冻土地区勘察方法及地基处理技术问题的探讨

2013-09-15琚海牛

中国新技术新产品 2013年8期

琚海牛

（贵州省交通规划勘察设计研究院有限公司成都分公司，四川成都 610000）

青海天骏县某公路工程是一项专门用于煤炭资源运输使用的公路工程项目，该公路工程项目作为该地区交通发展规划的重要项目内容之一，不仅承担着该地区资源运输的重要任务，而且对于该地区交通运输能力的提升以及经济发展进步等，都有着积极的作用和意义。该公路工程项目位于青海省海西州天骏县境内，工程项目呈南北条带状分布，全长约122千米，海拔高度3500～4200米，因海拔高，冬季气温低，公路沿线存在季节性冻土及多年冻土地区，需要在前期勘察中查明冻土分布范围、类型等，以便公路施工过程中采用相应的地基处理措施，以保证公路工程的施工质量，保证公路工程在该地区的交通运输与经济发展中发挥作用。

1 冻土类型地区的危害作用分析

1.1 冻土地区的危害作用分析

通常情况下，当一个地区的温度环境多处于零度或者零度以下，地基土壤水分在这样的温度作用影响下，从而形成冻土地区。冻土地区的地质结构具有一定的不稳定性，对建设工程的地基安全以及质量等造成影响。

冻土地区的类型根据其冻土形成条件情况等，多分为季节性冻土以及多年冻土、隔年冻土三种类型。不管是哪种类型的冻土地区，一旦冻土地区的地表温度发生变化时，就容易形成地下冻土孔隙水融化，从而造成冻土地基的承载力下降，形成软土地基。根据实际工程施工情况，以建筑工程的冻土施工为例，如果施工过程中冻土地基发生融化变化，形成软土地基，严重影响建筑工程的安全质量与使用寿命。

图1 公路线路某段地温测试变化结果示意图

1.2 冻土危害的防治措施

通常情况下，针对冻土地区的危害作用与影响，在我国的工程施工建设中，为避免冻土融化对工程产生危害，多通过提前制作钢筋混凝土桩插入地基，也即是通常所说的插入桩基施工法，进行冻土地区工程建设的施工应用，避免冻土危害作用的影响。总之，在进行冻土地区的施工建设中，为了避免与控制冻土融化的危害作用，在施工建设过程中，应注意将合理回避与利用的施工方法相结合，保证工程的施工建设安全与质量。

2 冻土地区的主要勘察方法技术分析

2.1 冻土地区的勘察目的与任务

冻土地区的勘察目的与任务，主要是查明冻土地区分布范围，冻土类型以及其对工程项目的影响，为设计采用合理的防治措施提供科学依据，以保证工程项目施工建设安全与质量。

2.2 冻土勘察的技术与方法分析

青海天骏县某公路工程项目中，对于冻土地区的勘察，主要是通过线路踏勘以及地表地质测绘、钻探、坑槽探、地温测试、取样试验等勘探方式，查明冻土地区分布范围，冻土类型以及其对工程项目的影响。

对于整个公路工程项目来讲，进行冻土勘察的条件比较恶劣，并且勘察工作难度比较大，在进行该公路项目冻土情况的勘察中，对于季节性的冻土地区，主要使用的是坑槽探与少量钻孔、取样试验相结合的方式；而在公路施工线路中一些多年冻土地区，则主要采用的是以钻探方式为主，并结合少量的坑槽探的方式进行冻土勘察实施。并在勘察过程中进行现场地温情况的测试，如下图1所示，为该公路工程线路某段的地温测试孔的测试变化结果。

根据上述的冻土地区勘察技术与方法，青海天骏县某公路工程线路中，冻土类型主要包括季节性冻土和多年冻土两种类型，主要的冻土不良地质现象包括冻土沼泽以及热融湖塘等，这两种冻土不良地质现象主要分布于公路工程线路的两个大段，其中，热融湖塘冻土地质分布区域的发育都比较明显，冻土草沼区域则多呈片状或者是圆形、椭圆形分布发育。如下图2所示，为该公路工程项目中季节性冻土与多年冻土在线路中的分布示意图，其中红线表示的是季节性冻土，黄线表示的是多年冻土。

2.3 冻土对公路施工的影响分析

根据上述对于青海天骏县某公路工程项目的冻土勘察结果得知，在该公路项目沿线，主要分布有不同程度的多年冻土以及季节性冻土地质类型。这些冻土地质类型，在公路工程项目的施工过程中，容易对公路工程施工造成以下危害：首先，冻土地质容易造成公路地基出现融沉问题，这也是公路施工中的主要冻害问题，尤其是在高温多年冻土地区，冻土公路地基的融沉问题更加突出和难以控制。其次，冻土地区还容易在公路施工过程中，造成公路冻胀问题的发生，这主要是与公路地基土壤中的水分在零度温度情况下，容易在土体空隙中间凝结成冰有很大的关系，一旦公路土体空隙中间水分凝结成冰，就容易造成土体体积增大，从而产生较大的外力作用，对于公路地基结构造成危害。再次，公路冻土还容易在公路施工过程中，造成公路的翻浆以及路面裂缝问题发生，这对公路工程的安全质量以及使用寿命等，都有很大的不利影响。

3 冻土地区的地基处理方法与措施

根据上述公路工程线路中的冻土地质类型，以及冻土对于公路施工的危害影响作用，在进行公路工程的施工建设中，应注意从公路的路基、桥涵以及路面排水等施工方面与环节，对冻土危害影响进行控制避免，保证冻土地区公路的施工安全与质量。

图2 季节性冻土与多年冻土在线路中的分布示意图

首先，在进行上述公路工程项目的路基施工过程中，针对勘察的冻土情况类型以及危害影响，对于季节性冻土地区的路基施工，应注意通过提高公路路基的设计标高，完善公路路基边沟的排水设计，同时注意使用透水性比较好的卵砾石进行冻土表层粉土层的换填施工，来避免与控制季节性冻土对于公路路基的危害影响；而对多年冻土地区的路基处理，注意采用保护冻土原则进行路基设计，设计中尽量避免“零”填、浅挖，以填方为主，采取有效的综合措施并使路基保持其最小临界高度。其次，在进行公路桥基与路面排水施工设计中，桥基的设计要尽量避免热扰动和防止融沉、冻胀作用对桥梁结构的破坏，同时路面排水设计中，要充分重视水对冻土路基稳定性的影响，冻土地区冰冻前应尽量避免边沟积水渗入路基，以免引起路面翻浆。