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国道318线公路改建季节性冻土路基的施工技术

国道318线公路改建季节性冻土路基的施工技术

　　关键词：

公路工程;软土路基;施工技术

　　【摘要】国道318线是四川通往西藏的主要通道，在西部大开发战略中具有重要地位。

本路段处于高海拔地区，由于季节性冻土的原因使得公路改建较为困难，本文就国道318线公路改建季节性冻土路基的施工进行了简要论述。

　　【关键词】高海拔地区；季节性冻土；路基施工

　　一、工程概况

　　国道318线是四川和西藏间的省际干线公路，是国家实施西部大开发战略8条干线公路之一，四川东俄洛至海子山段公路是西部大开发省际公路通道成都至樟木口岸的重要组成部分，是四川通往西藏的主要通道。

本路段处于高海拨地区地形地质复杂，公路病害多，整体路况差，通行能力弱。

加快实施改建，在政治、经济、军事等方面均具有十分重要的意义。

D10合同段位于四川省甘孜州雅江县境内，处于海拔4200～4600m高程，受气候影响较大，年、日温差大，无霜期短，虽总体降水量小，但降雨集中。

冬季冰雪覆盖无法施工，有效施工期短。

有季节性冻土路基183段，处治长度24000m。

其路基施工有两个重点：

一是要保证通风路堤填筑密实有效，高边坡路堑开挖、换填处理良好；二是要尽量控制季节性冻土路基施工质量，防止引起冻胀、融陷、滑坍等病害[1]。

　　二、季节性冻土及成土条件

　　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，维度、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[2]。

　　三、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[3]。

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[4]。

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，使的路基及路面开裂。

　　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[5]。

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。

　　四、季节性冻土路基施工

　　1.铺设砂砾垫层

　　在季节性冻土路段用砂砾垫层换掉部分冻胀土，能起到很好的作用。

底基层设置砂砾垫层，能起隔离层的作用，当地下水通过路基土毛细管上升到砂砾垫层时，因砂砾垫层孔隙较大，形成的毛细管少，减少了地下水上升的数量。

在基底铺设砂砾垫层，也可以减少冻土路基土的厚度，达到减轻膨胀程度的目的，从而削弱冻胀土的抬拱力。

　　2.不同填筑高度的路基处理

　　路基填筑高度也尽可能控制在1.7米以上，处治措施主要是加强地表截排水、降低地下水位，采用粗颗粒材料填筑等。

当路床范围填料粒径d≤0.074mm的细颗粒含量≥7%时，应进行换填处理。

路堤范围填料粒径d≤0.074mm的细颗粒含量不得大于15%。

　　①对于冻深大于1m，填高（不包括路面厚）<0.5m及土质挖方路段的冻土路基处理。

防冻层采用碎石填筑，粒径小于0.074mm颗粒含量应小于5%，防冻层厚80cm。

防冻层与开挖地面接触面铺设防渗土工布，另一侧铺设渗水土工布。

　　②对于冻深大于1m，且填高（不包括路面厚）大于等于0.5m，小于1.7m的填方段冻土路基处理。

防冻层采用碎石填筑，粒径小于0.074mm颗粒含量应小于5%，防冻层厚50cm。

防冻层底面铺设防渗土工布，两侧铺设渗水土工布。

　　③对于冻深大于1m，填高（不包括路面厚）大于等于1.7m的填方段冻土路基处理直接在路面底面下及两坡面铺设防渗土工布。

　　3.基底铺设土工材料

　　在基底铺设土工材料，使地下水与路基土隔离，并阻断毛细水，把地下水引入边沟，把路面浸透来的水隔开，加速路基基床内积水的快速排除，有效的控制路基病害产生，保证路基的耐久、稳定[6]。

土工织物铺设时用木桩或石块固定就位，其搭接长度纵向和横向宜为100cm。

　　防渗土工布采用两布一膜，其断裂强度≥20kN/m，拉伸断裂伸长率30%～100%，CBR顶破强度≥2.5kN，撕裂强度≥0.32kN，剥离强度≥6kN/cm，耐静水压≥0.5Mpa。

铺设的范围为防冻层与开挖地面接触面或防冻层底面。

渗水土工布要求其断裂强度≥20kN/m，断裂伸长率≥30%，撕裂强度≥0.5kN，CBR顶破强度≥3.5kN，单位面积质量≥400g/m2。

铺设范围为防冻层与开挖地面接触面的另一侧或防冻层底面两侧。

　　4.设置排水沟

　　截水沟在路基两侧边内底部低于地下水位处，根据地形情况，纵向渗沟每隔50～100m设置一道横向渗沟，将地下水引出路基之外。

达到降低地下水位，排除地表水，减少路基土含水率，做到防治冻土危害的目的。

　　5.挖方的季节性冻土路段处理

　　对处于挖方的季节性冻土路段，路床处理方式与零填路基一致，但其两侧边沟下均加深纵向渗沟至80cm，以降低地下水位及有效排除路床换填范围内积水。

　　五、结论

　　高原公路路基施工质量是保证公路质量的前提，在施工过程中必须对路基施工质量有足够的认识，派专人对质量进行监管。

在路基施工过程中对每道工序都进行严格的检验，以提高公路质量，减少维护费用和工程量。

　　参考文献：

　　[1]冶进良试论青藏高海拔地区公路路基的施工与养护[J]黑龙江科技信息2008.11

　　[2]孙化江李洪文崔莉黑龙江季节性冻土分布特征、形成条件与危害及其防治[J]中国地质灾害与防治学报1993.12

　　[3]李军高原多年冻土区路基的施工技术[J]中国水运2007.1

　　[4]哈冬梅青藏高原地区公路施工的一些基本问题探讨[J]科学与财富2011.7

　　[5]王景明付军李强季节性冻土对公路工程危害及防冻措施[J]筑路机械与施工机械化2001.3

　　[6]祁延录土工合成材料在路基工程中的应用[J]西部探矿工2009.5

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