东北冻土区路基施工的要点——浅谈如何解决冻融冻胀问题

夏志忠，谢广兴

(中交第一公路工程局有限公司北黑高速公路A8标段)

1 冻土介绍

北黑高速处于东北寒冷地区，所经冻土区域较多，随着施工的深入，难免要遇到和考虑冻土这样的地质地貌。针对冻土地区对路基施工的影响和危害，不仅要高度重视，还要充分认识冻土这种地质构造对路基施工所产生的影响，积极总结施工经验和合理的施工方法。

就冻土而言，常年伴随大气温度改变而融化的冻融层为季节性冻土，而自然因素不可以影响到融化的冻层为多年冻土层。而根据冻土面积所占区域的比例，把冻土区分为连续冻土区(冻土面积＞80％)和岛状冻土区(冻土面积＜80％)。当然根据含水率、土质类别、融化后潮湿程度和融沉性又可将多年冻土分为少冰冻层、多冰冻土、富冰冻土、饱冰冻土、含土冰层等。季节性冻土可以采取施工方法以消除影响，所以对路基产生危害的主要是多年冻土。

2 冻土的危害形式和影响因素

多年冻土的危害主要有冻胀和沉陷两种，冻胀即为水份冻结成冰产生的体积膨胀。主要影响因素有土质﹑水份温度。当温度和土质一定的时候，水份是影响冻胀力的主要因素。所以，施工中要注意减小填筑材料的含水率，以减少冻胀对路基的影响。当水份和温度一定时，土质的颗粒组成和冻胀力有密切关系。不同土质的冻胀温度也不近相同，但纯净的粗颗粒土处在不充分饱水条件下也几乎不产生冻胀，由此说明，在施工中选择适当的回填材料，对减少冻胀的影响也很重要，经前人多年的施工经验总结，为了保证道路结构层中的自由水及时排除，并满足防冻的要求，在水温条件不好的地段(湿、中湿地段)砂砾是最理想的填筑材料。路基不均匀的冻胀可以使沥青路面开裂﹑不平，使混凝土路面出现错台。综上所述，预防冻胀可以从回填材料﹑含水率﹑填土高度等方面采取措施加以治理和预防。

沉陷又分为热融沉陷和压力沉陷，由于自然或人为因素的影响，改变地面湿度状况，引起融化加深，致使多年冻土层发生局部融化，导致融化土层在土体自重和外压力(行车荷载)作用下产生沉陷，此现象称为热融沉陷。在山区或丘陵地区的斜坡上还有可能发生热融滑塌。热融沉陷与人为因素有密切关系。例如排水沟、边沟的施工破坏了冻土的保护层，使该处融化导致沉陷。因此热融沉陷是导致路基破坏的主要原因之一，防止沉陷就要从防止冻土层的融化做起，做好保温工作。

3 冻土区的施工原则

施工前要及时根据当地气候参考文献资料和当地人的介绍，详细调查冻土的类型、分布情况，结合设计和亲身实地考察，收集有关该地区冻土的原始资料和数据，调查施工沿线地面水和地下水的水位及流向，冻土的上限、下限，采样检测土质的含水率。同时通过对资料的分析和实际考察以及对冻土形成、形式和破坏方式的了解，总结出路线所经冻土区路基的施工原则，即保温原则和破坏多年冻土的原则(融化原则)，详见表1。

表1 施工原则

4 实际与心得

4.1 高填方地段的施工

由于北方地区施工季节短，路基填筑一般开工在夏季或春后，此时季节性冻土随着施工的进行已消除，对于裸露的多年冻土一次清理完毕，立即开始填筑，此方法能比较彻底的解决路基冻融、冻胀问题，对冻土层未达到下限的地区，施工要采取保温原则(适宜高填作业地段)。

对于高填方尚未解冻地段，宜采用小段清理地表，若到达多年冻土层立即填筑，以达到保护冻层的目的，同时注意填土的厚度和填料的含水率，填土厚度太薄以及填料含水率太高都将对冻土保护不够，第一次填筑至少要30～50cm，同时尽量做好防治水气上升的施工方法，例如土掺石灰(大约3％)碾压，待表面板结后，再逐层填筑，这样可以有效防治冻土层水气对路基的侵害，也可以保护冻土层，若施工季节温度太高，要尽快组织第二次填筑，注意控制填料厚度及填料的含水率。

4.2 低填段的施工

该地段的施工要严格控制，一定要在主线冻土层全部融化后再施工，同时每层填筑时要控制好两点:一是填筑材料的含水率，由于填筑都在季节冻土层，是主要的冻融冻胀发生区，含水率偏高对路面会产生不稳定性。二是做好临时排水措施，这也是降低路基土方含水率的有效方法。

4.3 挖方段的施工

北黑高速公路对挖方段设计为槽底回填80cm厚砂砾，这是因为砂砾是最理想的防治水害的材料，施工中根据开挖时间有两种施工方案。

对在冬季前开挖的地段，由于冬季积雪消融，路槽内积水较多，在进行下道工序前应将槽内积水引出，以免积水饱和，减小冻融对路面产生破坏。

对在冬季后开挖回填的地段，因为受雪水的影响较少，可利用好横纵坡做好排水措施，尽量减少槽内积水。

总之，填筑材料中的水份是冻融冻胀形成的载体，在路基施工中，采用低含水率的路基填筑材料、正确的基底处理方法以及有效的排水施工措施是解决路基冻融冻胀的关键。

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[1] 李斌.公路工程地质[M].北京:人民交通出版社，1990.

[2] 公路路基施工技术规范[M].北京:中华人民交通部，1995.