淺析凍土路基的施工工藝

1、    淺析凍土路基的施工工藝    孫立剛摘要：本文分析了多年凍土的特性以及多年凍土地區(qū)路基工程和橋涵基礎工程所采取的設計原則，指出了施工工藝的正確選擇是解決路基施工的技術關鍵，以及橋涵基礎中的明挖基礎施工技術進行了研究和總結，另外也對多年凍土地區(qū)的混凝土的施工工藝作了詳細論述。關鍵詞：路基凍土施工工藝abstract: this paper analyzes the characteristics of the permafrost and permafrost regions subgrade engineering and taken by th

2、e foundation engineering bridge design principle, points out that the construction technology of the right choice is to solve the key technology of subgrade construction, mining and the ming dig foundation construction foundation technology is studied and summarized, also for many years of permafros

3、t regions of the concrete construction technology makes detailed discussion.key words: frozen soil subgrade construction technology：u213.1：a ：一、凍土的概念凍土是指零攝氏度以下，并含有冰的各種巖石和土壤。凍土是一種對溫度極為敏感的土體介質，含有豐富的地下冰。因此，凍土具有流變性，其長期強度遠低于瞬時強度特征。正由于這些特征，在凍土區(qū)修筑工程構筑物就必須面臨兩大危險：凍脹和融沉。隨著氣候變暖，凍土在不斷退化。凍土的分類：如果土層每年散熱比吸熱多，凍結深度大

4、于融化深度，多年凍土逐漸變厚，稱為發(fā)展的多年凍土，處于相對穩(wěn)定狀態(tài)；如果土層每年吸熱比散熱多，地溫逐年升高，多年凍土層逐漸融化變薄以至消失，處于不穩(wěn)定狀態(tài)，稱為退化的多年凍土。如果多年凍土在水平方向卜的分布是大片的、連續(xù)的、無融區(qū)存在的稱為整體多年凍上；如果多年凍土在水平方向上的分布是分離的、中間被融區(qū)間隔的稱為非整體多年凍土。又可根據(jù)凍土的地理分布，成土過程的差異和診斷特征，可分為冰沼土和凍漠土兩個土類。二、凍土的基本性質(一)凍土強度凍土強度是指凍土抵抗破壞的能力。其值為在一定受力狀態(tài)和工作條件下，凍土所能承受 的最大應力 。根據(jù)荷載作用時間，分為瞬時強度、短期強度和長期強度。根據(jù)受力狀態(tài)

5、分為抗剪強度、抗壓強度、抗拉強度、凍結強度和抗切強度。(二)凍土融化強度凍土融化時抗壓、抗剪強度顯下降，尤其是含水量大的凍土，融化后的內(nèi)聚力使凍土變成具有高壓縮性和稀釋的土體，這也是多年凍土地區(qū)地基融陷的原因。(三)凍土流變性在外荷載作用下，凍土中的應力和應變隨時間變化的特性稱為凍土的流變性。凍土流變性是凍土的重要性質。它包括三個方面：(1)外荷載為常量時，其變形隨時間延長而繼續(xù)發(fā)展的性能為蠕變；(2)當應變?yōu)槌?shù)時，其應力隨時間延長繼續(xù)衰減的性能為應力松弛；(3)凍土的強度隨作用荷載的時間延長而逐漸降低。(四)凍土的凍脹、凍脹量、凍脹率和凍脹力土中水凍結時相變成冰，體積增大9，當土中水體積膨

6、脹足以引起土顆粒之間相對位移時就形成土的體積膨脹，稱為土的凍脹。 土體在凍結過程中的凍脹變形量稱為凍脹量。單位凍結深度的凍脹量，即凍脹量與凍結深度之比為凍脹率。土的凍脹受到約束產(chǎn)生的力稱為凍脹力。凍脹力大小與約束變形有關。按其作用在基礎上的方向分，垂直凍結體面平行于基礎側面的凍脹力，稱為切向凍脹力；垂直凍結體而且直接作用基礎底面的凍脹力，為法向凍脹力；垂直作用于基礎側面的凍脹力為水平凍脹力。(五)凍土的融化沉陷融化沉陷是凍土融化時所含的冰轉化為水引起的下沉現(xiàn)象。這是由于在凍土中冰化為水，使凍土產(chǎn)生體積收縮和孔隙少，并使土的強度降低，由于土的強度降低，常常起路基的 不均勻的沉陷。決定凍土融化下沉

7、的因是凍土的顆粒成份、含水特征、溫度狀況及荷載大等。三、多年凍土引起的不良地質現(xiàn)象由多年凍土引起的特殊工程地質問題，主要有融沉、凍脹和冰椎凍脹丘、融凍泥流、熱融滑坍、熱融湖塘、沼澤濕地、厚層地下冰等不地質現(xiàn)象。融沉是指多年凍土融化，使建存 多年凍土區(qū)的建筑物地基變形和破壞，主要表現(xiàn)為路基下沉、路基向陽側邊坡和路肩開裂及下滑路塹邊坡溜塌等。凍脹是土體凍結時產(chǎn)生的最重要的物理一力學過程是因為水由液體變成了固體，體積膨脹增大而產(chǎn)生的，表現(xiàn)為地表的不均勻升高變形。伴隨土的凍脹，在建筑基礎表面將作用凍脹力，從而產(chǎn)生凍脹變形，嚴重時將引起路基的破壞。四、多年凍土路基的施工(一)凍土地區(qū)路基施工1.準備階段

8、施工前應核查沿線凍土分布、類型、凍土上限冰層上限、地面水、地下水以及有關其它 如熱融湖(塘)、冰丘、冰椎等不良地質路基地段情況。施工必須嚴格遵循保護凍土的原則，使路基施工后仍處于熱學穩(wěn)定狀態(tài)。路基原則上均采取路堤形式，尤其在厚冰發(fā)育地段，并盡可能避免零填或淺挖斷面，以免造成重熱融沉陷等病害，弱融沉或不融沉的多年凍土地 區(qū)，路基施工可按融化原則進行。路基排水與加固除滿足水力和土力條件外，還用考慮由于施工因素引起的熱力變化，導致多年凍土層上層上限的下降。2.填方路基基底處理：如果原填方基底為含冰過多的細粒土，且地下冰層不厚可挖除并用滲水性土回填壓實，再填路基；當基底為排水困難的低洼沼澤地段，基底部

9、應設置毛細水隔離層低液限粘土最好，其厚度宜在路堤沉落后到高出原地面水面0.5m，當隔離層鋪設完畢之后在其上鋪設反濾層(如砂礫、中砂)，若低洼沼澤地段生長有塔頭草，可利用為保溫層，另外多年凍土的施工最好提前進行，并頸加沉落度，使得在路面結構修筑之前路基沉降趨于穩(wěn)定。碾壓：碾壓時要控制含水量不能 超過最佳含水量2個百分點，成型后 路床強度應符合設計要求，用不小于 20t的壓路機 或等效碾 壓機械碾壓 24遍，確保無輪跡和彈軟現(xiàn)象。排水：當路基位于多年凍土的富冰凍土，飽冰凍土或含土冰層地段 時，要采取保護原則即：保持路基及周圍凍土處于凍結狀態(tài)。排水溝、邊溝距坡角應足夠遠，含冰量很大的凍土集中段，坡腳

10、兩側不得出現(xiàn)積水。在少冰與多冰凍土地段，應避免施工時破壞土基熱流平衡，排水溝與坡角距離應大于2m，對于沼澤溫地地段不應小于8m，飽冰凍土及含土冰層 地段則不宜修筑排水溝和截水溝宜在距坡腳 6m以外的地方修擋水堰，將兩側匯水擋在路基范圍之外，減小 因流水帶來的熱融影響。側向保護：對于填高不大的多年凍土，宜設置具有保溫功能的護坡道和護腳，所用材料宜因地制宜，只要不影響排水和美觀，沿線兩側 20m內(nèi)厚地面植被應嚴加保護。3.路塹路基路塹路基施工所遵循原則與填方路基大致相同，但要額外注意以下幾點：對于地下水位較高，出現(xiàn)滲水情況的地段，要注意施工中及時設置防滲結構，減小滲水的出現(xiàn)，路塹坡頂避免設置截水溝

11、或排水溝，宜修筑擋水堰，距坡腳的距離還應不于小6m。土質邊坡加固鋪砌厚度均應滿足保溫層要求。如果采用草皮鋪砌應水吁疊砌，錯縫嵌緊，縫隙用粘土或草皮填塞嚴密，連成整體，草皮要及時鋪填。飽冰凍土、含土冰層等含水量很大的多年凍土路塹路段，為防止開挖后基底凍脹翻漿?？筛鶕?jù)需要換填足夠厚度的滲水性土，如中砂、砂礫。結論：多年凍土地區(qū)修建鐵路工程技術難度大，意義深遠。本文進行了多年凍土地區(qū)的鐵路施工技術研究：要在施工中嚴格按規(guī)范和設計圖施工，嚴格執(zhí)行環(huán)境保護措施。多年凍土地區(qū)施工有效工期短，多年凍土非常嬌貴，稍有破壞后果很難設想，因此要快速施工，保護凍土上限不被改變是路基施工的關鍵。另外也對多年凍土地區(qū)的混凝土的施工工藝作了詳細論述。凍土路基的穩(wěn)定問題仍需要進一步進行研究和探討參考文獻：1張貴生，梁波.劉德仁 青藏鐵路典型工點多年凍土力學特性研究