高原地区公路施工与管理

胡绍坤

摘要：由于在高原地区遇到了多年冻土这样的地质地貌，且这种地质构造对公路施工产生了很大的不利影响，因此作者积极总结多年在高原地区公路施工与管理的经验，从理论和实际上论述了如何解决高原冻土地区公路施工的有效措施，为同类工程施工提供了宝贵的经验。

关键词：高原地区；公路施工；施工技术；冻土

中图分类号：U415

文献标识码：A

文章编号：1009-2374(2009)03-0068-02

一、冻土的概述

冻土是一种特殊的土体，其成分、组构、热物理及物理力学性质均有着不同于一般土的许多特点，在自然状态下，冻结状态持续三年或三年以上的土层称为多年冻土，而多年冻土的表层由于其在夏季融化，但冬季又冻结，属于季节性冻土，因此在每年发生季节性的冻融过程中，将伴随发生各种不良冻土地质现象，产生一系列的工程地质问题。

二、冻土的危害

多年冻土最主要的工程地质问题主要表现为冻胀、融沉和不良冻土地质现象：

1．冻胀。在低温冻土区，活动层厚度一般较薄，并存在双向冻结，冻结速度较快，故冻胀相对较轻。在高温冻土区，活动层厚度一般较大，冻结速度也较慢，若细颗粒黏性土层中含有足够的水分，则冻胀严重。用粉质或黏性土填筑路基，冻结时水分迁移，可能在上部聚冰而产生冻胀。

2．融沉。在多年冻土上限附近的细颗粒土和有一定数量细颗粒土充填的粗颗粒土中，往往存在着厚层地下冰。厚层地下冰容易受到人为因素的影响而融化，由此产生沉降；修筑路基后改变了地表层的水热交换条件，当路堤很低时，冻土上限将会下降，造成地下冰融化，引起下沉；另外，修筑路基改变了水的径流条件，若排水措施不当造成积水，水体的热作用使地下冰融化而导致融沉。

3．不良冻土地质现象。指土体的冻结和融化作用所产生，对工程有不利影响的新形成物及中小型地形，如冰锥、冻胀丘、融冻泥流、热融滑塌和热融湖(塘)等现象；热融滑塌、融冻泥流与热融湖(塘)多分布在平坦的阶地与高平原地区；在斜坡下的厚层地下冰融化后，土体在重力作用下，沿融冻界面移动而彤成滑塌；热融泥流与热融滑坍大多发生在山岳、丘陵地区有地下冰分布的地方；热融滑塌能使建筑物基底或边坡失稳。由于在高原地区遇到了多年冻土这样的地质地貌，且这种地质构造对公路施工产生了很大的不利影响，因此作者积极总结多年在高原地区公路施工与管理的经验，从理论和实际上论述了如何解决高原冻土地区公路施工的有效措施，为同类工程施工提供了宝贵的经验。

三、在高原多年冻土地区公路施工前期应注意的问题

1．在多年冻土地区进行路基施工前，应查明沿线多年冻土的分布、类型、冻土层上限及水文地质等情况，对冻土沼泽、冰丘、冰锥、热融湖(塘)地段应详细调查其范围、规模、发生原因及发展趋势等，还要了解当地气候变化特点，对多年冻土地区冻土层的影响。

2．在施工期间必须严格遵循其相对应的原则，使路基施工后仍处于热学稳定状态，路基原则上均应采取路堤型式，尤其在厚冰发育地段，并尽可能避免零填或浅挖断面，以免造成严重热融沉降等病害，原则具体如下：

(1)冻土温度低、稳定，宜于采取保护多年冻土的原则，冻土温度高，不稳定，融沉又不大时，又考虑采取破多年冻土的原则(融化原则)。

(2)在厚层地下冰地段，一般应采取保护多年冻土的原则，在少冰冻土和多冰冻土地段，一般可采取破坏多年冻土的原则融化原则。

(3)在富冰冻土地段，当含水量较大，或公路等级较高时，宜采取保护多年冻土原则：当含水量较小，或公路等级较低时，也可按破坏多年冻土原则(融化原则)施工。

3．开工前应详细核对设计文件，搜集施工地段的多年冻土工程地质、水文地质资料，了解多年冻土层的岩性成份、工程类别、季节融化层以及地表植被覆盖情况等。

4．应组织沿线施工调查，为土石方调配和编制施工组织设计收集资料，重点调查收集沿线地形、地貌、地表水体分布；多年冻土类型及分布和温度特点；各种不良冻土现象的发生及拟采取的工程措施；以及交通、通讯、既有工程等各项修建临时工程的条件。

5．在施工测量时应会同设计单位现场交接标桩及施工复测，贯通线路中线及水平，对中线控制桩要测设护桩并作记录。边桩根据贯通后的中线水平测设。在地形、冻土地质条件变化处加测施工断面。

6．在路基工程全面开工前，应根据填料性质、压实机械条件，选择一定长度的试验段进行试验，以确定填土的虚铺厚度、压实遍数、检测技术及工艺参数。

四、在高原多年冻土地区公路施工期间应注意的问题

1．排水。当路基位于永久冻土的富冰冻士、炮冰冻土或含土冰层地段时，必须保持路基及周围的冻土处于冻结状态，排水系统与路基坡脚应保持足够距离；高含冰量冻土集中路段，严禁坡脚滞水、路侧积水，边坡应及时铺填草皮。在少冰与多冰冻土地段，也应避免施工时破坏土基热流平衡。排水沟与坡脚距离不应小于2m；沼泽湿地地段不应小于8cm；饱冰冻土及含土冰层地段，应避免修建排水沟和截水沟，宜修建挡水埝(堰)，距坡脚不应小于6m。若修建排水沟则不应小于10m。

2．取土。宜设置集中取土场，富冰冻土、饱冰冻土及含水冰层路段，确需就近解决部分土源时，应在路基坡脚10m以外取土；斜坡地表路堤，取土坑应设在上坡一侧。取土坑深度均不得超过当地多年冻土上限以上土层厚度的80％，坑底应有坡度，积水应有出口，水能及时排出，同进取土坑的外露面，亦宜用草皮铺填。

3．基底处理。填方基底为含冰过多的细粒土，且地下冰层不厚，可挖除并用渗水性土回填压实，再填路基。当基底为排水困难的低洼沼泽地段时，其底部应设置毛细水隔离层，其厚度宜在路堤沉落后至少高出水面0.5m，并在其上铺设反滤层；泥沼地段路堤基底生长塔头草时，可利用其做隔温层。上述地段路堤应预加沉落度，并在修筑路面结构之前，路基沉降基本趋于稳定。路基高度：应达到防止翻浆与不超过路基冻胀值要求的最小填土高度；按保持冻结原则施工的路段，应同时满足冻土上限不下降的要求。

4．侧向保护。对于填高不大的多年冻土，宜设置具有保温功能的护坡道和护脚，所用材料宜因地制宜，只要不影响排水和美观，沿线两侧20m内厚地面植被应严加保护。

5．回填材料。一般采用设置取土场集中取土，汽车运输到场分层填筑，应选用保温隔水性能均较好的细粒土。采用粘性土或透水性不良土填筑路堤时，要控制土的湿度，碾压时含水量不能超过最佳含水量的±2个百分点。不得用冻土块或草皮层及沼泽地含草根的湿土填筑路基。通过热融湖(塘)路堤，水下部分必须用渗水良好的士填筑，并应用高出最高水位0.5m。若在富冰冻土、饱冰冻土及含土冰层路段。确需要就近解决土源时，取土位置应距路基坡角10m以外，斜坡地表路堤取土坑应设在上坡一侧，深度不超过当地多年冻土上限以上冻层厚度的80％，同时搞好取土坑的排水，取土坑外露面亦采用草皮铺填。材料应选用保温隔水性均较好的细粒土，不准采用冻土块或草皮层及沼泽地含草根的湿土填筑路基。

6．碾压。碾压检查应采用重型击实标准，成型后路床强度应符合设计要求，用不小于20t的压路机或等效碾压机械进行碾压检验2～3遍，无轮迹和软弹药现象。侧向靠近基底部位有饱冰冻土层且有可能融化时，宜设保温护道和护脚。碾压时要控制含水量不能超过最佳含水量2个百分点，成型后路床强度应符合设计要求，用不小于20t的压路机或等效碾压机械碾压2～4遍，确保无轮迹和弹软现象。保温材料宜就地取材。用草皮时，草根应向上一层一层叠铺，最外一层应带泥，以便拍实形成保护层；沿线两侧20m内植被和原生地貌应严加保护。

五、结语

在高原地区公路施工中无论遇到什么情况的多年冻土时，我们必须充分把握冻土的工程性质，通过优选施工季节，优化施工工艺，尽量减少对冻土的扰动；并且要遵循前文所提到的几个原则，通过增设遮阳棚等措施保证开挖断面成形；通过换填保温层或设置支挡结构，合理布设排水措施，缩小冻土融化沉降范围，使冻土经历冬冻、春融轮回过程重建新的热量平衡系统，从而尽可能减少多年冻土对路基稳定的影响，搞好我们今后的各项施工。