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【摘 要】 本文介绍了高原多年冻土的概念以及对公路路基的影响，分析并阐述了高原多年冻土地区修筑路堤和路堑的施工技术和注意事项。
【关键词】 高原多年冻土;路基施工;施工处理
一、关于高原多年冻土
在自然状态下，冻结状态持续三年或三年以上的土层称为多年冻土：而高原多年冻土的表层由于其在夏季融化，但冬季又冻结，属于季节性冻土，这一层次（从原地面到高原多年冻土的上部界限）我们称之为季节性冻融层。在夏季的施工过程中，当我们挖掉季节冻融层后，就会遇到高原多年冻土。冻土上限是指高原多年冻土的上部界限，也就是季节冻融层的底面，冻土下限是指高原多年冻土的下部界限，长下限的厚度就是我年冻土的厚度。根据冻土面积占所在区域面积的比例我们把高原多年冻土地區分为连续冻土区（冻土区面积>80%）和岛状冻土区，（冻土面积<80%）。
二、高原多年冻土的危害
高原多年冻土的危害主要分为冻胀和沉陷两种，冻胀是指土冻结时由于所含水份冻结成冰产生体积膨胀，还由于可从下层吸引更多的水份到冻结区冻结成冰而产生体积膨胀，其影响因素有：土质、水份，湿度，冰冻层厚度、冻结速度等。当温度条件和土质一定的时候，水份是影响冻胀力的主要因素。所以，施工中要注意减少换填材料的含水量，进而减小冻胀对路基的影响。当水分和温度一定时，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尽相同，但纯净的粗颗粒土尽量处在不充分饱水条件下，也几乎不产生冻胀，这点很重要，说明我们在施工选择适当的回填材料，对减小冻胀的影响也很重要。路基的不均匀冻胀，可以使沥青路面开裂、不平，使水泥混凝土路面出现错台，预防冻胀，我们可以从回填土土质、含水量、填土地高度等方面加以重视。
1、融沉
融沉多发生在含冰量大的粘质土地段。当路基基底的高原多年冻土上部或路堑边坡上分布有较厚的地下冰层时，由于地下冰层埋藏较浅，在施工及使用过程中，因原来的自然环境条件发生变化，使高原多年冻土局部融化，上覆土层在土体自重力及外力的作用下产生沉陷，造成路基变形。融沉主要表现在路堤向阳侧路肩及边坡开裂、下滑，路堑边坡溜坍等。
融沉现象一般以较慢的速度下沉，但有时也会经过一段时间的慢速下沉，有时突发大量的沉陷，并使两侧部分地基土隆起。产生的原因是路基基底由于寒冰量大的粘质土融化后处于过饱和状态，几乎没有承载力，又因为路堤两侧融化深度不同，使得基底形成一个倾斜的冻结滑动面。在外荷载的作用下，过饱和的粘质土顺着冻结面挤出，路堤瞬间产生大幅度的沉陷，通常称为突陷，这样的突陷将严重危及行车安全。
2、冻胀
冻胀多发生在季节冻结深度较大的地区以及高原多年冻土地区，其中以高原多年冻土地区较为严重。发生的原因是地基及填土中的水冻结时体积膨胀所致。水分的来源是地地表水或地下水对路基的侵湿。冻胀的程度与土质以及土中的含水量的高低有关。
3、冰害
冰害主要是指在路堤上方出露地表的泉水，或开挖路堑后地下水自边坡流出，在隆冬季节随流随冻，形成积水掩埋路基或边坡挂冰、堑内积冰等病害。冰害在多年的严寒冻土地区尤为严重。对于路基工程来说，路堑地段较路堤地段冰害要多，尤其发生在浅层地下水发育的低填浅挖及零填挖地段的冰害，危害程度更大。
三、冻土路基工程
冻土是一种温度低于0℃的土岩，是一种对温度敏感且性质不稳定的土体。冻土具有流变性，其长期强度远低于瞬时强度特征，正由于这些特征，在冻土区修筑路基时就必须面临两大危险：冻胀和融沉。
1、施工方法及温度测定
根据设计要求路基施工采取破坏冻土原则，既将路基地表浅层黏性土层、粉砂层及局部地段的饱冰、含土冰层砾砂层采用挖除换填弱冻胀性土的施工方法。既采取破坏冻土的原则，就需在路基施工前，测定地表的气温，确定气温是否适合施工，对于此类高原多年冻土路基，测定温度是不可缺少的重要内容。
2、地表的清理与换填
在路基施工范围内，对有树根的表土必须挖除，对含有地表水、淤泥、杂草、腐植土等路基的地基应清理干净，使用推土机将其推平。设计要求冻土路基及路堑换填处理需气温在0℃左右施工，根据气温测定显示夜间气温在0℃左右，符合设计要求，但考虑到冻土的特殊性，在施工过程中尽量采用分段开挖分段封闭的原则，一般在施工前将换填料运到开挖段旁，开挖20～25m左右立即进行回填，尽量减少高原多年冻土在外裸露的时间，保证其不产生融沉等地质问题，最大程度的保证路基的质量。在个别地段由于本身水系比较发达、高原多年冻土融化比较迅速，针对此种现象应立即采用抛石挤淤的方法，抛石挤淤后在其上填筑弱膨胀土，这样既维护了冻土的特性，又保证了此段路基的稳定性。在零填方路段，应鉴定土质的好坏，若是土质较差的路段，则应咨询设计单位是否加深换填，如若加深换填，换填后碾压应达到90%以上的压实度。
3、路基的铺筑与压实
在冻土路基填筑施工之前，必须对各个取土场做代表性土样的土工试验，用规定的方法求得各个取土场的最大干密度和最佳含水量，以便指导路基土的压实施工。分层填土厚度大小与分层碾压，也是影响压实效果的重要因素，一般情况下，用12～15t光面压路机时压实厚度不宜大于20厘米，用重型22～25t振动压路机时，压实厚度不宜大于50厘米。填筑路基时，应从基底开始在路基全宽度范围分层向上填筑和碾压，特别是路堤边坡部分，必须从下到上予以充分的压实。填筑路基时，应分层碾压并分层检查压实厚度和压实度，并严格要求填土压实厚度达到设计要求后方能允许填筑下一层，检查压实厚度和压实度必须采用规范规定的方法进行。
4、路堑施工
针对土质路堑采用机械开挖，地形较平缓的浅路堑采取全断面纵向开挖方法;当路堑长度较短，挖深较大时，采取横向分台阶开挖方法;路堑较长且深度较大时，采取纵向分层分台阶开挖方法;地形起伏，且路堑长度大、开挖深，采取纵横向分台阶结合的开挖方法。对于石质路堑首先选择在寒冬季节进行，对冻土地质进行复查，对土石的工程分级与类别按规范要求进行鉴定，根据结果选择开挖方式，如需爆破争取在春融前完成，以防气温转暖后冻土冰层融化造成施工困难。如到融化季节，冻土开始融化，加上冻层上水渗入往往使表层土成软塑或流动状烂泥，下面则仍然冻结坚硬，打眼放炮及机械清除弃土均极困难，工效很低，应尽量避免。无论采用何种方式开挖施工都需做好边坡保护，防止产生不良地质病害。
四、高原多年冻土地区路基施工的注意事项
1、施工前核查
施工前应该核查沿线冻土的分布、冻土类型、冻土上下限、冰层上限、地面水、地下水以及有无其他不良地质地段，比如热融（湖、塘）、冰丘、冰椎等。
2、遵循冻土保护原则
施工前必须严格遵循保护冻土的原则，使路基施工后仍然处于热学稳定状态。路基原则上均应采取路堤形式，尤其是在冰厚发育地段，并尽可能避免零填或浅挖断面，以避免造成严重热融沉陷冰害。弱融沉或不融的高原多年冻土地区，路基施工可按融化原则进行。路基排水与加固除满足水力和土力条件外，还应考虑由于施工因素如排水系统修筑等引起的热力变化，不导致高原多年冻土层上限的下降。
3、路基排水及挡水系统
由于地表水的渗透是造成冻土融化、路基下沉的主要原因，因此整个排水系统应在施工过程中尽早开始，在路基主体完成的同时尽快完成。为防止地表水对铁路路基产生不良地质病害，在新建路基施工过程中应建立完善的排水及挡水系统，利用新科技、新技术对冻土进行保护。本工程根据冻土的上述特点采用了浆砌排水沟、U型排水槽和挡水板，其中浆砌排水沟和U型排水槽将路基两侧的地表水汇入其中排出，挡水板采用JS2-聚乙烯-2000mm×1200mm×1.0mm热熔焊机焊接，埋设冻土上限以下0.5m，挡水板的埋设有效的阻止了路堤外侧、路堑堑顶的地下水渗入路基，防止其地下水对路基造成冻害。
五、总结
本文对高寒地区多年冻土路基施工技术进行了阐述，在施工中总结了容易导致冻土稳定性破坏的因素，并采取相应的措施加以预防控制。
参考文献：
[1]王多青.多年冻土路基工程技术探索与实践[J].铁道建筑技术，2009，9
[2]郭子仪，张宝龙.冻土路基病害成因及处理方法[J].内蒙古科技与经济，2008，2
【关键词】 高原多年冻土;路基施工;施工处理
一、关于高原多年冻土
在自然状态下，冻结状态持续三年或三年以上的土层称为多年冻土：而高原多年冻土的表层由于其在夏季融化，但冬季又冻结，属于季节性冻土，这一层次（从原地面到高原多年冻土的上部界限）我们称之为季节性冻融层。在夏季的施工过程中，当我们挖掉季节冻融层后，就会遇到高原多年冻土。冻土上限是指高原多年冻土的上部界限，也就是季节冻融层的底面，冻土下限是指高原多年冻土的下部界限，长下限的厚度就是我年冻土的厚度。根据冻土面积占所在区域面积的比例我们把高原多年冻土地區分为连续冻土区（冻土区面积>80%）和岛状冻土区，（冻土面积<80%）。
二、高原多年冻土的危害
高原多年冻土的危害主要分为冻胀和沉陷两种，冻胀是指土冻结时由于所含水份冻结成冰产生体积膨胀，还由于可从下层吸引更多的水份到冻结区冻结成冰而产生体积膨胀，其影响因素有：土质、水份，湿度，冰冻层厚度、冻结速度等。当温度条件和土质一定的时候，水份是影响冻胀力的主要因素。所以，施工中要注意减少换填材料的含水量，进而减小冻胀对路基的影响。当水分和温度一定时，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尽相同，但纯净的粗颗粒土尽量处在不充分饱水条件下，也几乎不产生冻胀，这点很重要，说明我们在施工选择适当的回填材料，对减小冻胀的影响也很重要。路基的不均匀冻胀，可以使沥青路面开裂、不平，使水泥混凝土路面出现错台，预防冻胀，我们可以从回填土土质、含水量、填土地高度等方面加以重视。
1、融沉
融沉多发生在含冰量大的粘质土地段。当路基基底的高原多年冻土上部或路堑边坡上分布有较厚的地下冰层时，由于地下冰层埋藏较浅，在施工及使用过程中，因原来的自然环境条件发生变化，使高原多年冻土局部融化，上覆土层在土体自重力及外力的作用下产生沉陷，造成路基变形。融沉主要表现在路堤向阳侧路肩及边坡开裂、下滑，路堑边坡溜坍等。
融沉现象一般以较慢的速度下沉，但有时也会经过一段时间的慢速下沉，有时突发大量的沉陷，并使两侧部分地基土隆起。产生的原因是路基基底由于寒冰量大的粘质土融化后处于过饱和状态，几乎没有承载力，又因为路堤两侧融化深度不同，使得基底形成一个倾斜的冻结滑动面。在外荷载的作用下，过饱和的粘质土顺着冻结面挤出，路堤瞬间产生大幅度的沉陷，通常称为突陷，这样的突陷将严重危及行车安全。
2、冻胀
冻胀多发生在季节冻结深度较大的地区以及高原多年冻土地区，其中以高原多年冻土地区较为严重。发生的原因是地基及填土中的水冻结时体积膨胀所致。水分的来源是地地表水或地下水对路基的侵湿。冻胀的程度与土质以及土中的含水量的高低有关。
3、冰害
冰害主要是指在路堤上方出露地表的泉水，或开挖路堑后地下水自边坡流出，在隆冬季节随流随冻，形成积水掩埋路基或边坡挂冰、堑内积冰等病害。冰害在多年的严寒冻土地区尤为严重。对于路基工程来说，路堑地段较路堤地段冰害要多，尤其发生在浅层地下水发育的低填浅挖及零填挖地段的冰害，危害程度更大。
三、冻土路基工程
冻土是一种温度低于0℃的土岩，是一种对温度敏感且性质不稳定的土体。冻土具有流变性，其长期强度远低于瞬时强度特征，正由于这些特征，在冻土区修筑路基时就必须面临两大危险：冻胀和融沉。
1、施工方法及温度测定
根据设计要求路基施工采取破坏冻土原则，既将路基地表浅层黏性土层、粉砂层及局部地段的饱冰、含土冰层砾砂层采用挖除换填弱冻胀性土的施工方法。既采取破坏冻土的原则，就需在路基施工前，测定地表的气温，确定气温是否适合施工，对于此类高原多年冻土路基，测定温度是不可缺少的重要内容。
2、地表的清理与换填
在路基施工范围内，对有树根的表土必须挖除，对含有地表水、淤泥、杂草、腐植土等路基的地基应清理干净，使用推土机将其推平。设计要求冻土路基及路堑换填处理需气温在0℃左右施工，根据气温测定显示夜间气温在0℃左右，符合设计要求，但考虑到冻土的特殊性，在施工过程中尽量采用分段开挖分段封闭的原则，一般在施工前将换填料运到开挖段旁，开挖20～25m左右立即进行回填，尽量减少高原多年冻土在外裸露的时间，保证其不产生融沉等地质问题，最大程度的保证路基的质量。在个别地段由于本身水系比较发达、高原多年冻土融化比较迅速，针对此种现象应立即采用抛石挤淤的方法，抛石挤淤后在其上填筑弱膨胀土，这样既维护了冻土的特性，又保证了此段路基的稳定性。在零填方路段，应鉴定土质的好坏，若是土质较差的路段，则应咨询设计单位是否加深换填，如若加深换填，换填后碾压应达到90%以上的压实度。
3、路基的铺筑与压实
在冻土路基填筑施工之前，必须对各个取土场做代表性土样的土工试验，用规定的方法求得各个取土场的最大干密度和最佳含水量，以便指导路基土的压实施工。分层填土厚度大小与分层碾压，也是影响压实效果的重要因素，一般情况下，用12～15t光面压路机时压实厚度不宜大于20厘米，用重型22～25t振动压路机时，压实厚度不宜大于50厘米。填筑路基时，应从基底开始在路基全宽度范围分层向上填筑和碾压，特别是路堤边坡部分，必须从下到上予以充分的压实。填筑路基时，应分层碾压并分层检查压实厚度和压实度，并严格要求填土压实厚度达到设计要求后方能允许填筑下一层，检查压实厚度和压实度必须采用规范规定的方法进行。
4、路堑施工
针对土质路堑采用机械开挖，地形较平缓的浅路堑采取全断面纵向开挖方法;当路堑长度较短，挖深较大时，采取横向分台阶开挖方法;路堑较长且深度较大时，采取纵向分层分台阶开挖方法;地形起伏，且路堑长度大、开挖深，采取纵横向分台阶结合的开挖方法。对于石质路堑首先选择在寒冬季节进行，对冻土地质进行复查，对土石的工程分级与类别按规范要求进行鉴定，根据结果选择开挖方式，如需爆破争取在春融前完成，以防气温转暖后冻土冰层融化造成施工困难。如到融化季节，冻土开始融化，加上冻层上水渗入往往使表层土成软塑或流动状烂泥，下面则仍然冻结坚硬，打眼放炮及机械清除弃土均极困难，工效很低，应尽量避免。无论采用何种方式开挖施工都需做好边坡保护，防止产生不良地质病害。
四、高原多年冻土地区路基施工的注意事项
1、施工前核查
施工前应该核查沿线冻土的分布、冻土类型、冻土上下限、冰层上限、地面水、地下水以及有无其他不良地质地段，比如热融（湖、塘）、冰丘、冰椎等。
2、遵循冻土保护原则
施工前必须严格遵循保护冻土的原则，使路基施工后仍然处于热学稳定状态。路基原则上均应采取路堤形式，尤其是在冰厚发育地段，并尽可能避免零填或浅挖断面，以避免造成严重热融沉陷冰害。弱融沉或不融的高原多年冻土地区，路基施工可按融化原则进行。路基排水与加固除满足水力和土力条件外，还应考虑由于施工因素如排水系统修筑等引起的热力变化，不导致高原多年冻土层上限的下降。
3、路基排水及挡水系统
由于地表水的渗透是造成冻土融化、路基下沉的主要原因，因此整个排水系统应在施工过程中尽早开始，在路基主体完成的同时尽快完成。为防止地表水对铁路路基产生不良地质病害，在新建路基施工过程中应建立完善的排水及挡水系统，利用新科技、新技术对冻土进行保护。本工程根据冻土的上述特点采用了浆砌排水沟、U型排水槽和挡水板，其中浆砌排水沟和U型排水槽将路基两侧的地表水汇入其中排出，挡水板采用JS2-聚乙烯-2000mm×1200mm×1.0mm热熔焊机焊接，埋设冻土上限以下0.5m，挡水板的埋设有效的阻止了路堤外侧、路堑堑顶的地下水渗入路基，防止其地下水对路基造成冻害。
五、总结
本文对高寒地区多年冻土路基施工技术进行了阐述，在施工中总结了容易导致冻土稳定性破坏的因素，并采取相应的措施加以预防控制。
参考文献：
[1]王多青.多年冻土路基工程技术探索与实践[J].铁道建筑技术，2009，9
[2]郭子仪，张宝龙.冻土路基病害成因及处理方法[J].内蒙古科技与经济，2008，2