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摘要：我国地域辽阔，冻土地段公路建设向来是工程中面临的难题，其施工过程中会出现因地质条件较复杂而导致的施工问题，这就要求施工单位必须以合理的设计和严格的管理来确保公路工程的质量，从而保证公路使用寿命，进而为行车安全性奠定良好的基础。在我国，冻土地段在公路路基的施工中发挥着极其关键的作用，同时对工程整体的质量有着强烈的影响。因此，动土地段的公路施工应作为重点任务加以分析和研究，从而确保冻土地段公路顺利的施工。
关键词：冻土地段；病害；公路施工；施工原则；施工技术
Abstract: China's vast territory, the permafrost area highway construction is always facing the difficulties in the project, the construction process will appear as a result of geological condition is complex and the construction problem, which requires the construction unit must have its reasonable design and strict management to ensure the quality of highway engineering, so as to ensure the service life of the road, and lay good foundation for the traffic safety. In our country, the permafrost area in highway subgrade construction plays a crucial role, at the same time have a strong influence the overall quality of the project. So that digging section of highway construction should be analyzed and discussed as key task, to ensure that the permafrost area highway construction smoothly.
Key words: frozen soil area; Disease; Highway construction; The construction principle; The construction technology
中图分类号：U415.6文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
1冻土的概念
凡含有水分的松散岩石及土体，当温度降低至其冻结的温度时，土中的孔隙水便会冻结成冰，同时伴随着析冰(晶)体产生，使土的颗粒发生胶结。土体内的冰析作用将会导致一系列复杂的力学、物理与化学性质的改变。水分的迁移，孔隙溶液的浓度增大，土体的不均匀形变，以及由此引起的应力、应变状态的改变，都将导致冻土性质的改变。此外，因为土颗粒的表面自由能量作用，致使冻土中水分无法完全冻结形成冰，而是总含有一定的未冻水。伴随着冻土的温度变化，未冻水与冰的比例也会发生改变，因而温度指标是导致冻土性质发生改变的基本条件。因此，把具有负温度及冰，且胶结着松散岩石固体颗粒的土(岩)，称为冻土(岩)。
2冻土地段常见的公路病害
2.1冻胀问题
导致冻胀的必要因素包括两方面：必须有足够的水分来补给源，还必须要有足够的水分来补给通道。因为就冻胀自身而言，它不仅仅将破坏道路，还会引发涵洞及桥梁基础的冻害问题。因此，此种病害的发生通常都发生于冻土地段修建涵洞或者桥梁施工早期，通常表现为基础倾斜或上抬，从而导致涵洞断裂或桥梁拱起等问题。
2.2融沉问题
融沉病害是冻土地段的主要病害之一，通常出现于含冰量较大的粘性土地段。基底冻土上部或路堑边坡上都分布有地下冰层，由于地下冰层较浅，在施工过程中通过人为作用的影响，会促使冻土局部出现融化的现象，此时上覆土层会在自重及外力影响下出现或多或少的沉陷，进而导致路基发生变形，在此情况下会发生路基下沉，边坡下滑、开裂，路堑边坡坍塌等病害。出现融沉问题的主要体现包括：①该病害主要发生于路堤较低地段。由于冻土地段道路的稳定性一般都与许多困素有关，不仅受纬度地带的主要影响，还受到路堤高度、保温设施、填料、坡向、施工时间以及施工后所形成的地表特征、水文特征等方面因素的影响对于此类因素的影响，总体看来都是由于土层的吸热和散热。如果基底土层散热大于吸热，则使得地温下降，人为上限上升，路堤能够维持稳定；如果吸热超过散热，地温就会上升，冻土将融化，此时路堤将发生融沉病害。若路堤很低，在从上界流向地中的传热过程中，热阻会降低，路基本身的储热能力将减少，这将不利于热稳定。②融沉病害具有不连续性的特征。由于部分地区的多年冻土已经完全消失，使得它的分布并不具有连续性。由于冻土厚度不均匀，着也就导致了道路出现融沉病害具有不均匀性。部分路段会以很慢的速度下沉，一段路以后会突然出现大量的沉陷，从而导致地基土出现部分隆起，此现象也是由于路基基底含冰量较大的粘性土出现融化后，还是饱和状态，基本不具承载力。由此可见，在车辆的荷载作用下，由于过饱或是粘性土冻结面出现挤出现象，会促使路堤出现很大程度的沉陷。
2.3损害路面问题
在较寒冷地区的路面损坏问题通常出现在高级路面中，路面损害形式包括：裂缝、变形、松散以及其他损坏。由于路面发生损坏会导致影响其它道路发生病害的可能性，也促使加剧了其它道路发生病害的机率。
2.4翻浆问题
初春季节，由于冻土地段的解冻相对缓慢，且解冻时间较长，这将导致解冻到一定深度时出现停滞现象，停滞可长达几天之久，再加之大量积雪，融化后的雪水会出现下渗现象，因此会导致解冻层和未解冻层间出现冻结层似的自由水。此时，地表土中的含水量将快速增加，造成承载能力的損失，由此导致公路翻浆病害。
3冻土地段的公路施工原则
首先，我们要在有出现多年冻土可能性的地段进行详细的调查，以确定冻土的类型与分布情况，地面水及地下水的水位、流向，冻土的上限下限，随后要采样来检验土质含水量，将多年冻土进行正确的分类，同时施工过程中须遵循如下原则：
3.1若冻土的温度低、稳定，则采取保护多年冻土的原则；若冻土温度较高，或者不稳定，而且融沉程度不大，则采取破除多年冻土的原则(融化原则)。
3.2在地下冰层较厚的路段，通常采取保护多年冻土原则；在少冰冻土以及多冰冻土的路段，则能够采取破除多年冻土的原则(融化原则)。
3.3在富冰冻土路段，如含水量较高或公路等级较高，宜采取保护多年冻土的原则；如果含水量较小，或公路等级较低，也可以按破除多年冻土的原则(融化原则)进行施工。
4如何提高冻土地段的公路施工技术
4.1在工程设计阶段，须根据地质条件的不同，以及具体情况的不同，相应的进行合理的设计，并且要以地温常年较为稳定的冻土地段保持冻结地基状态作为设计原则。如果常年平均的地温较高，并含有少量的冰，即可对地基的沉降量进行有效控制。在相对不稳定的冻土地区，可以考虑铺设热桩、保温层或者通风路基等方面的综合应用措施；在那些弱融沉甚至是不融沉的少冰冻土、多冰冻土路段，则可以应用一些常规的设计方法。
4.2在工程的施工阶段，可以在进行路基填土时适当的提高其高度，同事采用天然土加以保温，因此方法的成本不高，所以其应用较为普遍。实践证明，如果冻土路段的年平均地温比较低，可采用提高路基的相关措施来保证路基的稳定性。然而，在年均地温相对偏高的地区，采取提高路基的措施无法保证路基稳定性，原因是如果对高路堤进行填筑后，会出现对边坡及路肩的太阳辐射，这将导致地表在与大气之间温度交换的条件有所不同，从而导致路基阳面的地温高于阴面地温的现象，进而造成路基阳面出现滑溜或下沉的问题。
4.3可以考虑应用主动降温的技术，或是采取措施降低传入地基土的热量，这种方法不仅能够确保冻土路段的热稳定性，还能够保证整个建筑工程的质量与稳定性。另外，主动降温的施工技术包含多种方法，必须根据冻土实际的情况来采取相应的施工技术或措施：①如果冻土路段是相对稳定的，则可以采取利用对流进行热交换的措施，其作用机理在于碎石护坡和抛石路基的技术措施，也可考虑采用“热棒”等综合的技术措施。所谓“热棒”技术，则是利用液汽转换的对流与循环来完成热量传输的系统，此系统传输热量的效率较高。此种技术主要的特点为：传热能力比较大，同事传热过程中的温差较小，均温性能优良，并且具有安全、经济等方面优势。②如果在不稳定的冻土路段施工，则采取 “以桥代路”结构工程的措施，也就是选取以桥梁结构代替公路跨越的设计方案。③除以上两种方式外，还可以考虑在路基中埋设通风管，或者将桩基础的相关技术措施应用于桥涵工程中，此外还要设置排水设施，避免由于地下冰融化所导致的路基下沉。
5结语
无论遇到何种情况的冻土，都要严格的按照程序进行施工，完善对冻土本身物理特性的分析，并据此制订合理的施工方案，遵循文中提到的相关原则，重点把握保温、排水、回填、基底处理等重要环节，尽可能避免多年冻土对公路路基稳定性的影响，提高公路施工质量。
参考文献：
[1] 仲继红. 多年冻土地区公路路基施工[J]. 铁道建筑技术,2003(4).
[2] 胡紹坤. 高原地区公路施工与管理[J]. 中国高新技术企业,2009(3).
[3] 廖掁霖. 浅谈路基施工质量控制[J]. 大众科技,2009（6）.
[4] 哈冬梅. 青藏高原地区公路施工的一些基本问题探讨[J]. 科学与财富,2011(7).
[5] 林建田. 浅议冻土地段的公路施工[J]. 魅力中国,2011(8).
关键词：冻土地段；病害；公路施工；施工原则；施工技术
Abstract: China's vast territory, the permafrost area highway construction is always facing the difficulties in the project, the construction process will appear as a result of geological condition is complex and the construction problem, which requires the construction unit must have its reasonable design and strict management to ensure the quality of highway engineering, so as to ensure the service life of the road, and lay good foundation for the traffic safety. In our country, the permafrost area in highway subgrade construction plays a crucial role, at the same time have a strong influence the overall quality of the project. So that digging section of highway construction should be analyzed and discussed as key task, to ensure that the permafrost area highway construction smoothly.
Key words: frozen soil area; Disease; Highway construction; The construction principle; The construction technology
中图分类号：U415.6文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
1冻土的概念
凡含有水分的松散岩石及土体，当温度降低至其冻结的温度时，土中的孔隙水便会冻结成冰，同时伴随着析冰(晶)体产生，使土的颗粒发生胶结。土体内的冰析作用将会导致一系列复杂的力学、物理与化学性质的改变。水分的迁移，孔隙溶液的浓度增大，土体的不均匀形变，以及由此引起的应力、应变状态的改变，都将导致冻土性质的改变。此外，因为土颗粒的表面自由能量作用，致使冻土中水分无法完全冻结形成冰，而是总含有一定的未冻水。伴随着冻土的温度变化，未冻水与冰的比例也会发生改变，因而温度指标是导致冻土性质发生改变的基本条件。因此，把具有负温度及冰，且胶结着松散岩石固体颗粒的土(岩)，称为冻土(岩)。
2冻土地段常见的公路病害
2.1冻胀问题
导致冻胀的必要因素包括两方面：必须有足够的水分来补给源，还必须要有足够的水分来补给通道。因为就冻胀自身而言，它不仅仅将破坏道路，还会引发涵洞及桥梁基础的冻害问题。因此，此种病害的发生通常都发生于冻土地段修建涵洞或者桥梁施工早期，通常表现为基础倾斜或上抬，从而导致涵洞断裂或桥梁拱起等问题。
2.2融沉问题
融沉病害是冻土地段的主要病害之一，通常出现于含冰量较大的粘性土地段。基底冻土上部或路堑边坡上都分布有地下冰层，由于地下冰层较浅，在施工过程中通过人为作用的影响，会促使冻土局部出现融化的现象，此时上覆土层会在自重及外力影响下出现或多或少的沉陷，进而导致路基发生变形，在此情况下会发生路基下沉，边坡下滑、开裂，路堑边坡坍塌等病害。出现融沉问题的主要体现包括：①该病害主要发生于路堤较低地段。由于冻土地段道路的稳定性一般都与许多困素有关，不仅受纬度地带的主要影响，还受到路堤高度、保温设施、填料、坡向、施工时间以及施工后所形成的地表特征、水文特征等方面因素的影响对于此类因素的影响，总体看来都是由于土层的吸热和散热。如果基底土层散热大于吸热，则使得地温下降，人为上限上升，路堤能够维持稳定；如果吸热超过散热，地温就会上升，冻土将融化，此时路堤将发生融沉病害。若路堤很低，在从上界流向地中的传热过程中，热阻会降低，路基本身的储热能力将减少，这将不利于热稳定。②融沉病害具有不连续性的特征。由于部分地区的多年冻土已经完全消失，使得它的分布并不具有连续性。由于冻土厚度不均匀，着也就导致了道路出现融沉病害具有不均匀性。部分路段会以很慢的速度下沉，一段路以后会突然出现大量的沉陷，从而导致地基土出现部分隆起，此现象也是由于路基基底含冰量较大的粘性土出现融化后，还是饱和状态，基本不具承载力。由此可见，在车辆的荷载作用下，由于过饱或是粘性土冻结面出现挤出现象，会促使路堤出现很大程度的沉陷。
2.3损害路面问题
在较寒冷地区的路面损坏问题通常出现在高级路面中，路面损害形式包括：裂缝、变形、松散以及其他损坏。由于路面发生损坏会导致影响其它道路发生病害的可能性，也促使加剧了其它道路发生病害的机率。
2.4翻浆问题
初春季节，由于冻土地段的解冻相对缓慢，且解冻时间较长，这将导致解冻到一定深度时出现停滞现象，停滞可长达几天之久，再加之大量积雪，融化后的雪水会出现下渗现象，因此会导致解冻层和未解冻层间出现冻结层似的自由水。此时，地表土中的含水量将快速增加，造成承载能力的損失，由此导致公路翻浆病害。
3冻土地段的公路施工原则
首先，我们要在有出现多年冻土可能性的地段进行详细的调查，以确定冻土的类型与分布情况，地面水及地下水的水位、流向，冻土的上限下限，随后要采样来检验土质含水量，将多年冻土进行正确的分类，同时施工过程中须遵循如下原则：
3.1若冻土的温度低、稳定，则采取保护多年冻土的原则；若冻土温度较高，或者不稳定，而且融沉程度不大，则采取破除多年冻土的原则(融化原则)。
3.2在地下冰层较厚的路段，通常采取保护多年冻土原则；在少冰冻土以及多冰冻土的路段，则能够采取破除多年冻土的原则(融化原则)。
3.3在富冰冻土路段，如含水量较高或公路等级较高，宜采取保护多年冻土的原则；如果含水量较小，或公路等级较低，也可以按破除多年冻土的原则(融化原则)进行施工。
4如何提高冻土地段的公路施工技术
4.1在工程设计阶段，须根据地质条件的不同，以及具体情况的不同，相应的进行合理的设计，并且要以地温常年较为稳定的冻土地段保持冻结地基状态作为设计原则。如果常年平均的地温较高，并含有少量的冰，即可对地基的沉降量进行有效控制。在相对不稳定的冻土地区，可以考虑铺设热桩、保温层或者通风路基等方面的综合应用措施；在那些弱融沉甚至是不融沉的少冰冻土、多冰冻土路段，则可以应用一些常规的设计方法。
4.2在工程的施工阶段，可以在进行路基填土时适当的提高其高度，同事采用天然土加以保温，因此方法的成本不高，所以其应用较为普遍。实践证明，如果冻土路段的年平均地温比较低，可采用提高路基的相关措施来保证路基的稳定性。然而，在年均地温相对偏高的地区，采取提高路基的措施无法保证路基稳定性，原因是如果对高路堤进行填筑后，会出现对边坡及路肩的太阳辐射，这将导致地表在与大气之间温度交换的条件有所不同，从而导致路基阳面的地温高于阴面地温的现象，进而造成路基阳面出现滑溜或下沉的问题。
4.3可以考虑应用主动降温的技术，或是采取措施降低传入地基土的热量，这种方法不仅能够确保冻土路段的热稳定性，还能够保证整个建筑工程的质量与稳定性。另外，主动降温的施工技术包含多种方法，必须根据冻土实际的情况来采取相应的施工技术或措施：①如果冻土路段是相对稳定的，则可以采取利用对流进行热交换的措施，其作用机理在于碎石护坡和抛石路基的技术措施，也可考虑采用“热棒”等综合的技术措施。所谓“热棒”技术，则是利用液汽转换的对流与循环来完成热量传输的系统，此系统传输热量的效率较高。此种技术主要的特点为：传热能力比较大，同事传热过程中的温差较小，均温性能优良，并且具有安全、经济等方面优势。②如果在不稳定的冻土路段施工，则采取 “以桥代路”结构工程的措施，也就是选取以桥梁结构代替公路跨越的设计方案。③除以上两种方式外，还可以考虑在路基中埋设通风管，或者将桩基础的相关技术措施应用于桥涵工程中，此外还要设置排水设施，避免由于地下冰融化所导致的路基下沉。
5结语
无论遇到何种情况的冻土，都要严格的按照程序进行施工，完善对冻土本身物理特性的分析，并据此制订合理的施工方案，遵循文中提到的相关原则，重点把握保温、排水、回填、基底处理等重要环节，尽可能避免多年冻土对公路路基稳定性的影响，提高公路施工质量。
参考文献：
[1] 仲继红. 多年冻土地区公路路基施工[J]. 铁道建筑技术,2003(4).
[2] 胡紹坤. 高原地区公路施工与管理[J]. 中国高新技术企业,2009(3).
[3] 廖掁霖. 浅谈路基施工质量控制[J]. 大众科技,2009（6）.
[4] 哈冬梅. 青藏高原地区公路施工的一些基本问题探讨[J]. 科学与财富,2011(7).
[5] 林建田. 浅议冻土地段的公路施工[J]. 魅力中国,2011(8).