浅议高海拔高寒季节性冻土地区公路施工技术

黎福禄 青海省果洛公司工程建设有限公司

1 前言

在我国高原地区常年存在冻土层，在公路建设的过程中，冻土层的路基一直处于存在病害的状态，致使冻土路基处在病害状态的主要原因是施工过程中改变了冻土层的外界环境。施工活动会不可避免地对冻土环境造成影响，而本身就极为脆弱的冻土环境在施工的扰动下会融化，进而导致上部的路基发生形变，也出现不均匀的沉降。针对冻土层的治理，关键的途径是采用相关的技术来保证施工时冻土层的温度稳定。在路基结构设计以及施工的过程中，先要考虑对冻土层的融化控制，评估冻土层的融化变形程度，最重要的是遵守保护冻土层的原则，确保冻土天然形成上限不会下降，即使冻土出现了融陷的情况也要尽力的控制其融陷的速度，将冻土层的融陷变形控制在可承受的范围之内，可以有足够的时间来制定修补计划，或者采取相关的措施解决问题，这样可以最大程度保证公路下的冻土层出现融陷也不会影响公路的服务水平。

2 工程概况

花久高速公路是国家高速公路网主骨架G6的联络线G0615（德令哈至马尔康公路）的重要组成部分，也是连接新疆、青海、四川三大省区的主要通道，是贯穿吐鲁番盆地、柴达木盆地、四川盆地的重要经济干线公路（库尔勒—成都），是青海省“三纵四横十联”骨架公路和通州高速公路规划的重要组成部分，同时也是连接果洛、玉树两个藏族自治州和海西柴达木盆地的最便捷通道，该项目工程的建设具有非常重要的意义，不仅加快了新疆、青海和四川大通道的建设进程，而且改善了青藏高原区域的主骨架路络。就青海省来看，该高速公路提升了青海省公路网的整体服务水平，提高了西部地区与外界的联络能力，体现了加强民族团结和巩固国防的重大意义。花久高速公路还带动了青海乃至西部地区建设绿色循环低碳公路的节奏，促进了沿线区域的经济发展以及社会的协调，对于地区的可持续发展具有非常重要的战略意义。

花（石峡）久（治）高速公路建设项目位于青海省果洛藏族自治州境内，沿线平均海拔4000m以上。路线经过玛多县、玛沁县、甘德县和久治县，由花石峡至大武段、大武至久治（省界）段两部分组成，该公路穿越了三江源自然保护区的核心区和缓冲区、阿尼玛卿藏文化中心，阿尼玛卿雪山风景区等，生物多样性特征明显，自然条件恶劣，生态环境敏感，高海拔、高严寒、高辐射、大温差等特点，具有打造成为高原低碳示范公路的现实需求与基础条件。

路线全长384.20km，于2013年6月开工，2017年11月竣工，建设工期4年。

3 施工技术要点及注意事项

因为本文所列举的项目工程开展地区是高海拔、高寒季节性冻土地区，要充分结合地区的气候以及环境特点。下面从项目的桥梁、涵洞、路基、路面等方面对施工进行详细分析，并根据实际情况总结施工技术的要点，提出施工过程中需要注意的事项。

3.1 桥涵施工原则

（1）对于桥涵施工需要保证安全可靠，还要保证桥涵的适用性和耐久性。在桥涵施工之前，要充分结合涵洞所在地区的地形气候，以及季节性冻土的地质特征。通过分析各方面因素，科学合理的选择桥涵的结构类型。本文所讨论的项目地处藏北草原季节性冻土区域，该地区自然灾害频发且生态环境相对来说比较脆弱，因此在进行桥涵施工时，还要注意对施工环境的保护，遵守自然环境保护原则。

（2）在施工的过程中还要根据实际的情况，对中小桥或者涵洞的位置进行调配，使其服从路线施工的要求。在桥孔布设的施工当中，要全面考虑施工环境以及施工地区的水文地质条件，避免压缩河床。在布设多孔桥墩时，对其位置要严格把控，避免将多孔桥墩布设在河流的中心地带。

（3）在施工的过程中，除了要考虑施工的质量以及施工路段的功用，还要遵守安全性施工的原则，在确保原有河道与沟渠功能的同时，要保护原有水系统运行的稳定性，避免打破水系统的运行平衡。

（4）在季节性冻土地段进行寒冻的布设时要充分考虑净流量的大小与净流期长短等因素。可以采用换填非冻胀性土等方式来避免融沉和冻胀情况的发生，采取上述措施可以确保路桥施工可以在既定的工期内完成。涵洞的施工期间还要充分考虑外界温度对涵洞基础以及水热产生的影响，采取合理的处理措施，避免因为外界温度导致涵洞基础损坏，保证涵洞的施工质量，进一步保证涵洞投入使用之后可以正常的发挥其性能。

3.2 涵洞施工要点

本文中所讨论的涵洞，其主要指为宣泄地面流水而设置的横穿路基的小型排水构造物。针对不同的地段采取不同的材质来进行管涵施工，占水流量较小且漂浮物较少的地段可以采取金属波纹管涵，以此来获得最佳的施工效果。在施工之前还要充分结合洪峰流量以及洪水水位等信息，预测水位的通过情况，为施工后期的延续操作以及维护打下基础。本文所讨论的工程项目位于季节性冻土区域，因此在涵洞施工过程中，要对涵洞下方的冻土进行换填，以非冻胀性土作为填充。此外，在涵洞的施工过程中还要科学合理的评估涵洞的跨径及形式，要着重考虑流量孔径、外界环境、材料供应、填方高度及施工条件等信息，并与设计单位及时沟通。本文所讨论的项目工程地处高海拔、高寒地区季节性冻土，在进行路基施工的过程中要综合考虑地形以及地质条件等因素，积极合理的面对地形、地质条件的复杂性，部分路基路面的材料会受到较大的外部环境影响，极易出现变形或者开裂的现象，不同程度的损坏会对工程的施工造成不同程度的安全威胁。部分的涵洞采用金属波纹管涵可以最大程度缩短施工方面的时间投入，而且能够显著地缩短冻土施工时间，在材料投入方面减少了水泥和砂石等材料的用量。

3.3 路基施工注意事项

在本文的开头中已经对该公路的施工路段环境进行了详细的分析，因为该公路的涉经地段常年有风雪天气，因此沿线路基常常会存在积雪，需要合理的确定路基横截面形式，并科学合理的采取填方，减少路堑。在实际的施工中，部分路段的纵坡坡度是比较大的，因此需要采取挖方的措施，以此来减小坡度。而针对风雪天气，应该积极采取相应的措施来减少冬季积雪对路基的影响，最常见的操作是在挖方路段的路基两侧合理的设置积雪平台。路基平台的设置可以最大程度上避免积雪堆积到路面，保证路面的干净和畅通，在路基的施工环节，需要注意以下几个方面。

（1）在施工之前，要对施工地区的地质条件以及其天气信息进行全面的了解，在施工时要选择有利的地段进行施工，避免复杂地段为施工带来巨大的挑战。当不能避免时，针对特殊的地段，要进行科学的防治措施，提高路基的安全性和稳定性，以此提高高速公路的服务质量。

（2）在应对特殊地质时要加大对路基的处理力度，减少因为季节性冻土的热融所带来的危害，在施工时要充分的结合冻土组成，分析冻土路基形成的具体原因，在化冻的过程中将动土内部的水分抽离，避免其二次结冻。在施工的过程中，路基土主要以粗颗粒砂土为主，在路基发生坍塌时要积极采取换填措施。针对普通的路段，在对地基进行处理时，采取砂砾或者碎石土进行填充，填充时要重点控制填充材料的质量，也要做好路基路面的排水工作。在多年冻土的环境下，对桥梁基础进行抗拔验算时要考虑多方面因素，保证验算结果的准确无误，还要采用合理的措施减小季节活动层动荡对桥梁基础的影响。最后在路基填筑的过程中，要严格审核路基填筑材料的强度。

3.4 路面施工注意事项

由于该项目所在区域玛沁县高山峡谷，属典型的高原大陆性气候，春季较干旱，夏季多冰雹，雨量集中，冬季严寒而漫长，在施工季节早晚温差较大，路面施工时各项工序必须严格控制，需要注意以下几个方面。

（1）砂砾垫层施工：①在进行级配砂砾垫层施工时，要注重对集料级配严格控制；②由于花久项目所处区域夏季多雨，垫层施工遵循“三随”原则，即随运输卸料、随摊铺、随碾压成型；③垫层横坡度按设计严格控制，使排水流畅，保证路基稳定性。

（2）水泥稳定粒料底基层、基层施工。①水泥稳定粒料底基层、基层施工的材料级配控制要严格遵守设计文件和《公路沥青路面施工技术规范》，原材料不符合要求时，按文件要求进行掺配；②严格控制水泥用量，并加强后期养生，使基层强度按期达到设计要求。③底基层及基层横坡度按设计严格控制，使排水流畅，严禁顶面积水。

（3）沥青混凝土面层施工。①透层沥青撒布严格按文件要求进行控制，保证渗入基层厚度，使面层和基层能更好地粘结；②路面各规格矿料单粒径级配、沥青混合料矿料级配及沥青用量严格按设计文件和《公路沥青路面施工技术规范》进行控制。③由于本地区早晚温差比较大，沥青混凝土路面施工使必须严格控制沥青混合料拌合温度、出厂温度、摊铺温度及碾压温度，使沥青混凝土路面各项指标达到设计要求。④按设计严格控制路面横坡度，使路面排水流畅，以免冬季造成冻胀损坏。

出于保护自然环境的角度，在公路修建完毕后，要控制公路施工设施对于周围水系统的干扰，主要的措施是设置边沟与排水沟，科学地进行排水系统布设工作，可以确保路基排水系统的稳定运行，减少地表水地下水对路基的不良影响。还要结合公路沿线的地形与地质条件，科学合理的规划排水设计。就本文所讨论的项目工程而言，路面上的雨水以及雪水可以通过横向排水，散排至边沟，再集中排出路基范围；超高段路面排水利用路线内侧横坡排到纵向边沟或路堤排水沟收集路面水，通过桥、涵构造物引至路基以外。

4 结束语

综上所述，通过对高海拔高寒季节性冻土地区公路施工技术要点和注意事项进行全方位分析，例如明确桥涵施工原则、涵洞施工要点、明确路基与路面施工要点等，能够减少高海拔高寒季节性冻土地区对公路工程施工产生的不利影响，在此工程项目中，通过采取上述施工措施，经过专业检测机构检测后，工程质量达标，故能够为类似工程项目提供良好参考。