季节性冻土路基的施工技术

2015-04-05董超

四川建筑 2015年2期

关键词：季节性冻土路段

董超

(317指挥部, 四川成都 610041)

季节性冻土路基的施工技术

董超

(317指挥部, 四川成都 610041)

国道317线改扩建工程处于高原寒冷地区，海拔高、气候条件极其恶劣，路基属于季节性冻土。为了保证建设进度和工程质量，必须解决季节性冻土问题。文章从工程区的气候特点入手，首先分析了季节性冻土的危害，并借鉴其他类似工程的施工经验，提出了季节性冻土的施工技术要求，以保证工程质量，同时为高寒高海拔地区季节性冻土施工提供借鉴。

高海拔地区；季节性冻土；路基施工

1 工程概况

国道317线是(川藏公路北线)是四川通往西藏的一条重要公路，是国家西部大开发战略的重要举措之一，是我国西南“世界屋脊”上的一条重要国防战备公路；是内陆通往西藏自治区的最便捷通道，是四川省藏区公路的主骨架之一，也是甘孜州经济主干线种的一段，同时也是州府康定通往甘孜州西北和西南县城的交通要道，在国家西部开发路网、四川省和甘孜州公路网中占重要地位。本路段海拔高度处于4 200～4 300 m，降水主要集中在5月下旬至9月中旬，占全年降水量的90%以上；全年降雪天数在81 d左右，积雪天数83 d，结冰天数236.5 d。经现场调查，本项目冻土深度为80～150 cm，冻土开始期在10月份，结束期在次年5月份，冻结日约200 d，融化日数达150 d。其路基施工重点是要尽量控制季节性冻土路基施工质量，防止引起冻胀、翻浆等病害。

2 季节性冻土及成因条件

季节性冻土指的是冬季冻结春季融化的土层。自地表面至冻结层底面的厚度称冻结深度。

形成的主要条件是气候，最显而易见的是气温。此外，纬度、地形地貌(即海拔高度)、土壤湿度、地层岩性、地表覆盖条件等对季节性冻土的形成均产生影响[1]。

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3 季节性冻土对路基的危害

冻土的危害主要分为冻胀和融陷两种。冻土是指土冻结时由于所含水分冻结成冰产生体积膨胀，使路基土产生不均匀的胀力，对公路工程造成损坏。路基土中有着无数的毛细管，地下水通过路基中的毛细管上升到路基里面，冬季来临，地表中的水分首先冻结成冰晶体，接着结合水的最外层也开始冰冻，使冰晶体逐渐增大，并在土层中形成冰夹层。路基土中的水分冰冻后体积将增加9 %，出现体积膨胀，这种现象称为冻胀影响[2]。冻胀产生冻胀力，使路基随着膨胀发生隆起，冻胀的因素包括土质、水分、湿度、冰土层厚度、冻结速度等。当温度条件和土质一定的时候，水分是影响冻胀力的主要因素[3]。如果形成的冻胀力大于基底上面的荷载，路基有可能被抬起，使路基及路面开裂。当温度回升土层解冻时，路基土中积聚的冰晶体就会融化，土中含水量将大大增加，加之细粒土排水能力差，或基底下还有土层未解冻，上面已融化的水渗透不到路基深处，基底土层就会处于饱和软化状态，强度大大降低，使路基发生下陷，也就是融陷[4]。不论冻胀或融陷，一般都是不均匀性的，这样每年冻融交替，造成路基及路面开裂。在地下水位较高、细粒土较多、承载力差的土层上修筑公路，冻害尤为严重。

新建榆横铁路煤化工专用线白城河特大桥位于榆林市榆阳区巴拉素镇白城台村，全长2856.82m，为87-32m后张法预应力混凝土简支梁。本工程全部采用钻孔灌注桩基础，其中39#、40#、41#墩处在白城河远古河道中，基坑深度均大于5m，河道宽约100m，深约15m，且该河道常年流水。

4 季节性冻土路基施工

(1)对于路基填筑高度小于1.5 m的季节性冻土路段，视为零填路段，其路床范围采用级配碎石材料换填，并在路面底部增设防渗土工布以防止地下水影响路面稳定。零填路段的路基边沟采用浅碟形边沟，下设高强土工材料或2～4 cm碎砾石作为纵向渗沟的形式进行排水。同时还应视地形情况酌情加深排水沟，以降低地下水位。根据地形情况，纵向渗沟每隔50～100 m设置一道横向渗沟，将地下水引出路基之外。

季节性冻土路段，路基主要问题是冻胀与翻浆，处治的主要措施是：路基填筑高度尽可能控制在1.5 m以上；加强地表截排水；降低地下水位；采用粗颗粒填筑；采取隔水保温措施等。

(4)对于挖方的季节性冻土路段，若挖深大于1.5 m，视具体地质情况酌情处理，若挖至路面标高处基岩出露，则无需换填；若出露块碎石土等材质较好路段，也无需换填；若揭示土层覆盖较厚或粒径d≤0.075 mm的细颗粒含量大于 5%路段，应换填0.5cm碎砾石等透水性材料。

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(2)对于路基填筑高度大于1.5 m的季节性冻土路段需加强地表截排水、降低地下水位。若冻土深度较深，亦应酌情换填0.3～0.8 cm碎砾石。

(6)在季节性冻土有可能发生热融或路侧人为活动较频繁易导致冻土破坏、路基失稳的填方路段，应设置保温护道。

(5)对于回填的碎砾石或其它透水性和抗冻胀性较好的填料中，粒径d≤0.075 mm的细颗粒含量应少于5 %。同时其粒径组合应满足下列范围：0.075～19 mm的占比20 %～40 %；19～37.5 mm的占比40 %～60 %；37.5～63 mm的占比10 %～30 %。

(3)对于挖方的季节性冻土路段，若挖深小于1.5 m，视为浅挖路段，同浅挖路基处理。

林区郁闭度低主要是指该区域中的林木郁闭度低于0.7的人工林或郁闭度低于0.6的天然林，管理人员也要分情况落实森林抚育管理工作[3]。如果郁闭度较低，幼龄木生长易受到其他植物的抑制，但情况较好的林区，管理人员需要重点调节幼龄木与其他植物的营养，帮助幼龄木获取更多的生长营养元素，帮助其快速成长。具体可通过伐除其他植株，移栽生长密集的幼苗来实现。