高海拔地区公路项目施工重难点技术研究

杨清

（中国水利水电第十二工程局有限公司，浙江 杭州 310004）

1 工程概况

香乡公路工程项目路线走廊带海拔高度为3292～3756m，属构造剥蚀中山地貌单元，沿线以构造抬升为主，部分区域存在较为明显的冰川刨蚀。工程区位于高原横断山脉中部，路线走廊带内有明显的高低地势分布特征，立体气候特性较强，不利于公路建设工作的顺利开展。

2 高海拔地区公路项目施工环境分析

根据调查，该工程项目的施工环境具有以下特点：

（1）年均温度在0℃以内，高寒气候特征显著；平均海拔普遍超过4 000m，地处中、低纬度气候高寒区，较之春、夏、秋三季，冬季持续时间更长。

（2）光照时间长，紫外线作用强，并且随着海拔的上升，紫外线作用增强。

（3）气候变化频繁，容易发生霜冻、冰雹、雪灾等自然灾害，对公路工程施工造成干扰。此外，大风天气较为常见，因风力等级较高，加大了施工难度。山区霜冻时间偏长，容易影响沥青混合料的正常成型，质量问题的发生几率较大。

（4）降雨较为集中，部分地区普遍存在强降雨现象。受地理位置、地形等多重因素的影响，降雨主要集中在5～9 月。该阶段降雨量约占全年总量的90%，此时施工难度加大。一年有效工期短，只有6个月，其中3 个月雨季、3 个月冬季，而且冰雹、雪等固态降水的发生具有普遍性，几乎见于全年各季节。

（5）气候日变化幅度较大，短时间内有明显的升温、降温现象。白天路面受热较多，夜晚地表气温骤然变化。在温度的交替变化下，公路路面容易出现质量问题，因此对其耐久性提出较高的要求，应保证路面能有效适应极端的温度环境。

（6）边坡全线地质松散，出现垮塌现象，边坡支护种类繁多。业主方坚持“一坡一设计”，施工组织安排上存在很大困难。沿线有21 座桥梁工程，分布较为分散，桥梁梁板运输较为困难。

3 高海拔地区公路施工的特点及难点

高海拔地区的公路施工环境特殊，具有两方面的突出特点。一是路基施工。高海拔地区广泛分布冻土，易导致路基受损。冻土有多种形式，包含季节性冻土和多年冻土。对于前者，随着温度的升高，冻土开始解冻，此时易损伤路基；对于后者，受公路建设活动的影响，地表的热状况相比原始状态有所变化，影响冻土乃至局部气候。二是边坡施工。边坡施工要求较高，以沿溪线施工为例，对靠山一侧做加固处理，以阻挡坡面土石，避免大量土石滚落至溪流；对于溪边一侧的路基和挡墙可起到护坡的作用，以避免洪水导致山坡失稳等状况。

不同于常规的平原、山地等地区，由于地质、气候等方面的独特性，高海拔地区的公路工程施工具有特殊性。受区位因素的影响，高海拔地区的自然环境特殊，气温较低、温差较大，有明显的太阳辐射现象，给公路施工带来诸多困难，主要如下：

（1）沥青材料的性能易受到环境温度的影响。在平均海拔超过4 000m 的地区，沥青易发生老化，同时太阳辐射强度较大，紫外线作用较强，会进一步加剧沥青的老化。加之现场气温较低，沥青有明显的低温脆性。由于外部环境的影响，沥青的黏附性能降低，导致施工后的路面发生病害的概率增大。

（2）沥青混合料施工对温度有特定的要求，拌和阶段以160℃为宜，拌制后尽快投入使用，在温度为120～130℃时进行摊铺、碾压作业。但高海拔地区的气温较低，0℃以下的天气普遍存在，沥青混合料的温度易在短时间内大幅下降，无法满足摊铺、碾压施工的要求，在此条件下施工必然会影响路面的压实度和平整度。

（3）高海拔地区的温差较大，并且存在持续低温天气，此时会严重制约沥青的流变性能，可能导致施工成型的沥青混凝土路面产生裂缝。裂缝的形式较多，根据发生机理的不同可分为反射裂缝、收缩裂缝、疲劳裂缝等，各类裂缝的影响范围存在差异，但均会影响沥青混凝土路面的性能，尤其是路面的耐久性会明显下降[1]。

（4）高海拔地区的降雨较为集中，部分地区的降雨量较大，加之低温的影响，部分雨水进入沥青混凝土路面的空隙内发生冻结，导致冻融循环的出现，损坏了沥青混凝土路面结构，随着时间的延长，路面会出现不同程度的松散、坑槽等病害。

4 高海拔地区公路工程施工质量控制措施

4.1 沥青用量控制

由于高海拔地区的施工环境具有海拔高、温度低、日光辐射量大、紫外线强等特点，施工过程中，应以设计用量为依据，并结合施工现场配合比试验结果、施工段所在地的气候、日光辐射量以及海拔高度等数据来确定施工中的最佳沥青用量。通常，所需沥青用量和施工所在地的区位因素密切相关，为了避免沥青提前老化，施工地海拔高度越高，施工中沥青用量越多。

4.2 拌和及摊铺温度控制

由于高海拔和高寒气候因素的影响，沥青混合料摊铺过程中，其温度下降较快，容易出现压实度不足，进而导致沥青路面产生早期病害。为了确保沥青混合料的摊铺质量和压实质量，需要合理提高拌和温度，在运输时注意做好保温工作，尽可能减小运输距离，以此减慢沥青混合料温度降低的速度[2]。在实施摊铺和压实作业时，做好路面施工的协调和管理工作，确保沥青混合料摊铺质量和压实质量达标[3]。在实际施工中，改性沥青混合料拌和温度以160℃左右为宜，出拌和站温度则需要超过140℃；在摊铺和碾压过程中，沥青混合料的保温措施必须落实到位，施工温度控制在120～130℃。

4.3 施工接缝处理

在高海拔地区进行公路施工时，为避免开辟临时便道的困难，一般选择半幅施工的方式。但这样会造成相邻路幅之间产生接缝，如果不处理好接缝，则会降低路面的平整度，缝隙的存在还会使降水渗入路面内部，从而损坏路面结构，缩短路面使用寿命。所以，施工时必须加强相邻路幅之间的接缝处理工作，确保纵向接缝垂直相接。

4.4 施工方法和机械设备

正式施工前，根据现场施工条件确定施工方法，为正式施工打好基础。沥青混合料拌制完成后及时采取保温措施，以免在高寒的环境下骤然降温。摊铺、碾压施工前，仔细检查摊铺机、碾压机等施工设备，若有故障则及时维修，以便机械设备高效运行。经过摊铺、碾压后检测路面的压实度、平整度等，综合考虑多项指标，准确判断施工质量。

4.5 施工时间安排

根据高海拔地区的气候特点，深入研究该地区的降水、气温等气象资料，并结合沥青混凝土路面的工程实践经验，确定基于高海拔地区气候特点的施工工期计划。

5 高海拔地区路基施工技术要点

5.1 高海拔地区路基施工流程

5.1.1 路堤

该项目为改建工程。在路堤施工过程中，当填筑高度小于8m 时，坡比为1∶1.5；当填筑高度超过8m时，设置宽度为1.5m 的护坡道，坡比为1∶1.5。所有填方边坡坡脚均布设护坡道，且宽度保持在0.5～1.0m。新建设区域坡度较大，给填方造成不便，需在施工中设置挡土墙。为保证路基建成使用中不受外界水源（如地下水、毛细水等）干扰，确保路基处于干燥状态，实际施工中应根据土质、气候等状况选取合适的填土高度。

5.1.2 路堑

该项目施工核心为改建原路，纵面设计遵循“宁可填土、尽量减少土方开挖”的原则，路基开挖过程中，根据沿线土方平衡状况和路堑边坡防护治理状况确定具体实施方案。针对浅挖或土质路堑地段，应充分考量地下水埋藏状况，采取科学、合理的控制措施。根据现场数据可知，当挖方边坡高度为12～15m时，通常在高度为8～10m 处设置边坡平台；当挖方边坡高度为15～30m 时，设置边坡分级；当路堑边坡高度超过20m时，设置平台截水沟。

5.1.3 挡土墙路段路基

（1）挡土墙。在实施路肩挡土墙填方路段，依据沿线材料分布情况，临河段落路堤墙选取C20号片石混凝土。项目采用多种挡土墙结构形式：临河路基受河水冲刷较为严重，选取浸水挡土墙；路基挖方部分，考量边坡稳固度宜选取仰斜式挡土墙。对于一般地区，路肩挡土墙与路基之间采用护肩或锥坡衔接，除了采用挡土墙处理，还需在其迎水面设置防冲刷墙，以此提升路基抵御水流冲刷的能力，增强路基整体稳定性。挡土墙路段路基施工流程如图1所示。

图1 挡土墙路段路基流程

（2）护肩及护脚。针对横坡较为陡峭的路基，为确保其稳固性，在其边缘设置相应的护肩以加固路基、收缩坡脚，与挡土墙进行衔接。在实际衔接过程中，护肩面与挡土墙坡面一致。如果受外界因素影响，难以保证填方路基的稳定性，可以使用C20片石护脚进行加固，以确保护肩、护脚的稳定性。

5.1.4 路基压实度、压度标准及填料

挡墙背回填材料应选取透水性好的级配砂砾石或不易风化的石块，确保其压实度。在路堤填筑施工之前，清除地面杂物，在地表开挖一定宽度的反向台阶，确保路基稳定。路基压实标准采取重型压实标准，分层均匀压实，填料最大粒径和最小CBR 值需满足规范要求。该项目路段施工中，材料多源于路基土方，以品质优良的砾类土、砂类土等为核心填料。

5.2 高海拔地区路基的损坏原因

在海拔较高的区域，路面损坏集中体现在两个方面：①气温较低时，路基中蕴含的水分会结冰，体积膨胀使路面受到严重挤压，由此形成冻胀；②气温较高时，随着路基中冰的融化，水从路基中流出或者渗透至深处，路面出现空洞，由此形成翻浆。

冻胀与翻浆是较高海拔地区公路的主要病害，根据病害类型和程度的不同会呈现不同的等级。冻胀可分为4个等级：轻微冻胀、一般冻胀、重度冻胀、特重冻胀。翻浆可分为5 个等级：地表水翻浆、地下水翻浆、土体水翻浆、气态水翻浆、混合水翻浆。

5.3 路基损坏的解决方法

（1）做好排水工作。前文已经指出，在海拔较高的区域进行公路施工，水是导致公路损坏的主要因素之一。不论是冻胀还是翻浆，归根到底是水的形态转变使其体积发生了改变。因此，确保路面质量的根本在于做好排水工作，减少路基中的水分，弱化水分对路基的影响。如果排水工作质量不符合要求，路基中的水分将无法有效排出，从而对路基产生较大的负面影响。因此，在施工时务必保证排水工程的质量。

（2）适当提高填土量。水是造成公路损坏的主要因素，因此可将地表水与路面的距离增大，以减小水分对路基的影响，具体可通过增加填土量实现。该方法实施简单且造价不高，应用非常广泛。利用大面积填土来加大地表水与路基路面的距离，能有效避免水分渗入路面，减少冻胀与翻浆的出现，降低路面损害的发生率。

（3）为了保持路基的通风状态，同时减弱水分的影响，可以使用片石加固的方法，即在路基的下方、地表的上方用片石构建一层隔离面或者多层隔离面，以避免路面受到损害。

（4）路基施工时，可采用热棒技术，即寻找一种容易挥发的液体，在液体释放热量、吸收热量的过程中达到热量的定向疏导，实现温度的平衡，以减小路基与路面的温差，降低冻胀与翻浆的发生率。在具体施工中，热棒技术的优势非常突出，施工结束后无需外界能量的介入，也不必经常实施维护，其使用寿命高达30 年，因而在高海拔地区公路施工中得到了广泛应用。

6 结语

综上所述，本文考虑高海拔地区地质条件、气候条件的特殊性，对该地区的公路工程施工重难点展开探讨，提出了一些关键的施工方法以及质量控制措施，以供同行参考。