高原冻土区路基的施工技术探讨——以某公路改建工程为例

张 勇

（中建新疆建工路桥工程有限公司，新疆 乌鲁木齐 830054）

在我国新疆高原地区进行公路工程建设时，很容易遇见多年冻土及季节性冻土区。冻土的主要成分为土颗粒、固态水、液态水以及气体等。在冻土区进行公路工程施工时，最难解决的是路基的冻胀和融沉问题。同时在冷生过程中冻融灾害的威胁也不容忽视。本文结合哈巴克至神仙湾边防公路改建工程实例，对高原冻土路基的破坏特征及施工处理技术进行探讨。

1 高原冻土区公路路基的常见病害

1.1 冻胀

通常情况下冻胀现象大多发生在季节性冻结面积较大且深度较深的区域，尤其是多年冻土区。土体产生冻胀时需要具备三项前提，即土粒本身具有冻胀的敏感性、土体的含水量超过塑限和外部的水分补给充分、冻结的条件及时间比较充分。通常情况下公路地基土或填土在受到地下水或地表水的浸蚀时，若冷冻条件成熟则会发生体积膨胀现象，而且冻胀的程度也与土壤当中水分含量的多少有直接关系。

1.2 融沉

当公路路基为粘质土时，若产生冰融就很容易出现融沉问题。在路基基底多年冻土上限或路堑边坡当中分布着一个地下冰层时，如果冰层埋深较浅，路基在使用过程中，在自然条件变化时冻土会融化，而上层覆土也会产生一定的重力作用，这便会导致路基沉降、变形等现象的发生。通常情况下融沉现象比较容易发生在向阳的道路解冻期间和开裂的填方路堤边坡滑坡、路堑边坡滑倒区域。通常解冻的过程比较慢，沉降时间也相对较大。有时的沉降比较缓慢，而有时的沉降量则较大，这时便会使隆起的两侧突出于基础表面，使路面出现凸凹不平的现象，进而缩短道路的使用寿命。出现这种现象最根本的原因是处于饱和状态的粘性土土壤属于高压缩性土壤，因此在冰融时产生压缩。

1.3 冰害

冰害主要是指接触路基的水，在冬季低温作用下，会在路基下结成冰或挂冰，从而对边坡造成危害。在公路路基工程中，冰害现象通常发生在浅层地下水区、低填区域或零路堤区域，在多年冻土区这种现象比较严重。

2 冻土区路基施工原则

在高原冻土区进行路基施工时，应该全面考虑到冻土因素，严格遵循冻土路基施工的基本原则，以保证路基的整体稳定性，冻土区路基具体的施工原则如下：

a）由于冻土在温度较低时，路基相对稳定，但如果冻土温度较高，则路基的稳定性会下降，因此为了使路基的施工温度能够控制在比较稳定的状态下，从而保证路基工程的稳定性，施工前需要采取一定的冻土保护措施，尤其是在路基开挖较深处，达到了冻深以下时，需要对热熔沉陷浆的危害现象进行高度预防，因此应该尽量采取浅挖的方式；

b）如果多年冻土的融沉量不大，可以采用爆破的方法；

c）对于地下冰层较厚的地段，需要对多年冻土进行保护，路基施工应该尽量在多冰冻土地段遵循保护多年冻土的原则；

d）施工时应该在满足路基加固及排水的前提下，尽量避免由于施工因素给路基带来的影响和干扰。

3 高原冻土区路基的施工

3.1 施工前的准备

高原冻土区路基施工之前，需要对冻土区域进行详细的调查研究和资料分析。本工程施工之前对冻土区或多年冻土区的土层区的土层面积进行了全面的调查研究，对土壤的类型、分布情况、地表水和地下水流动方向以及水平的多年冻土上限和下限进行了深入分析。结合土壤的不同含水量，将冻土层进行分类，然后确定了合理的施工方案。

3.2 填方路基的施工

3.2.1 排水

在填方路基施工时，如果路基处在冻土区，应该在冻结状态下，在路基边坡及边脚设置足够的排水系统。另外，路基边坡处不应该有积水，并采用植被将边坡覆盖住。

3.2.2 基底处理

如果填方的基底土含冰量过多，且地下冰层的厚度较小，应将此部分基底土挖除，然后采用渗水性较强的土进行回填。基底处应该设置好毛细水隔离层。隔离层的厚度应该符合设计要求，然后在隔离层上方设置好保温层，通常可铺设一层泥草塔头。

3.2.3 取土

取土时，取土坑的深度不能超过地层以下冻土的80%。如果土坑为洞穴斜坡，应该设置相应的排水口。

3.2.4 填料

填料可选择防水保温效果好的细粒土壤。而粘性土和渗透力较差的土可作为路基填料，但应该控制好土壤的含水量。填料最佳含水量的控制标准可根据实验室结果来确定，并在现场试验段进行明确。

3.2.5 压实

在冻土区修筑路基时，需要采用重型的压实标准，而且成型后的路基强度应该完全符合设计要求。可采用大于20t的辊轧制压路机进行碾压，碾压到不再出现轮迹为止。填料的压实需要进行现场试验，压实完成后需要进行压实度的检测。

4 冻土区路基施工的技术要点

结合某公路工程施工项目，由于施工条件比较复杂，且存在较多季节性冻土和高原多年冻土区，因此，工程项目部在本工程实施之前制定了一系列的冻胀土路基施工技术措施，为保证路基工程的质量提供了有力的依据。具体措施如下：

a）路基施工之前必须对冻胀土路基进行调查，对路基的填挖高度进行复核，土质、天然含水量、冰冻条件及填筑材料等必须与设计的相关资料进行比对；

b）在冻胀土路基施工中要经常检查冻害状况，如果发现冻胀、软弹、变形、纵横向裂缝及翻浆等应及时查明原因并采取有效的处治措施；

c）在路面结构层铺筑之前，应该对各种变形或强度不足等情况查明原因，经过有效的处理后，才能够进行路面结构层的铺筑；

d）对于路基填挖交界处的基底部位，应该进行充分压实，并根据填方及挖方段不同的冻胀量设置楔形过渡段，使挖方终点冻胀量与填方段冻胀量相一致；

e）地基土挖除换填深度误差应不大于5%；换填粗颗粒材料中小于0.075mm的含量不应大于10%；换填土的粒料必须均匀，其他结合料掺拌也要均匀，且厚度一致，具有良好的排水性，压实度也要达到相应的标准；

f）施工过程中必须做好阶段性排水和永久性排水工作；

g）季节性冻土地区石质挖方、零填路段超挖和清除软层后的凸凹面，严禁用挖方料和未经稳定处理的混合料来回填找平；可先将岩面凸出部分凿平，超挖部分坑槽用贫水泥混凝土浇平，然后整平与基层合在一起施工。

5 结语

本工程项目大多地处海拔4 00m以上，海拔高且空气稀薄，施工气温较低。为了确保路基工程的质量，施工前对工程区域的冻土类型、冻胀特点等进行了大量充分的调查，也进行了深入的分析，在施工过程中采取了一系列相对有效的防冻胀措施，从根本上保障了冻土区路基工程的整体质量。

[1]黎晨.高原冻土区路基施工技术[J].建筑工程，2010，（6）：52-53.

[2]哈斯额尔德尼，张俊平.高原冻土地区路基施工[J].科技资讯，2008，（30）：42.

[3]麦麦提艾力·吾买尔.新疆多年冻土路基施工对策研究[J].交通标准化，2012，（14）：75-77.