季节性冻土路基处理措施与施工

杨俊祥

中交一公局第六工程有限公司天津300451

摘要：针对在高海拔地区进行道路施工时，冻土问题一直是施工难点。本文以西藏自治区国道109那曲至拉萨公路改建工程（那曲至羊八井段）为工程实例，针对季节性冻土地区的路基病害进行探讨，提出处理措施和施工方法，为类似工程施工提供参考借鉴。

关键词：冻土；路基；施工方法

1引言

路基是道路的重要组成部分，作为路面的基础，它与路面共同承担行车荷载和自然气候的影响。当温度为0℃或负温时，含有冰且土颗粒呈胶结状态的土称为冻土。土层冬季冻结，夏季全部融化，冻结时间一般不超过一个季节的土层称为季节性冻土层，其下边界线称为冻结线。路基土质、水分及冻结条件的不均一性，会产生不均匀冻涨，冻涨造成路基顶面开裂；春季融化时，土体处于饱和状态，土颗粒间的摩擦力降低甚至消失，在荷载作用下出现路基下沉、翻浆冒泥等病害。本项目羊八井-当雄-古露属于季节性冻土区，根据设计图纸，我标段季节性冻土处理共有五种处理方案，根据不同的填土高度或者挖方高度确定不同的施工方案。本文以其中填土高度1.62（路面+路床厚度）≤H＜3.0m的路堤为典型案例进行分析。

2工程概况

本项目位于西藏自治区那曲市那曲县与当雄县，路线起于国道109线那曲至拉萨公路的起点那曲县香茂乡。设计起点桩号为K3635+000，终点桩号为K3699+700，全线长85.109km。主线采用双向四车道一级公路标准建设，设计速度100公里/小时，路基宽度26米。

项目所经区域属于藏北高原湖盆区，那曲县平均海拔4500m，属于高原温带半干旱气候，年平均气温1.7℃，极端最高气温26.5℃，极端最低气温-32.5℃，年平均降水量459.3mm，根据冻结指数对冰冻区的划分，改地区多年平均冻结指数为1382（极大值为1712），属于中冰冻区（冻结指数介于800～2000），是较大冻深的季节性冻土地区。

3季节性冻土处理施工方案

3.1季节性冻土路基处理措施

（1）提高路基，以填方通过，尽量避免零填、低填路基。

（2）当通过水文及水文地质不良地段时，加强地表及地下排水，排水沟、边沟下设置碎石盲沟，同时在填方路基底设置毛细水隔断层，在挖方路床范围内换填粗颗粒土(碎石、砂砾)等以控制路基冻胀。

（3）各种圬工砌体底部都需设置砂砾垫层，以避免冻胀对工程的危害，基础埋深位于冻结线以下，必要时采用换填法，将冻胀性强的粉土、粉质黏土进行置换，采用粗颗粒土(碎石、砂砾)等非(弱)冻胀性土，以消除冻胀产生的危害。

（4）对于填土高度H＜1.62m的路堤以及挖方路堑，若处于地下水发育路段，需在路床底部（边沟或排水沟下方）增设排水渗沟，以降低地下水位。渗沟应埋设于当地最大冻深以下不小于0.25m处盲沟出口增设保温措施。对于硬质岩石、中硬岩石挖方，路床无需进行超挖换填碎石防冻层处理。

3.2季节性冻土处理施工方法

填土高度1.62（路面+路床厚度）≤H＜3.0m的路堤，除在上路床设置30cm厚砂砾抗冻层外，同时需在原地面以上30cm处设置30cm厚的砂砾隔断层，隔断层以砂砾等粗骨料为主，填料粒径在20mm-60mm之间，粒径小于0.075mm含量少于5%，并在砂砾隔断层顶面铺设一层防渗土工膜，以防止污染隔断层。

防渗土工膜采用两布一膜型，布/膜/布结构，单层布质量≥150g/㎡，中间防渗膜厚度≥0.3mm，总厚度≥2.4mm，极限抗拉强度≥17kN/m，极限伸长率≥30%，CBR顶破强度≥3.0kN，撕破强度≥0.42kN，垂直渗透系数＜1cm/s，幅宽偏差±1%，并具有防冻、抗紫外线的功能。

处理方案设计图

3.3施工工艺流程

3.3.1基底处理

用挖掘机对换填范围内的地表土、路基填土等全部挖除用自卸汽车将运至指定的弃土场。采用压路机对基底行压实，按验收标准要求作填前压实检查。

3.3.2测量放样

基底处理完成后，进行复核放样工作，每10m一个中心桩点，按实测标高计算基底面填筑宽度。放坡脚线时，按实测路基半宽+0.5m作为一层填筑宽度，保证有效压实且不小于设计宽度。

3.3.3填筑施工

填前经监理工程师验收后，立即进行碎石、砂砾的填筑。运输换填材料时，根据既定运输车的标定方量，按所拟定的松铺厚度算出每一车所能摊铺的面积，由现场施工人员指挥卸车。

（1）摊铺整平

用推土机摊铺平整，对于超过粒径要求的石渣料由人工拣出，再用PY180平地机精平，个别不平整处，人工配合机械用细料找平。检测含水量，用洒水法或将含水量控制在最佳含水量±2%以内。用水准仪测量控制点高程，检测宽度比设计宽度每侧多50cm。

（2）压路机碾压

碾压石渣料时，行驶速度越慢越利于激振力的垂直向下传递，一般行驶速度最好控制在2Km/h—3Km/h，使用低挡油门行驶压实效果更好。碾压时由两侧向中间。纵向进退式进行，横向接头0.4m—0.5m，前后相邻段重叠1m—1.5m，应达到无漏压、无死角，确保碾压均匀。

松铺厚度按40cm、30cm二次试验，碾压时，采用两台22T振动压路机先静压一遍，弱振一遍，开始强振，按以下方法检测。

3.3.4试验检测

路基碎石以及砂砾本身是不可压缩的，压缩的目的是使各粒料之间的松散接触状态变为紧密咬合状态。碎石以及砂砾料填筑时间隙率大，采用沉降观测法检测。

碎石料摊铺按试验段要求摊铺后用20T振动压路机静碾一遍，振动碾压3遍后停止碾压，利用水准仪测量各测点高程并记录，准确读至毫米。继续用20T的振动压路机碾压1遍后，再利用水准仪测量相应点的高程，比较两次沉降量。继续用20T的振动压路机碾压，测量记录测量高程。

若两次测出的同一点的高程相差不超过误差允许范围2mm内，则该层的压实质量符合要求；否则，继续碾压，重新测试相应点的高程，再和上次的测试高程结果相比较，直至最后一次量测的高程和上次量测的高程之差在误差允许范围内。砂砾料的填筑质量符合要求后，记录好摊铺的厚度、碾压遍数，并埋设标记以便施测。

当碎石作为路基填料时，由于粒径较大，在碾压过程中粒料有错动现象，易造成测试结果的可靠度降低。在试验路段各布设10个控制点，每个控制点至少布设2个子控制点，以确保测试结果的可靠性，从而进行定量分析，确定出检测砂砾试验段的压实标准。

4结论

路基是影响道路建设质量的关键，若处理不当，不但影响路基质量，还将影响道路的使用寿命。季节性冻土地区路基受自然条件制约，产生的路基病害是各种条件相互作用的结果，只有考虑到造成路基病害的各种因素，做出相应的特殊设计、做好相关处理措施，才能有效提高工程质量。本文结合工程实例，针对季节性冻土地区的路基病害进行探讨，提出处理措施和施工方法，为类似工程施工提供参考借鉴。

参考文献

[1]胡静.严寒冻土地区的公路路基处理技术探讨[J].黑龙江科技信息，2015，2（09）：43-45.

[2]来圣翔.多年冻土地区特殊路基热稳定性分析和路面结构响应研究[J].北京交通大学学报，2016，2（06）：22-27.

[3]张峰.季节冻土区重载汽车荷载下路基动力响应与永久变形[J].哈尔滨工业大学学报，2017，2（04）：90-92.