高原冻土区路基施工技术及质量控制措施

2013-04-16王立新

交通运输研究 2013年20期

王立新

（中建新疆建工路桥工程有限公司，新疆乌鲁木齐 830054）

1 工程概况

哈巴克至神仙湾边防公路改建工程，起点K0＋000.00，终点K119＋895.05，全长118.86km。本项目所在地区位于西昆仑高山区，具有极端的荒漠性特征，区域内地形起伏较大，地貌类型较为复杂，延路线前进方向，分别为越岭线段、高原平台段、延溪线段，除越岭线段外，整体高差不大，海拔最高达5 250m，最低为3 820m，属高原亚寒带干旱气候，昼夜温差大。由于受高空环流、地理位置和地形地势的影响，整体上属于大陆性干旱气候区，水汽主要来源于阿拉伯海。短期观测取得的天文点（5 100m）及神仙湾（5 370m）年降水量依次为54.6mm和67.7mm，推算沿线年降水量为60～80mm。狮泉河（4 278.8m）年平均气温仅为0.4℃，极端最低气温为－34.6℃，年平均地温为5℃，最低地温为－7.2℃，甜水海附近年平均气温为－4.42℃，年平均地温为－3.5℃。沿线年平均相对湿度＜40%，年蒸发量约为2000～2500mm，具备冻土生成的水热条件。

2 高原多年冻土区路基施工的特征分析

高原冻土区的自然和生态环境，是通过古代与近代的地质运动所形成的。高原冻土区的特点主要有以下几方面：首先，在不破坏冻土区现有的自然和生态环境的基础条件上，高原区多年冻土是非常稳定的，但是如果高原区的多年冻土被破坏，那么冻土区的地基将会出现衰退，并产生融化现象，使公路路基的地基受到破坏；其次，在高原冻土区施工容易受到季节的影响，要最大程度上降低季节对多年冻土的热干扰和影响；再次，水会对公路路基产生较大的影响，因为水能够携带的热量要远远的大于空气所携带的热量，如果在公路路基工程附近有大量的水聚集，那么将会对高原冻土区产生较大的热干扰。由于高原多年冻土区的工程地质条件特别复杂，在较小的范围内可能会出现不同类型的多年冻土。

3 高原冻土区路基施工技术与质量控制措施

按照高原冻土区的路基特征，需要采取先进的路基施工技术和质量控制措施，才能够提升高原冻土区的路基施工质量。

3.1 降低填料蓄热对冻土的影响

在高原冻土区路基施工的过程中，为了有效地降低路基热融下沉问题，需要降低填料蓄热对冻土的影响。在路堤较高的情况下，需要分两次来填筑，宜选择在温暖的季节进行施工。当路堑开挖完成之后，基底换填层下面的卵碎石土工作垫层，对降低路基的冻胀、路基的融沉发挥着很大的作用，因此要求在施工的时候，必须要做好工作垫层。

3.2 加大冻土环境保护工作

在多年冻土区路基施工时，要重视高原冻土环境的保护工作，在施工的过程中要严格按照环保部门的相关要求进行施工。为了更好地保护环境，提高高原冻土区路基的稳定性，填筑路基所需的取土场要与路基保持500m以上的距离，并且需要环保部门的指定。施工时尽量采用移挖作填的办法解决填料，并充分利用弃碴和路堑挖方。

3.3 不同的施工部位选择不同施工时机

在高原冻土区路基施工的时候，需要按照路基的不同施工位置，选取合适的施工季节。高原含冰量多年冻土分布的地区，在路堑开挖之后，高含冰量的冻土将会直接暴露在大气环境下，造成多年冻土的热状态受到阳光和大气的干扰，出现冻土融化问题，有可能导致路基施工不能顺利进行。因此，高含水量冻土区的路堑开挖最好在冬季进行，这样能保证不会出现融化问题。公路的基底与边坡的换填需要在温暖的季节进行，因为温暖的季节填料的蓄热水平较低，对公路边坡和基底多年冻土不会产生太大的热干扰。高含冰量的高原冻土区路堤施工要在温暖的季节进行，因为温暖季节冻土的活动层并没有完全融化，并且加上填料的蓄热量较低，能够有效地保护高原冻土层，对于提升路堤的稳定性有着重要的意义。

3.4 防止地下水与冻土接触

因为水会对路基多年冻土产生较大的热干扰，并且可能会造成多年冻土的大面积融化。因此，有效防止地下水对高原冻土区的接触是提升冻土区地基稳定性的关键所在。在高原冻土区路基施工时，一定要提前做好临时排水系统，并结合临时排水和永久性排水系统进行全盘的考虑，以有效地降低水对施工路段地表的影响，达到保护冻土区的目的。

3.5 加强对冻土工程地质资料的核对

针对高原冻土区公路工程地质状况，需要在公路路基工程施工之前，加强对冻土工程地质资料的核对。通过使用通风路基技术等，对高原冻土区的高含冰量和不良冻土现象分布的区域，要使用保温盲沟，并设置防水保温通道，通过铺设土工格栅等相关的措施，来提升公路路基的稳定性。通风路基是通过在路堤基底使用重型压路机碾压结实之后，在路基基底上直接埋设钢筋混凝土通风管，并在钢筋混凝土通风管或码砌片石顶上封一层过渡垫层，然后再进行正常路基填土的施工工艺而形成的路基。其防止热融的原理是通过通风对流的作用，使填土产生的热量，以及外界引发的各种热量以最快的速度散失，可减少热量对基底的干扰，避免基底由于热融而产生的下沉问题。

同时要加大对少冰、多冰冻分布地段的日常检查工作，对高含冰量的冻土区的冻土类型和分布情况进行认真检查，以更好地采取相关的措施，保证公路路基的稳定性。当少冰、多冰冻土区有高含冰量分布的时候，可以采用局部挖除的方法，并使用融化的少冰和多冰冻土做及时的回填压实处理。在进行边坡和基底挖除的时候，其深度要为少冰冻土上限的1.5倍。

3.6 加大热融滑塌的整治力度

如果公路通过热融滑塌分布的位置时，需要按照热融滑塌的时间、路基的通过位置等因素，使用合适的方法进行科学的整治，以避免热融滑塌的继续扩大。然后再使用合理的技术方法，对基底做出科学的处理，处理时需要保持厚层地下水或者高含水量冻土活动层的热平衡状态。禁止在热融滑塌的位置进行排水沟的开挖，这是因为排水沟的开挖降低了活动层的热阻，使得地表的热平衡遭到了破坏，这会导致厚层地下冰产生融化，导致地面产生热融下沉，甚至会造成热融而引发新的热融滑塌。为了有效地清除不均匀的冻胀，在填料的时候需要使用质地均匀、冻胀性较低的填料，并且要在公路路基施工的过程中，加大对不同冻胀填料的过渡，避免产生冻土等不均匀的冻胀问题。