高原冻土地区公路路基设计方案浅析

白崑

【摘要】一直以来，在高原地区公路路基施工中普遍面临着高原冻土这一难题，冻土严重影响着高原公路路基质量，在很大程度上制约了公路路基的正常施工。伴随着西部大开发战略的不断推进，高原冻土地区公路项目日益增多，为全面满足与日俱增的发展需求，我们应加大在高原冻土地区公路中的研究力度，结合以往工作经验，不断总结和优化其公路路基的设计方案。本文先简单介绍高原冻土地区公路建设标准和高原冻土，然后又分析了高原冻土地区公路路基施工中存在的问题，最后着重探讨了公路路基的设计方案，希望能为高原冻土地区公路建设提供一定的参考。

【关键词】高原；冻土地区；公路路基；设计方案

前言：在高海拔严寒地区存在大量的冻土，主要包含多年冻土以及季节性冻土这两种。伴随着基础建设的不断深入，开始在高原冻土地区建设公路。经过多年的实践探索，虽然积累了一定的工作经验，但是，我国在高原冻土中的研究较少，高原冻土地区公路施工技术尚不成熟，依然无法准确掌控公路路基的稳定性。因此，笔者将结合自身工作经验，参照相关研究成果，浅析高原冻土地区公路路基施工，希望能为高原冻土地区的路基施工奠定一定的基础。

一、高原冻土地区公路建设标准

高原冻土地区的公路主要为三级，伴随着工程项目的不断开展，一些国道几乎达到了二级标准。对于二三级公路，主要具有以下特点：构筑物较少、路基较窄、抗灾能力不高。

二、高原冻土

高原冻土主要包含多年冻土以及季节性冻土这两种，其中多年冻土是指冻结时间达到三年或者超过三年的土层，它主要包含对活动层和多年冻结层[1]。对于活动层，一般夏天融化，冬天冻结，而多年冻结层常年不融。冻土通常出现在寒冷地区，我国青藏高原等地区存在大量冻土。季节性冻土是指夹杂冰块的岩石和土壤，主要包含短时冻土、积极冻土和多年冻土。

三、高原冻土地区公路路基施工中存在的问题

高原冻土具有地表温度较高、厚度较小、稳定性不高的特点，因此，高原冻土十分复杂[2]。高原地区的公路病害一直困扰着各国人民，在具体的路基施工中，主要存在以下几种病害：

（一）热熔沉陷

在夏天，伴随着地表温度的不断升高，冻土层随之融化，进而出现路基的差异性沉陷现象；

（二）热融滑塌

在高原冻土中，因在具体的冻结过程中，层上水会转换成较厚的地下冰。地下冰呈现斜坡式，一旦融化，冻土将会顺着坡度逐渐滑动，引发热熔滑塌，存在掩埋路基的可能性；

（三）冻胀

因天气严寒，土层内部的水分在较短的时间内便能膨胀结冰，且尚未冻结的土层中的水分会流向冻结区域，不断膨胀。土质条件、土壤中水分含量等，共同影响着冻胀效果。

另外，高原冻土路基施工中还存在裂缝等并多种病害。综合来说，融沉和冻胀是最为常见的施工病害，这在很大程度上制约了高原地区公路建设进程，并使其缩减公路面临较大的质量问题。

四、高原冻土地区公路路基设计方案

（一）多年冻土路基

1.整体设计方案

参照现有的相关研究成果，紧密结合多年冻土路基的实际情况，合理设定总体设计方案：

（1）对于多年冻土厚度小于4米的地带，实施融化，将多年冻土层清理完全，回填砂砾；

（2）对于多年冻土厚度大于4米的地带，实施控制融化，通过主动冷却和相应的保护措施保障其稳定性。

2.详细设计方案

（1）少冰、多冰地带

以1.8米为路基的临界高度，对于冻土厚度位于2.3米左右的地带，实施自然融化。对于厚度超过5米的地带，应实施控制融化；

（2）饱冰、富冰地带

冻土厚度在2米以下的地带，实施加速融化，上限小于2米的，完全清除，并将路基最小高度控制在1.8米。多年厚土上限超过2米的，使用厚度在1.2米的片块石摊铺路基，将最小高度控制在2米。冻土厚度位于2-5米范围内的地带，实施控制融化，为降低对多年冻土的影响程度，通常按照先清除后填方的方案施工[3]。

（3）含土冰层地带

多年冻土厚度在2米以下的地带，且上限不超过2米的，实施加速融化，完全清除，将路基填方高度控制在1.8米左右；上限超过2米的，使用厚度为1.5米的石头填筑路基，将其最小填筑高度最好控制在2.5米；冻土厚度在2-5米范围内的地带，实施控制融化，将最小填筑高度控制在2.5米。对于地形条件十分复杂的地带，应以桥代路。

（二）特殊路基

1.湖塘路基

多年冻土和季节性冻土经过一段时间后，会进行发育，冻土退化，若地下水位较高，将会形成形状、大小迥异的湖塘路基，据相关调查可知，湖塘路基的局部地区存在淤泥，局部地区不存在淤泥，淤泥的厚度通常为1米左右[4]。参照具体的地质勘查结果，首先清除存在淤泥的地带，然后，借助砂砾或者片石进行填筑，待填筑高度超出水面0.4米，使用片石进行填筑，待填筑高度达到30厘米左右，对其进行冲击碾压操作，最后依据一般路基完成填筑工序。对于不存在淤泥的地带，通过片石或者砂砾进行填筑，直到填筑高度超出水面0.4米，依据一般路基填筑上部。对于利用片石开展填筑的路基，应依据填石路基有序、合理开展相应的施工组织与质检工作。

2.冰雪害路基

在高原冻土地区公路施工中，有时会遇见冰雪害路段，这主要是因为冬天温度较低且长时间持续，外加降雪量较大，雪花不容易融化，引发路面冰雪害，这对日常行车构成了极大的威胁。

参照具体的与冰雪害相关的调查结果进行设计，放缓偏坡，装设冰雪存储台，在某些风口路段装设挡雪墙，以此来降低或者避免雪害，并配备充足、运转良好的除雪除冰设备，进而确保公路的正常运转。

3.崩塌

基岩崩塌是最为常见的崩塌类型，主要形成在砂岩等岩质较硬的地带，在岩质较软的地带比较容易出现风化层崩塌[5]。岩体损坏，节理缝隙发生一定的转变，通常不同尺寸的碎石土和岩基块等多个组成部分共同构成崩塌体，有时在崩塌过程中出现碎石崩下的现象，路线与崩塌地带之间的距离越短，对路线的影响程度越大。为降低崩塌对路线的影响，在具体的操作过程中，一旦出现崩塌，我们应及时清除崩塌体，在坡面、坡脚等位置装设支撑装置。

结语：现阶段，高原冻土地区路基施工是工程人员面临的主要难题之一。高原冻土不仅影响了公路建设质量，还制约了公路建设的正常开展，因此，我们应高度关注高原冻土地区路基施工，结合高原冻土的具体特点，不断探索，寻找解决对策。大量工程实践活动表明，合理的路基设计方案、顺畅的排水和全方位的保温措施可较好地解决这一问题，这不仅能降低具体施工过程中的差异性沉降等不良影响，还能为路基施工质量提供保障，这对高原地区公路项目的开展具有重大意义。

参考文献：

[1]张涛，陈凯.高原冻土地区公路路基设计方案浅析[J].露天采矿技术，2014，（1）：92-93，96.

[2]陈水君.高原多年凍土地区路基施工及其质量控制研究[J].黑龙江交通科技，2012，（7）：30-31.

[3]樊凯，俞祁浩，袁堃等.多年冻土区高等级公路新型调控路基技术研究[J].地下空间与工程学报，2013，9（z1）：1681-1687.

[4]刘东峰.多年冻土地区公路路基设计方法[J].交通世界（工程技术），2014，（7）：38-39.

[5]张有安，王玉金.青藏高原边缘山区公路路基、路面抗冻设计研究[J].冰川冻土，2012，34（3）：645-649.