅加快了新疆、青海和四川大通道的建設(shè)進(jìn)程，而且改善了青藏高原區(qū)域的主骨架路絡(luò)。就青海省來(lái)看，該高速公路提升了青海省公路網(wǎng)的整體服務(wù)水平，提高了西部地區(qū)與外界的聯(lián)絡(luò)能力，體現(xiàn)了加強(qiáng)民族團(tuán)結(jié)和鞏固國(guó)防的重大意義。花久高速公路還帶動(dòng)了青海乃至西部地區(qū)建設(shè)綠色循環(huán)低碳公路的節(jié)奏，促進(jìn)了沿線區(qū)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及社會(huì)的協(xié)調(diào)，對(duì)于地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展具有非常重要的戰(zhàn)略意義。

花（石峽）久（治）高速公路建設(shè)項(xiàng)目位于青海省果洛藏族自治州境內(nèi)，沿線平均海拔4000m以上。路線經(jīng)過(guò)瑪多縣、瑪沁縣、甘德縣和久治縣，由花石峽至大武段、大武至久治（省界）段兩部分組成，該公路穿越了三江源自然保護(hù)區(qū)的核心區(qū)和緩沖區(qū)、阿尼瑪卿藏文化中心，阿尼瑪卿雪山風(fēng)景區(qū)等，生物多樣性特征明顯，自然條件惡劣，生態(tài)環(huán)境敏感，高海拔、高嚴(yán)寒、高輻射、大溫差等特點(diǎn)，具有打造成為高原低碳示范公路的現(xiàn)實(shí)需求與基礎(chǔ)條件。

路線全長(zhǎng)384.20km，于2013年6月開工，2017年11月竣工，建設(shè)工期4年。

3 施工技術(shù)要點(diǎn)及注意事項(xiàng)

因?yàn)楸疚乃信e的項(xiàng)目工程開展地區(qū)是高海拔、高寒季節(jié)性凍土地區(qū)，要充分結(jié)合地區(qū)的氣候以及環(huán)境特點(diǎn)。下面從項(xiàng)目的橋梁、涵洞、路基、路面等方面對(duì)施工進(jìn)行詳細(xì)分析，并根據(jù)實(shí)際情況總結(jié)施工技術(shù)的要點(diǎn)，提出施工過(guò)程中需要注意的事項(xiàng)。

3.1 橋涵施工原則

（1）對(duì)于橋涵施工需要保證安全可靠，還要保證橋涵的適用性和耐久性。在橋涵施工之前，要充分結(jié)合涵洞所在地區(qū)的地形氣候，以及季節(jié)性凍土的地質(zhì)特征。通過(guò)分析各方面因素，科學(xué)合理的選擇橋涵的結(jié)構(gòu)類型。本文所討論的項(xiàng)目地處藏北草原季節(jié)性凍土區(qū)域，該地區(qū)自然災(zāi)害頻發(fā)且生態(tài)環(huán)境相對(duì)來(lái)說(shuō)比較脆弱，因此在進(jìn)行橋涵施工時(shí)，還要注意對(duì)施工環(huán)境的保護(hù)，遵守自然環(huán)境保護(hù)原則。

（2）在施工的過(guò)程中還要根據(jù)實(shí)際的情況，對(duì)中小橋或者涵洞的位置進(jìn)行調(diào)配，使其服從路線施工的要求。在橋孔布設(shè)的施工當(dāng)中，要全面考慮施工環(huán)境以及施工地區(qū)的水文地質(zhì)條件，避免壓縮河床。在布設(shè)多孔橋墩時(shí)，對(duì)其位置要嚴(yán)格把控，避免將多孔橋墩布設(shè)在河流的中心地帶。

（3）在施工的過(guò)程中，除了要考慮施工的質(zhì)量以及施工路段的功用，還要遵守安全性施工的原則，在確保原有河道與溝渠功能的同時(shí)，要保護(hù)原有水系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，避免打破水系統(tǒng)的運(yùn)行平衡。

（4）在季節(jié)性凍土地段進(jìn)行寒凍的布設(shè)時(shí)要充分考慮凈流量的大小與凈流期長(zhǎng)短等因素。可以采用換填非凍脹性土等方式來(lái)避免融沉和凍脹情況的發(fā)生，采取上述措施可以確保路橋施工可以在既定的工期內(nèi)完成。涵洞的施工期間還要充分考慮外界溫度對(duì)涵洞基礎(chǔ)以及水熱產(chǎn)生的影響，采取合理的處理措施，避免因?yàn)橥饨鐪囟葘?dǎo)致涵洞基礎(chǔ)損壞，保證涵洞的施工質(zhì)量，進(jìn)一步保證涵洞投入使用之后可以正常的發(fā)揮其性能。

3.2 涵洞施工要點(diǎn)

本文中所討論的涵洞，其主要指為宣泄地面流水而設(shè)置的橫穿路基的小型排水構(gòu)造物。針對(duì)不同的地段采取不同的材質(zhì)來(lái)進(jìn)行管涵施工，占水流量較小且漂浮物較少的地段可以采取金屬波紋管涵，以此來(lái)獲得最佳的施工效果。在施工之前還要充分結(jié)合洪峰流量以及洪水水位等信息，預(yù)測(cè)水位的通過(guò)情況，為施工后期的延續(xù)操作以及維護(hù)打下基礎(chǔ)。本文所討論的工程項(xiàng)目位于季節(jié)性凍土區(qū)域，因此在涵洞施工過(guò)程中，要對(duì)涵洞下方的凍土進(jìn)行換填，以非凍脹性土作為填充。此外，在涵洞的施工過(guò)程中還要科學(xué)合理的評(píng)估涵洞的跨徑及形式，要著重考慮流量孔徑、外界環(huán)境、材料供應(yīng)、填方高度及施工條件等信息，并與設(shè)計(jì)單位及時(shí)溝通。本文所討論的項(xiàng)目工程地處高海拔、高寒地區(qū)季節(jié)性凍土，在進(jìn)行路基施工的過(guò)程中要綜合考慮地形以及地質(zhì)條件等因素，積極合理的面對(duì)地形、地質(zhì)條件的復(fù)雜性，部分路基路面的材料會(huì)受到較大的外部環(huán)境影響，極易出現(xiàn)變形或者開裂的現(xiàn)象，不同程度的損壞會(huì)對(duì)工程的施工造成不同程度的安全威脅。部分的涵洞采用金屬波紋管涵可以最大程度縮短施工方面的時(shí)間投入，而且能夠顯著地縮短凍土施工時(shí)間，在材料投入方面減少了水泥和砂石等材料的用量。

3.3 路基施工注意事項(xiàng)

在本文的開頭中已經(jīng)對(duì)該公路的施工路段環(huán)境進(jìn)行了詳細(xì)的分析，因?yàn)樵摴返纳娼?jīng)地段常年有風(fēng)雪天氣，因此沿線路基常常會(huì)存在積雪，需要合理的確定路基橫截面形式，并科學(xué)合理的采取填方，減少路塹。在實(shí)際的施工中，部分路段的縱坡坡度是比較大的，因此需要采取挖方的措施，以此來(lái)減小坡度。而針對(duì)風(fēng)雪天氣，應(yīng)該積極采取相應(yīng)的措施來(lái)減少冬季積雪對(duì)路基的影響，最常見的操作是在挖方路段的路基兩側(cè)合理的設(shè)置積雪平臺(tái)。路基平臺(tái)的設(shè)置可以最大程度上避免積雪堆積到路面，保證路面的干凈和暢通，在路基的施工環(huán)節(jié)，需要注意以下幾個(gè)方面。

（1）在施工之前，要對(duì)施工地區(qū)的地質(zhì)條件以及其天氣信息進(jìn)行全面的了解，在施工時(shí)要選擇有利的地段進(jìn)行施工，避免復(fù)雜地段為施工帶來(lái)巨大的挑戰(zhàn)。當(dāng)不能避免時(shí)，針對(duì)特殊的地段，要進(jìn)行科學(xué)的防治措施，提高路基的安全性和穩(wěn)定性，以此提高高速公路的服務(wù)質(zhì)量。

（2）在應(yīng)對(duì)特殊地質(zhì)時(shí)要加大對(duì)路基的處理力度，減少因?yàn)榧竟?jié)性凍土的熱融所帶來(lái)的危害，在施工時(shí)要充分的結(jié)合凍土組成，分析凍土路基形成的具體原因，在化凍的過(guò)程中將動(dòng)土內(nèi)部的水分抽離，避免其二次結(jié)凍。在施工的過(guò)程中，路基土主要以粗顆粒砂土為主，在路基發(fā)生坍塌時(shí)要積極采取換填措施。針對(duì)普通的路段，在對(duì)地基進(jìn)行處理時(shí)，采取砂礫或者碎石土進(jìn)行填充，填充時(shí)要重點(diǎn)控制填充材料的質(zhì)量，也要做好路基路面的排水工作。在多年凍土的環(huán)境下，對(duì)橋梁基礎(chǔ)進(jìn)行抗拔驗(yàn)算時(shí)要考慮多方面因素，保證驗(yàn)算結(jié)果的準(zhǔn)確無(wú)誤，還要采用合理的措施減小季節(jié)活動(dòng)層動(dòng)蕩對(duì)橋梁基礎(chǔ)的影響。最后在路基填筑的過(guò)程中，要嚴(yán)格審核路基填筑材料的強(qiáng)度。

3.4 路面施工注意事項(xiàng)

由于該項(xiàng)目所在區(qū)域瑪沁縣高山峽谷，屬典型的高原大陸性氣候，春季較干旱，夏季多冰雹，雨量集中，冬季嚴(yán)寒而漫長(zhǎng)，在施工季節(jié)早晚溫差較大，路面施工時(shí)各項(xiàng)工序必須嚴(yán)格控制，需要注意以下幾個(gè)方面。

（1）砂礫墊層施工：①在進(jìn)行級(jí)配砂礫墊層施工時(shí)，要注重對(duì)集料級(jí)配嚴(yán)格控制；②由于花久項(xiàng)目所處區(qū)域夏季多雨，墊層施工遵循“三隨”原則，即隨運(yùn)輸卸料、隨攤鋪、隨碾壓成型；③墊層橫坡度按設(shè)計(jì)嚴(yán)格控制，使排水流暢，保證路基穩(wěn)定性。

（2）水泥穩(wěn)定粒料底基層、基層施工。①水泥穩(wěn)定粒料底基層、基層施工的材料級(jí)配控制要嚴(yán)格遵守設(shè)計(jì)文件和《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》，原材料不符合要求時(shí)，按文件要求進(jìn)行摻配；②嚴(yán)格控制水泥用量，并加強(qiáng)后期養(yǎng)生，使基層強(qiáng)度按期達(dá)到設(shè)計(jì)要求。③底基層及基層橫坡度按設(shè)計(jì)嚴(yán)格控制，使排水流暢，嚴(yán)禁頂面積水。

（3）瀝青混凝土面層施工。①透層瀝青撒布嚴(yán)格按文件要求進(jìn)行控制，保證滲入基層厚度，使面層和基層能更好地粘結(jié)；②路面各規(guī)格礦料單粒徑級(jí)配、瀝青混合料礦料級(jí)配及瀝青用量嚴(yán)格按設(shè)計(jì)文件和《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》進(jìn)行控制。③由于本地區(qū)早晚溫差比較大，瀝青混凝土路面施工使必須嚴(yán)格控制瀝青混合料拌合溫度、出廠溫度、攤鋪溫度及碾壓溫度，使瀝青混凝土路面各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。④按設(shè)計(jì)嚴(yán)格控制路面橫坡度，使路面排水流暢，以免冬季造成凍脹損壞。

出于保護(hù)自然環(huán)境的角度，在公路修建完畢后，要控制公路施工設(shè)施對(duì)于周圍水系統(tǒng)的干擾，主要的措施是設(shè)置邊溝與排水溝，科學(xué)地進(jìn)行排水系統(tǒng)布設(shè)工作，可以確保路基排水系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，減少地表水地下水對(duì)路基的不良影響。還要結(jié)合公路沿線的地形與地質(zhì)條件，科學(xué)合理的規(guī)劃排水設(shè)計(jì)。就本文所討論的項(xiàng)目工程而言，路面上的雨水以及雪水可以通過(guò)橫向排水，散排至邊溝，再集中排出路基范圍；超高段路面排水利用路線內(nèi)側(cè)橫坡排到縱向邊溝或路堤排水溝收集路面水，通過(guò)橋、涵構(gòu)造物引至路基以外。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)對(duì)高海拔高寒季節(jié)性凍土地區(qū)公路施工技術(shù)要點(diǎn)和注意事項(xiàng)進(jìn)行全方位分析，例如明確橋涵施工原則、涵洞施工要點(diǎn)、明確路基與路面施工要點(diǎn)等，能夠減少高海拔高寒季節(jié)性凍土地區(qū)對(duì)公路工程施工產(chǎn)生的不利影響，在此工程項(xiàng)目中，通過(guò)采取上述施工措施，經(jīng)過(guò)專業(yè)檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)后，工程質(zhì)量達(dá)標(biāo)，故能夠?yàn)轭愃乒こ添?xiàng)目提供良好參考。