永久冻土地区路基保温施工控制技术

张 峻

（甘肃省金川有色金属公司 甘肃兰州737100）

1 引言

随着我国经济的发展，公路、铁路等基础设施必将越来越多的向高原寒冷地区辐射和建设。国内永久冻土地带多存在于地处严寒地带的青藏高原，东北大、小兴安岭和天山、阿尔泰山等地区，高寒冻土区域一般分为两层：上部是夏融冬冻的季节性冻土，下部是终年不融的多年冻结层。在上述地区修建公路，如若技术措施不当会造成永久冻土层吸热变化，甚至出现不同程度的融化，其结果往往会造成工后路面网裂、波浪、路基沉陷等病害。因而保护永久冻土层的长期稳定，阻止、降低施工中对永久冻土层的破坏和因工后大气传热导致永久冻土层的破坏，保证路基稳定和使用安全是工程技术领域需要研究解决的问题。

2 工程概况

博牙高速公路工程某标段内路基全长7.8km，位于内蒙古呼伦贝尔市博克图境内，系受西伯利亚冷空气影响明显的寒温带季风气候，初霜期始于9 月上旬，晚霜止于翌年6 月下旬，寒期-40℃的时日极为漫长，温期极短，年平均气温-1℃，极端温度超过-50℃，属典型的永久冻土地段。

3 施工控制技术

永久冻土地区路基工程施工技术是世界性的技术难题，保护永久冻土路基稳定是根本的施工原则。本工程采用路基保温施工技术保证永久冻土层稳固。

3.1 主要技术对策及施工工艺

3.1.1 主要技术对策

严格按照“遵照图纸、不超红线、分段开挖、及时覆盖”程序，避免施工中对永久冻土层的扰动和破坏；

改善路基结构（见图1），增设XPS 保温、隔热板，阻断永久冻土层与外界大气的热传导；加设防水土工布，隔断地表水下渗，保护公路路基原状土面以下保持“未醒状态”“”，从根本上保证永久冻土层的稳定，对于保证路基的整体稳定性起关键的作用，有助于延长公路的使用寿命和降低后期对公路维护养管的成本；

采用温度电子监控技术对永久冻土层进行温度监测，验证施工技术参数，指导施工。

3.1.2 施工工艺

路基施工工艺见图2，永久冻土路基保温施工工艺流程图。

3.2 主要控制要点

3.2.1 材料质量控制

路基换填料充分利用当地的毛石（或碎石土）等优质地材资源，施工前试验确定填料的规格、粒径组分、含杂率、压实度和压碎值等指标标准。严格控制填料的进场检测验收程序，按每5000m3 取样试验一次，当所用材料发生变化时及时取样检验。

3.2.2 施工区域轮廓控制

施工区域轮廓控制：加强中线及断面复测、复核，合理增设横断面，严格横断面轮廓测设和开挖检查，开挖时专人指挥，按倒退方式逐步开挖，人工辅以小工具清理边坡，保证开挖到边不超挖。

3.2.3 换填施工控制

路基换填采用分段施工，随挖随盖，随盖随压。每段施工准确掌握施工部位季节性冻土层的厚度，用以核定路基换填的三维范围。根据需要换填的范围和设备效率确定每段季节性冻土施工长度，换填时控制卸料高度，尽量降低势能对基面的打击，保证永久冻土稳定，换填厚度控制在每层50cm（填石）、40cm（碎石土）内，并用20t 以上重型压路机及时压实，从两边向中间碾压，碾压时先慢后快，先静后动，碾压5-6 遍，接缝处横向搭接不小于200cm，纵向不小于50cm，为保证路基质量，每填筑两层用冲击压路机冲击复压，压实度要符合设计及《公路路基施工技术规范》规定。

3.2.4 保温板、土工布、土工格栅铺设控制

路基换填至原地面以下30cm 处时，将路基换填层表面整平、压实后铺设5cm 厚的砂垫层，找平后上面铺设再铺设5cm 厚XPS 保温板，要求抗压强度大于500kpa，板与板之间用U 型钉紧密对接连接，将相邻的两块保温板固定铺设后要保证其平整，接缝要严密，具有完整的整体性，以防松动。其上铺一层防水土工布XPS 保护保温板并防止地表水下渗；回填至原始地面标高处，沿路基底宽横向全断面铺设一道土工格栅，人工卷铺，搭接连接，垂直于线路中线连接线紧贴下承层，拉直平顺，不得出现扭曲、折皱、重叠现象，搭接宽度及连接间距和牢固性符合设计要求。端部按格栅性能和设计要求回折锁边，设置在坡脚处的泥炭保温护角，材料细密度要严格检验，符合要求，要富有胶密性，施工时最好具有一定的可塑性以形成严密封堵，保证路基换填料与大气隔绝。

3.2.5 换填温度控制

路基换填最好选择在温度适宜的秋末冬初季节进行，温度太低功效低且无法保证回填质量，温度太高回增加对永久冻土层破坏的风险。具体施工时在开工前、施工中根据当时的体感温度变化，适时检测温度变化，可能产生影响冻土扰动风险时，要采取措施保证冻土稳定或停止施工。

图2 永久冻土路基保温施工工艺流程图

3.2.6 测温控制

温度观测点沿公路走向每100m 设置一组，每组设2 个地温观测断面，断面尽量垂直于线路中线，分别设置在路基中央和路肩位置；温度传感器在路基中央XPS 板上、下各设一点，路肩处在基底和基底上1.5m 位置各布设1 点。测点埋设方法为用钻机钻孔，将PVC 管放入孔内，温度传感器按布设深度要求沿PVC 管内腔下放到位，然后用砂回填密实。换填层顶面以上第一层普通路基填筑完成后开始进行温度观测。观测期为六个月，前两个月每周进行一次温度观测，后四个月每半个月进行一次温度观测，温度观测数据及时点要符合规定要求。当换填底部测温点温度稳定在0℃且温度上下变动幅度在±0.1℃范围内时方可进行路面等上部构造施工。

4 结语

本工程以保护永久冻土路基稳定为施工原则，从路基换填和路基保温两个角度出发，采用路基保温技术，在传统毛石隔热的基础上增设保温板和防水土工布等工艺，按照经路基试验段确定的施工各项技术参数进行全面组织实施，通过路基沉降检测、路基弯沉值检测，路基承载力检测，温度控制检测等指标分析均满足施工要求，路基保持稳定，无明显下沉。得到了设计、质量监督等部门的认可。为在高寒地区，地下存在永久冻土层的公路、铁路、机场跑道等路基工程施工提供了一定的经验。

利用XPS 保温板优良的保温隔热性、高抗压性、耐侯性、低吸水性的特点，有效阻断路基下部永久冻土层和外界大气之间的热传递；XPS 保温、隔热板和防水土工布，施工工艺简单便于操作，安全可靠，施工质量便于控制，施工成本低，其经济和社会效益显著，符合国家绿色施工、节能减排的号召，具有很好的应用前景和推广意义。