高原多年冻土区路基施工工法GGG（京）A2003-2008柴金存张玉峰夏孝畲张满儒祁鹏（安通建设有限公司四川武通路桥工程局）1前言在我国，多年冻土分布面积约全国面积的22.4％。
而青藏高原多年冻土带又是全球公布最大、海拔最高的多年冻土地区。
青藏公路自格尔木至拉萨全长约1150Km,其中760Km路段由北向南穿越青藏高原腹地多年冻土地区。
由于多年冻土有融沉性、冻胀性、冰（水）害等工程特性，而气候升温和工程活动引起的多年冻土退化导致的工程病害一直伴随着青藏公路整治改建的全过程，长期的工程实践表明，多年冻土区公路成败的关键在路基工程。
2工法特点2.1 全部机械化施工，全线分区段平行作业，区段内流水作业，提高工程进度。
2.2 利用此工法施工，通过对关键技术的控制，可控制工程质量。
2.3 通过试验检测和观测，实现控制质量目的。
3适用范围本工法适用于大片连续多年冻土区和岛状多年冻路基工程的施工。
4工艺原理4.1多年冻土的力学特性4.1.1未冻土转化为冻土时产生体积膨胀在冻土的形成过程中，当温度降低到土体的冻结温度以下时，水份向正在冻结的土体中迁移并发生相态变化逐渐缓慢直至消失。
在这个过程中，土体中的液态水凝固并以冰的形式田中到土颗粒间隙中，当土体中水相态变化的体积膨胀足以引起土颗粒之间的相对位移时就引起了土体的冻胀。
4.1.2冻土相对于未冻土体的物理力学性质发生改变冻土的强度和变形特性与未冻土体的最大差别在于冻土中冰的存在，冻土的力学特性一定程度上取决于冻土中冰的力学特性。
通过以往研究经验和室内模型试验，冻土的抗压强度和抗剪强度相对于未冻土体有较大的提高。
4.2冻土路基施工原理4.2.1保护多年冻土所谓保护多年冻土施工方案，就是要有效的采取综合保温措施并使路堤填高大于最小临界高度，使成型后的路基基底人为上限控制在一定深度内，保护路基下多年冻土不融化，以确保路基稳定。
4.2.2破坏永冻土所谓破坏多年冻土方案，就是在路基建成后允许路基下地基中的多年冻土全部或部分融化。
在岛状永冻土的外边缘，永冻土层厚度很薄，且公路路基与岛状多年冻土外边缘交界处多为零填、低填（填高≤1.5m）、浅挖等地段，因此采用破坏永冻土的方案非常适合。
5施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程图图5.1 多年冻土地区路基填筑施工流程图5.2 施工流程高原多年冻土地区路基施工作业应按标准化、程序化进行，路基填筑过程分为三个阶段、五个区段、八个流程。
三个阶段：准备阶段、施工阶段、竣工阶段五个区段：填土区、晾晒区、平整区、碾压区、检验区八个流程：施工准备→基底处理→分层填土、晾晒→摊铺平整→碾压夯实→检查签证→路拱整修→整坡护坡。
5.3 关键技术及操作要点保护多年冻土施工方案；破坏永冻土方案；深挖路堑的施工方案。
5.3.1 保护多年冻土施工方案连续多年冻土具有区域大、冻土厚度厚等特点，所以，路基施工时以保护好多年冻土层为原则。
所谓保护多年冻土施工方案，就是要有效的采取综合保温措施并使路堤填高大于最小临界高度，使成型后的路基基底人为上限控制在一定深度内，保护路基下多年冻土不融化，以确保路基稳定。
具体内容如下：1 施工季节的选择：安排在融化季节进行施工，施工中采取快速分修的施工方法，全线分区段平行作业，区段内流水作业，这样既保证了工程进度，又避免了因冻层暴露太久、冻土上限下降而引起的路基沉陷破坏。
2 路基底面上和整个公路用地范围内从路基中心算起50～100m 范围内保持植被不破坏，其作用是隔热、保护冻土和减弱地表水的下渗。
3 路基第一层填方作业时，采用端部卸土的方法进行填筑（滚填），汽车、拖拉机等带轮子的设备在前面尚未铺设足够的填料以及支持它以前，禁止在坡道上进出。
4 路基填土只能保证深度方向达到保持冻土的要求，如果在路基附近一定范围内生态环境遭到破坏（如沿线路基坡脚取土等）和路侧积水，路基侧防水护道对路中多年冻土上限变化有着十分明显的影响。
因此，路基通过植被稀少地段地表有临时积水、冻结层上水发育及高含冰量冻土的路段时，路基两侧设置护道，护道的宽度一般为2～3m，较长期积水路段宽度不宜小于5m。
护坡道高度一般为0.8～1.5m，积水路段应高出最高积水位0.5m。
护道应设置向外的4％的横坡。
5 高原冻土区路堤填筑采用集中取土。
斜坡地表路提，取土坑设在上坡一侧。
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％，坑底有坡度，积水有出口，水能及时排出，同时取土坑的外露面，用草皮铺填。
6 填料尽量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，要控制好土的湿度，碾压时含水量不超过最佳含水量的±2％。
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土填筑，并高出最高水位0.5m。
7 高原冻土路基的排水应尽量远离路基坡脚，并力求排水畅通，不得在路基边坡附近形成积水洼地，更不能在边坡积水，以免引起路基永冻土的融化，影响路基稳定。
为此，施工中采用的排水沟多为宽浅形式，以减少对冻土的热干扰；施工的临时性排水与永久性排水相结合，使排水系统始终保持畅通；对于路基坡脚无法与排水沟连通时，施工时用路基填料将积水坑回填，把积水挤至路基坡脚5m 以外。
5.3.2 破坏多年冻土的施工方案所谓破坏多年冻土方案，就是在路基建成后允许路基下地基中的多年冻土全部或部分融化。
在岛状永冻土的外边缘，永冻土层厚度很薄，且公路路基与岛状多年冻土外边缘交界处多为零填、低填（填高≤1.5m）、浅挖等地段，因此采用破坏永冻土的方案非常适合。
具体方法如下：1 彻底铲除地表的草皮，停置一段时间，使基底以下冻土层自然融化至一定深度或全部融化。
2 根据基底季节融化层和多年冻土的性质情况，换填足够厚度的渗水性土。
3 加强路基排水，保持基底干燥，防止路基积雪。
4 对半填半挖路段的填土高度小于0.5m 的路堤视为路堑，分别按含水量多少进行基底换填，并设过渡带。
5.3.3 施工细则虽然多年冻土地区公路路基施工工艺与其它路基施工工艺大致相同，但工艺流程中的具体细节则必须与多年冻土路基施工相适应。
因此，在施工细则方面多年冻土路基施工有着其自身的特点，具体体现在：1 施工准备阶段除正常进行各项技术准备和施工准备外，还应着重、详细地调查沿线的多年冻土分布、类型、性质及特征、多年冻土的上下限、冰层上限、地面水、地下水及有无冰椎、冰丘、厚层地下冰、冻土沼泽等不良地质路基地段情况，并根据不同地段的地质情况，制定相应的施工方案。
2 基底处理必须与相应路段的施工方案相适应，对于路堤填高大于最小临界高度的路基，采取保护冻土施工方案，基底植被严禁破坏，对于路基填高小于最小临界高度或浅挖段的路基，根据基底季节融化层和冻土的性质，开挖至一定深度并将底部压实（需要时可预融一段时间），以备换填。
施工过程中发现地质条件与设计不符时，应及时与设计单位沟通，制定合理的设计和施工方案。
3 路基填筑路基施工前应做试验段，以确定土的松铺系数，路基填筑采取挂线法施工，以控制路基宽度、厚度、路拱等。
对于多年冻土地段的第一层路基填筑必须采用端部卸土的方法（滚填）填筑，汽车、拖拉机等带轮子的设备在前面尚未铺设足够的填料以及支持它以前，禁止在坡道上进出，第一层路堤的填筑厚度应适当加厚（一般为0.5～0.8m），使路基在运土车辆行驶时不软弹。
其它各层填筑按纵向法施工。
4 摊铺整平用推土机将土石方摊铺开并大致整平，细粒土用平地机进行精平，粗粒土、巨粒土用人工配合推土机进行精平。
5 碾压夯实路基土方整平后，测定土的含水量，当土的含水量达到最佳含水量+2%时，方可进行碾压，否则应进行晾晒或洒水。
碾压时，先用20T 的振动式压路机静压两遍，再从弱振到强振碾压6～8 遍，使路基碾压密实。
6 检查签证路基碾压完毕后，应对路基碾压密实度进行自检，自检不合格应进行补压，路基局部的软弹、翻浆应进行处理，自检合格后方可向监理工程师报检。
经监理工程师检查签证后，方可进行下一层路基填筑。
7 路拱整修路基施工过程中应形成路拱，路拱坡度一般为2%，雨季为3%～4%，路基达到设计标高后，应使路拱达到设计要求。
8 整坡护坡路基填筑成型后，应对路基边坡进行整形（高填方路段应随填随整），边坡整形采用挖掘机和人工配合的方式进行，边坡整形时，应严格控制路基边坡的坡度和顺直度。
9 填料普通路段路基基底填料应选用保温隔水性能好的细粒土，上部（厚度不小于60cm）需用粗粒土。
对于换填路段的换填料应选用砂性土和砾石土等渗水性良好的土。
对于路旁有积水的路段，路基底部应选用石方进行填筑。
采用粘性土或透水性不良的土壤填筑路堤时，要控制土的湿度，碾压时含水量不超过最佳含水量+2%，不得用冻土块或草皮层及沼泽地含草根的湿土填筑。
5.3.4 冻土路基施工注意事项1 针对不同的冻土条件，确定相应的施工季节和施工工艺。
施工季节应尽量避开降雨集中、热融作用最活跃的七八月份，宜安排在夏末或秋初，并做好防护，防止地表水流入或渗入基底和边坡，路基地面防护范围应符合设计要求。
2 路基填筑由于寒季地基全部封冻，取土、填筑压实将十分困难，且气候十分恶劣，人难以适应，因此只有在暖季进行突出施工。
但如果遇到频频降水(雨、雪)，填土的湿度较大，压实难以保证。
根据青藏公路路基施工经验，在路基成形后经过1年以上行车碾压，让富余水分散失，路基才能达到坚实稳定。
对于按保护冻土原则设计的路基，应尽量减少对多年冻土的扰动和破坏，以利于热平衡状态的恢复，尽量减少大气降水的浸润、渗入及冻结层以上水的危害。
3 路堑开挖在青藏公路的设计中，路堑长度占冻土区全长的5%。
在冻土地区应尽量减少路堑长度，宜尽快开挖成形，不能断断续续施工，并及时做好其附属工程。
在施工中少刷或不刷边坡，跨年作业有利于路堑稳定，最好在秋末开挖成形，来年暖季回填。
4 路基排水排水沟设置应与路基坡脚有一定距离，尽量减少排水沟对路基基底冻土的热作用，尽量加快地表水在排水沟的过水速度，减少排水沟积水时间。
在路基施工过程中，也要注意临时排水设施的修建。
5 环境保护路基工程中的取土、弃土、填方、挖方等必然要对多年冻土地区植被、地表水、层上水造成一定影响。
为此，要严禁推土机大面积推土填筑路基，任意开辟施工便道，随意就近弃土，随意铲除草皮等做法，要优化路基工程设计、做好施工组织设计、合理安排各道工序的衔接，对冻土环境要进行实时监测。
6设备与劳动力组织6.1施工机具一个作业区段施工机具表6.1 序号机械名称机械型号数量1 挖掘机小松、PC220-6 32 压路机洛阳、LT220 23 推土机山东、TY240B 14 平地机天津、160PY-B 15 自卸车东风、12T 126 自卸车尼桑、15T 86.2劳动力组织劳动力组织表6.2 序号工种数量备注1 施工队长 3 队长一名，副队长两名2 技术负责人 13 测量员 34 特种机械操作手14 各操作手均为双班5 自卸车司机206 其它人员87质量控制7.1 所选填料经试验室确认合格后方可使用。