浅析冻土地段的公路施工技术

浅析冻土地段的公路施工技术

郭磊

（青海省海西公路工程建设公司青海西宁810012）

【摘要】我国幅员辽阔，不同地区的公路施工由于土质不同，施工方法也有很大的区别。如果施工路段是冻土地段，这种地段的冻胀和沉陷就会给公路施工带来很大的危害。因此，研究冻土地段公路的施工技术，保证公路施工的质量是十分必要的。本文分析了冻土路段的特点和性质，根据不同的冻土地段特点提出了采用不同的施工技术。

【关键词】冻土地段；公路；施工技术

【中图分类号】U415.6【文献标识码】A【文章编号】1002-8544（2017）12-0118-02

土质的不同对公路施工有很大的影响，如果施工路段是多年的冻土地段，施工时就要格外注意。冻土地段的地质特点、受力程度以及水文特质跟普通地段有很大的不同，在这种地段进行公路施工时就要采取一定的施工方法来应对这种影响。否则，在公路施工时开挖地基造成多年含冰冻土地段的土壤松动，很容易造成路段边坡的塌陷和路面的沉陷、翻浆等，或者因为路面地基有冰造成路基的膨胀、开裂变形。当冻土里面的冰冻融化以后，会导致路基发成沉陷，导致公路路面的损坏。

要想在冻土地段进行公路施工，就必须了解冻土地段的性质，只有了解冻土的分类及物理特征，才能在施工中避免冻土带来的危害，确保公路施工的安全。

1.冻土的分类

在公路施工的过程中，必须对施工路段进行地质勘测，确定地基冻土的分类和性质。结合国内外关于冻土的分类和敏感性的分类方法，通过对比，按照我国的冻土地区基础地基设计规范中的冻土分类方法，以融沉指标作为分类。根据土地的类别、含水量以及融沉系数等，可以把土地分为不融沉、弱融沉、融沉、强融沉和融陷等大类。其中不融沉是指冰较少的冻土，弱融沉是指多冰的冻土，融沉是指含冰较多的冻土，强融沉是指饱含冰的冻土，融陷是指含土的冰层，这五种分类的含冰量依次是递增的关系。

2.冻土的物理特性

冻土的物理特性包括冻土的强度、冻土的融化程度、冻土的流变性、冻土的冻胀力和沉陷程度等等，了解冻土的这些物理特性，在公路施工中避免这些不利的因素，对冻土地段施工有很大的帮助。

（1）冻土的强度是指受力程度，是在一定的压力条件下冻土所能承受的最大压力。按照冻土所受的压力强度的作用时间划分，冻土的强度可以分为瞬时强度、短时强度和长时强度。按照冻土的受力情况分为抗剪强度、抗压强度、抗切强度和抗拉强度等。

（2）冻土融化的强度是指冻土在融化以后其抗压强度明显比融化之前小，特别是如果某些地段冻土的含水量比较高这种现象更加明显。由于内部冻土的融化导致土质松散，变成稀释的土地，这些就是冻土地段公路塌陷的根本原因。

（3）冻土的流变性是指冻土地段在外力的作用下，动土中的应变性和应力性随着时间不断的变化。流变性是动土的固有特征。主要指动土地段所受力的变形程度随着时间的推移而发展成蠕变；当应变性不变时动土的应力性随时间的推移逐渐衰减呈应力松弛，而动土的强度会随着受力时间的延长不断减少。

（4）动土的冻胀力等是指动土中的水分在遇冷以后结成冰导致体积增大，当体积增大到一定程度就引起了土地的体积不断变大。而土在冻胀过程中受到的约束力就是冻胀力。约束变形引起冻胀力的变化，和冻结路面垂直、和基础侧面平行的冻胀力叫做切向冻胀力；与冻结路面垂直、直接作用在路基地面的力叫做法向冻胀力；与基础侧面垂直的冻胀力叫做水平冻胀力。

（5）动土的沉陷是指动土地段所含的冰经过融化变成水从而引起的路面下沉降。这是因为同等质量的冰的体积要大于水的体积，冰化成水之后体积缩小导致土地内部体积收缩引起路基发生沉陷。动土的沉陷和动土的土质、含水量、温度和表面压力的大小有关。

3.动土地段的公路施工

了解了动土的物理特征，在动土地段施工就要根据动土地段土质的物理特性，确保施工公路的路基稳定，提高公路的质量。

3.1施工前的工作

在动土地段进行公路施工首先要检查动土的分布情况以及动土的类型、冰层厚度、地下水以及冰丘等不良地段的具体情况。施工时原则上要保护动土，保证路基施工以后物理状态的稳定。路基最好避免深挖，防止热融沉陷。路基的加固和排水除了考虑受力和水力以外，还要考虑施工地段受热的变化导致冻土层的下降。

3.2填土方路基的施工标准

如果路基是在饱含冰冻土或者含水的冰层地段，必须保证路基周围处于冻结的状态，路基的坡角必须与排水系统足够远，含冰量较高的动土地段必须保证坡角没有积水。排水沟距离坡角要大于两米，在饱含冰冻土和含水冰层的地段不要有排水沟和截水沟。如果施工地段土质较细，而且地下的水层不厚，可以挖出后用透水材料回填，将地面压实后填路基，这样路基就能基本稳定。填土过程中要满足防止翻浆和低于路基冻胀值的要求，确保施工路面的强度和稳定性。取土时最好在路基的坡角十米以外的地方取土，土坑设在上坡的一侧。取土的深度不要超过本地动土的上限以上土层厚度的五分之四。坑底的水能及时排除，用草皮铺填土坑的外漏面。填料时最好选用隔水性好的细土。如果没有细土在选用其他土质填料时，要控制好土的湿度。不能用冻土块或者沼泽地的湿土来填筑。通过热融湖的路堤时，要用渗水性好的土壤填筑，填筑高度要超过水位50公分以上。路基的压实可以用大于20吨的碾压机或压路机来回碾压几遍，确保路面无轨迹痕迹和弹软的现象，保证路面压实。靠近路基底部的部位如果土层有饱冰，为了防止其融化，应设置保温的护脚。用草皮向上平铺，最外层要带有泥土，铺好以后拍实从而形成保护层。要注意公路两侧的植被和地貌的保护。

3.3挖土方路基的施工标准

挖土方路基施工时，需要注意有地下水的地段，在路基旁边的边沟要有预防渗漏的措施。路垫的坡顶地段不需要挖截水沟和排水沟，可以直接修挡水埝来代替，并保证与坡顶的距离大于6米，如果必须挖排水沟则排水沟距离挡水埝的距离应该大于4米。路基土质的边坡加固厚度必须满足保温层的需要。如果用草皮铺垫的话需要水平铺垫，错缝嵌紧，有缝隙的部位要用草皮和粘土填满，连成一个整体，需要及时铺填草皮。对于施工时的不良地段路基，如果是冰堆和冰丘地段可以用截水墙，挖保温的渗沟来排水；如果是热融湖地段的路基，水下部分可以用渗水性强的土，松软的路基底部设置反压护道；如果是沼泽动土的路段在路堤下部要设置隔离层和保温层，并做好道路两侧植被的保护；如果是水鼓丘比较严重的地段，可以在水鼓丘上游主流地段设置地下渗水沟或者将水引流到距离较远的低水地带。

3.4路基的保温措施

在公路施工的过程中，应该适当的提高路基填土的高度，用天然土进行保温，确保路基的稳定性，或者采用主动降温的方式，选择降低传入地基土的热量确保地基的稳定。降温的方法可以采用对流交换热的方法和热棒技术等。

总而言之，动土地段一般都是冻土时间较长、覆盖面较大，冻土层比较厚，所以在动土地段进行公路施工必须要保护好冻土层。随着我国公路建设规模越来越大，动土地段尤其是中国北方的动土公路施工将是一项比较突出的技术问题，这就要求施工单位必须要有针对动土地段特点的科学合理的设计来确保公路的工程质量，延长公路的使用寿命。因此，研究动土地段的公路施工，确保公路施工质量将对我国公路建设具有十分重要的意义。

参考文献

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