高原多年凍土路花石峽段路基工程施工技術研究論文大學畢設論文

青藏高原共玉公路花石峽段路基工程施工技術研究摘要：針對根據多年凍土的特殊工程地質性，結合共和至玉樹公路多年凍土的實際地質情況，對凍土路基及橋梁的施工采取了靈活的處治原則。在凍土路基及橋梁施工中，處理技術的關鍵是盡量減少對凍土的擾動及破壞。關鍵詞：多年凍土路基工程橋梁工程施工技術工程概況1．概述共和至玉樹（結古）公路改擴建工程，是G214線的重要組成部分，也是《青海省高速公路網規(guī)劃》“3410網”中的一條南北縱線—“共和至多普瑪高速公路”的重要組成部分，公路起點位于海南州共和縣（與正在實施的京藏高速相接），終點位于玉樹州結古鎮(zhèn)（與結古鎮(zhèn)至巴塘機場一級公路相連）。共和至玉樹（結古）公路改擴建工程GYⅡ-SGC5標段，起點樁號：K336+000，終點樁號：K376+000，全線長40km，凍土路基段長28.2km。道路采用高速公路建設標準，設計速度80km/h，均為分離式路基，路基寬度10m。路線經苦海灘、醉馬灘、紅土坡埡口，地處海拔4100m～4290m之間。主要路段劃分情況：K336+000～K352+000苦海灘段，線路長16km，為平原區(qū)路段；K352+000～K364+000醉馬灘段，線路長12km，為平原區(qū)路段；K364+000～K370+000紅土坡路段，線路長12km，為丘嶺路段。主要工程數量有：路基開挖土石方21.4萬m3，路基填方134.1萬m3（其中片石路基26.4萬m3），路基基底處理50萬m3，路面371161m2，中橋134m/2座，小橋115.5m/7座，涵洞951.11m/39道，通道182m/19道。2地理、水文氣候情況2.1地形地貌花石峽過境線位于青海省果洛州瑪多縣花石峽鎮(zhèn)內,沿線地形平坦,開闊,屬山前冰水-沖洪積扇平原地貌.其主要特征為:大河沖洪積物與支溝洪積物在盆地和山間谷地邊緣形成了大小不一的山前沖洪積扇裙,地形平坦略有起伏,從山麓到盆地中心地形坡度由陡變緩,坡度為3～15度,分布高程海拔一般在4100～4500米之間,該區(qū)是島狀和連續(xù)多年凍土分布區(qū),第四松散堆積物分布廣泛,冰緣作用十分發(fā)育,熱融湖塘,熱融洼地,冰脹丘,凍土草沼等冰緣地貌較普遍.2.2氣象公路所在地屬于阿尼瑪卿山長江南坡,有顯著的高寒缺氧,氣溫低,光輻射強,日照時間長,晝夜溫差大等典型的高原大型性氣候特點,冬長夏短,年內無明顯四季之分,只有冷暖之別,通常把冷暖兩季分別稱為冬季和夏季,冬季寒冷多風雪,夏季短暫,多暴雨,冰雹,自然條件極為嚴酷,風向多為西風,易受北方和西北方的寒流影響.受海拔影響,區(qū)內氧氣含量僅為內地的60%.本項目所在地區(qū)屬高原大陸性氣候,冬長夏短,寒冷變化急劇,無明顯的四季之分,冬季寒冷多風雪,夏秋季雖短,卻多暴雨冰雹,洪水.年平均氣溫在零度以下,晝夜溫差大,無絕對無霜期,年平均降水量312～429.4毫米,降水期多集中在6～9月份,風向多西風,平均風速2.1～3.4m/s本地區(qū)屬黃河水系,沿線河流眾多,雨雪多,地表水豐富,并且海拔高,氣候寒冷且多變,施工期較短的氣候特征將對工程實施產生不利影響.太陽輻射:地處青藏高原腹地,大氣稀薄,太陽輻射較強,其年太陽輻射總量約140～150千卡/厘米2.年,年時照數為2400～2600小時.氣溫:區(qū)內年平均氣溫低于2.0℃,月平均氣溫最高在7月,達7～8℃,月平均氣溫最低在1月,約-15～-17℃,年極端最高氣溫為24℃,年極端最低氣溫為-40℃,年氣溫較差約為22～25℃.降水量:勘察區(qū)內年平均降水量約為400～500毫米,降水量月分配不均勻,降水量主要集中在6～9月份.風向風速:勘察區(qū)內風向多為西風,平均風速為2.1～3.4米/秒.2.3水文區(qū)內水系以巴顏客拉山脈為界,以北均為黃河流域水系,其支流水系呈樹枝發(fā)育,以南為長江流域水系,其支流水系由西向東,由北向南,匯入通天河;本項目花石峽過境線所屬地段為黃河水系,其主要河流為花石峽河.花石峽河發(fā)源于阿尼瑪卿雪山南緣,源頭距橋址約41km,匯水面積F=1600(km)2,匯水區(qū)形狀呈扇形,下游21公里處注入冬給措納湖后滿溢托索河,然后經香日德河,流入柴達木盆地形地潛流,屬于內陸河流.該河平時水流較小,冬季有時干枯無水.洪水期洪水暴漲暴落,洪峰持續(xù)時間較短,約1～2天即退.據調查,每年均出現(xiàn)兩次洪峰,而且暴雨洪峰大于融雪洪峰.4～5月份為融雪期,7～9月份為暴雨期.因該河屬于季節(jié)性河道,淤冰情況變化不定.當豐水年時,上游水流較多,則淤冰較嚴重.當枯水年時,則淤冰很少,甚至無淤冰情況發(fā)生.一般情況下,在11月份冰封河道,次年4月份消冰開河,游冰最厚0.6～1.0m不等.但因河床寬淺,沙洲及淺槽較多,因而河槽淤冰較厚,沙洲處淤冰較薄有時甚至無淤冰情況發(fā)生.2.4地質構造及地震共各至結古公路橫跨青藏高原強烈隆起區(qū)東南部,按大地構造單元劃分為三個構造體系,從北向南依次是秦嶺-昆侖緯向構造體系,巴顏喀拉-松潘弧形構造帶,青藏滇緬歹字型構造體系頭部.本項目花石峽過境線屬巴顏喀拉-松潘弧形構造帶,其地址構造主要特征為:該地質構造西起昆侖山口,東至巴顏喀拉山,呈西窄東寬支契形,NW-SE向展布,線路區(qū)北起紅土坡,南至巴顏喀拉山查龍窮,北部瑪多-紅土坡帶內為下二疊系和三疊系組成復向斜褶皺,和夾持其間的新生界槽地,盆地,斷裂多集中分布,斷裂及褶皺呈NWW,NW向展布,多傾向NE,傾角較陡.生成于海西期,定型于印支晚期,北與秦嶺-昆侖緯向構造體系斜接,重接復合,南與青藏滇緬歹字型構造體系頭部外圍褶皺帶平行分野,東段受SN向構造干擾.凍土的類型凍土的類型劃分土是復雜的多相體系，由固、液和氣三相物質組成。未凍土或融土中的固相物質常包括礦物質和有機質、液相物質（水溶液）和氣相物質（空氣）等。固相物質組成了土的基本骨架，通常稱為基質。液相和氣相物充填在土骨架的空隙中。凍土中則增添了一種新的固相物質——冰。凍土，一般指溫度在0℃或0℃以下，并含有冰的各種巖土和土壤。按土的凍結狀態(tài)保持的時間長短，凍土一般又可分為短時凍土（數小時、數日以至半月）、季節(jié)凍土（半月至數月）以及多年凍土（數年至數萬年以上）三種類型。多年凍土主要分布在青藏高原、帕米爾、西部高山（包括祁連山、阿爾金山、天山、西準噶爾山地和阿爾泰山等）、東北大小興安嶺以及東部地區(qū)一些高山頂部。其中，大小興安嶺的多年凍土又稱高緯多年凍土，其余地區(qū)的多年凍土又稱為高山多年凍土。按土的特殊工程性質（主要根據凍土的粒度成分及總含量并考慮凍土的融沉特性）進行劃分可分為：少冰凍土、多凍凍土、富冰凍土、飽冰凍土、含土冰層等五種類型。其中少冰、多冰凍土統(tǒng)稱為低含冰量凍土，富冰凍土、飽冰凍土和含土冰層又統(tǒng)稱為高含冰量凍土。各種類型凍土的特點根據凍土的粒度成分及總含量并考慮凍土的融沉特性劃分的凍土類型在工程上具有很強的指導意義：在含土冰層和飽冰凍土地段，應采取保護多年凍土的原則；在含水量大的富冰凍土地段，宜采取保護多年凍土的原則；在含水量小的富冰凍土地段，允許采用破壞多年凍土的原則；在少冰和多冰凍土地段，允許破壞多年凍土，并按一般路基進行設計和施工。多年凍土地區(qū)公路建設最主要的工程地質問題是凍土的融化下沉問題，而凍土地基的熱穩(wěn)定性是多年凍土地區(qū)路基穩(wěn)定性的核心，公路路基產生沉降變形的本質是路基下多年凍土熱穩(wěn)定性的喪失。各類凍土的融沉特性見下表。多年凍土工程分級凍土類型土的類別總含水率WA（％）融化后的潮濕程度融沉等級少冰凍土粉黏粒含量≤15％的粗顆粒土（包括碎石類土，礫、粗、中砂，以下同）WA＜10潮濕不融沉粉黏粒含量＞15％的粗顆粒土WA＜12稍濕細砂、粉砂WA＜14粉土WA＜17黏性土WA＜Wp堅硬多冰凍土粉黏粒含量≤15％的粗顆粒土10≤WA＜15飽和弱融沉粉黏粒含量＞15％的粗顆粒土12≤WA＜15潮濕細砂、粉砂14≤WA＜18粉土17≤WA＜21黏性土Wp≤WA＜Wp+4硬塑富冰凍土粉黏粒含量≤15％的粗顆粒土15≤WA＜25飽和出水（出水量小于10%）融沉粉黏粒含量＞15％的粗顆粒土飽和細砂、粉砂18≤WA＜28粉土21≤WA＜32黏性土Wp+4≤WA＜Wp+15軟塑飽冰凍土粉黏粒含量≤15％的粗顆粒土25≤WA＜44飽和出水（出水量為10%－20％）強融沉粉黏粒含量＞15％的粗顆粒土飽和細砂、粉砂28≤WA＜44粉土32≤WA＜44黏性土Wp+15≤WA＜Wp+35軟塑含土冰層碎石類土、砂性土、粉土WA≥44飽和出水（出水量為10%－20％）強融陷黏性土WA≥Wp+35流塑注：1總含水率為冰和未凍水的總質量與骨架質量之比；2Wp——塑性含水率；3鹽漬化凍土、泥炭化凍土、腐殖土、高塑性黏土不在表列。本工程研究的意義共和至結古高速公路穿越青藏高原東部邊緣的高原凍土區(qū)、高山凍土區(qū)，其多年凍土環(huán)境具有以下特點：1）青藏高原東部邊緣的多年凍土目前處于退化狀態(tài)，抗熱干擾能力低，熱穩(wěn)定性差。大多屬于不穩(wěn)定多年凍土。2）公路沿線融區(qū)較多，融區(qū)與多年凍土區(qū)過渡地帶的多年凍土，年平均地溫高，抗熱干擾能力低，熱穩(wěn)定性差。3）氣候嚴寒，公路沿線冷生過程和冷生現(xiàn)象發(fā)育。4）海拔高，空氣稀薄，含氧量低。5）環(huán)境脆弱，抗熱干擾能力差，擾動后恢復困難，一經破壞，難以恢復，有的甚至永遠無法恢復。本段多年凍土地溫在-0.3～-1.5℃，具有地溫高、退化速率快、對熱干擾更敏感、熱穩(wěn)定性更差等特點，具有強烈的垂直地帶性。主要為島狀不連續(xù)多年凍土和大片連續(xù)多年凍土，凍土類型以少冰、少冰-多冰凍土和富冰-飽冰凍土為主。在多年凍土區(qū)，許多嚴重的工程問題，都是由高含冰量多年凍土的退化和融化引起的。盡量少改變現(xiàn)存地表的狀態(tài)（植被覆蓋、水體分布、沼澤濕地分布、裸露地表的巖性成分和密實度等），盡量減少對地基多年凍土的熱干擾，是維持多年凍土和凍土工程穩(wěn)定的重要方法。缺少對多年凍土環(huán)境和多年凍土工程特性的充分認識，將導致極高的施工和養(yǎng)護費用，有時甚至使凍土工程毀壞而不得不廢棄重建。多年凍土區(qū)土木工程的設計和施工，其核心問題是維持和改善多年凍土的地溫場，以確保建筑物地基多年凍土的穩(wěn)定。在很多情況下，都是通過維持地基的凍結狀態(tài)和控制地熱狀態(tài)變化在一個可接受的限度內，來解決多年凍土上建筑物基礎的穩(wěn)定問題的。盡量維持多年凍土區(qū)自然環(huán)境不變是保障凍土工程穩(wěn)定的正確途徑。共和至玉樹（結古）高速公路是我國第一條穿越多年凍土區(qū)的高速公路，公路修筑等級高，技術難度大，對設計、施工質量，服務水平和服務功能提出了更高的要求。第三章多冰、少冰路基施工技術研究工程概述本多冰、少冰地區(qū)海拔高，氣候寒冷，年平均最低氣溫-10.3℃～-6.1℃，地區(qū)海拔位于4132～4320m之間。據相關試驗資料的研究分析，該地區(qū)多年凍土地溫在-0.3℃～-1.5℃具有凍土地溫高、退化速率快、對熱干擾更敏感、凍土熱穩(wěn)定性更差等特點，具有強烈的垂直地帶性。多冰、少冰凍土凍結深度約2.0～3.0m，融化等級為I～II級，不融沉或弱融沉。本合同段多年凍土分布總長28.2km，基中少冰、多冰凍土段長16.8km。具體里程段及路基形式見下表：少冰、多冰凍土路段分布表序號起止樁號處理長度m凍土類型路基形式1K336+000-K337+9001900少冰、多冰凍土一般路堤2K358+500-K362+8004300少冰、多冰凍土一般路堤3K364+300-K364+490190少冰、多冰凍土一般路堤4k364+490-k364+740250少冰、多冰凍土低填淺挖及路塹5K364+740-K364+950210少冰、多冰凍土一般路堤6K364+950-K365+180230少冰、多冰凍土低填淺挖及路塹7K365+180-K365+340160少冰、多冰凍土一般路堤8K365+340-K365+540200少冰、多冰凍土低填淺挖及路塹9K365+540-K366+280740少冰、多冰凍土一般路堤10K366+280-K366+620340少冰、多冰凍土低填淺挖及路塹11K366+620-K371+3604740少冰、多冰凍土一般路堤12K371+360-K371+680320少冰、多冰凍土低填淺挖及路塹13K371+680-K373+4801800少冰、多冰凍土一般路堤14K373+480-K373+665185少冰、多冰凍土低填淺挖及路塹15K373+665-K373+866201少冰、多冰凍土一般路堤16K373+866-K374+000134少冰、多冰凍土低填淺挖及路塹17K374+000-K374+900900少冰、多冰凍土一般路堤18合計16800本標段少冰、多冰凍土段路基土石方數量大，挖方較多，借土填方多，路基施工采用機械化作業(yè)，充分考慮工期要求與氣候條件影響，配足設備，加快施工進度，確保工期。路基施工以機械化施工為主，并滿足高效、快速的施工原則，在設備選型上，充分考慮高原缺氧和氣壓低造成的功率損失等因素，盡可能先用功率大、效率高的機械。數量上根據理論計算與實際相結合，并按效率降低50%－60%進行配備，確保生產能力大于進度指標要求，滿足施工需要。根據不同類型凍土路基施工的特點：在少冰和多冰凍土地段，允許破壞多年凍土，并按一般路基進行設計和施工。路基清表及草皮移植技術青藏高原海拔高，空氣稀薄，氣候寒冷、干旱，動植物種類少、生長期短、生物量低、生物鏈簡單，生態(tài)系統(tǒng)中物質循環(huán)和能量的轉換過程緩慢，至使本地區(qū)生態(tài)環(huán)境十分脆弱、敏感。長期低溫和短促的生長季節(jié)使植被一旦破壞，很難恢復，而且會加速草地沙化和水土流失。根據少冰多冰凍土路基設計，對少冰多冰凍土路基進行清表：原地面的表土、草皮，按設計圖紙所示的深度和范圍清除。為盡可能的減少對高原地區(qū)生態(tài)環(huán)境的破壞，我項目部采取對表土及草皮進行保護的原則。對于沙化地區(qū)的草皮，由于土質條件不良，植被稀少，草皮無法成塊掘取。同時為保證施工進行，我項目部采用挖掘機進行清表，表土集中堆放在路基兩側，成梯形堆碼整齊，為日后路基邊坡覆土作準備。由于本地區(qū)風沙較大，為避免對環(huán)境造成污染，我項目部采取黑色防曬網進行覆蓋，防曬網兩側用土塊壓實，定期對表土進行灑水，保持表土潮濕。少冰多冰沙化地區(qū)清表對于土質情況良好且植被發(fā)育的地區(qū)，我項目部采取草皮移植回鋪的技術，移植、種植草皮能保證植被及時恢復，最大限度地減少對環(huán)境的破壞。一、草皮移植回鋪施工工藝：草皮移植回鋪施工工藝流程圖二、操作要點掘取草皮前，根據施工范圍，用白灰放樣出草皮切割的范圍和大小。在施工方便的情況下，所取草皮的塊度要以人工能搬運、回鋪為主，同時要減少對草皮根系的切割，草皮塊度的大小一般為0.5×0.5m,以確保草皮切割的規(guī)則性和完整性。掘取草皮時，應注意草皮的厚度，草皮的厚度以20～25cm為宜。草皮堆放。草皮堆放到事先計劃好的地方，人工堆碼整齊，每20m長為一堆，高度4～5層，寬度1m（兩塊平放寬度），表面覆蓋防曬網。草皮堆之間留1m寬過道，方便工人灑水養(yǎng)護。草皮堆放地方由各工區(qū)現(xiàn)場副經理根據施工現(xiàn)場實際情況劃分。草皮移植前應先回鋪10cm左右的腐殖土，并根據實際情況施一定底肥，回填的腐殖土人工平整。回鋪草皮時，應嚴格按照自下而上的原則進行，回鋪時根據草皮的實際厚度對腐殖土厚度適當調整，確保草皮厚度加腐殖土厚度之和在30cm左右，即草皮上表面與設計相吻合。灑水、施肥養(yǎng)護。草皮回鋪到位后，要保證草皮的存活，必須為它提供足夠的水份和養(yǎng)料。灑水時不僅要控制水量，還要注意水質，同時控制水的溫度（水溫應與草皮土壤溫度相近，一般以10℃～20℃為宜)。每天灑水不得少于3次。在回鋪期及生長初期適當施加有機肥料，在幼苗期則施加以無機磷、氮為主的種肥。路基邊坡覆蓋草皮由于移植草皮是對施工中路基基底將要破壞的草皮進行利用，變廢為寶，其施工工藝相對人工植草草皮成活率高，再生能力強，植被恢復快，大大降低了生產成本，縮短了施工工期，具有較好的經濟效益。同時，及時恢復草皮，也符合共玉線綠色環(huán)保的設計理念，具有較好的社會效益。其它工藝及質量保證措施3.1砂礫墊層施工技術根據設計文件要求，清表后填筑50cm砂礫，然后進行沖擊碾壓。其目的是減小路基熱融下沉，減少填料蓄熱對地基多年凍土的影響。砂礫材料的選用：設計文件推薦使用里程K387+100處花石峽河溝的河灘砂礫，該處料場距工地平均運距31km。經項目部實地調研，K336+900處、K357+800處、K368+300處路線右側存在砂礫材料，為了確定最佳的施工方案，縮短運距，節(jié)約成本，同時保證現(xiàn)場施工質量，我部工地試驗室對我標段內三個砂礫料場（編號A、B、C）分別取樣，進行標準擊實、液塑限、顆粒分析、壓碎值試驗，結果如下列圖表所示。（1）A砂礫料場A砂礫場擊實試驗一A砂礫場擊實試驗二A砂礫場液塑限試驗篩孔(mm)5331.5194.750.60.075上限(%)1001008550255中值(%)10095754016.52.5下限(%)10090653080A砂礫(%)10091.667.932.710.52.2A砂礫場顆粒分析試驗經試驗知，A砂礫場砂礫最大干密度為2.25g/cm3,最佳含水率為4.3%，壓碎值21.3%，液限WL為23.4%，塑限WP為19.9%，塑性指數Ip為3.5，X軸兩點間含水率差0.2，塑限含水率時入土深度HP為9.44mm，該砂礫級配偏下限，雖然滿足設計要求，但砂礫較粗，攤鋪碾壓過程中不易板結，不易壓實。（2）B砂礫料場B砂礫場擊實試驗一級配砂礫擊實曲線圖級配砂礫擊實曲線圖B砂礫場擊實試驗二B砂礫場液塑限試驗篩孔(mm)5331.5194.750.60.075上限(%)1001008550255中值(%)10095754016.52.5下限(%)10090653080B砂礫(%)10098.683.4B砂礫場顆粒分析試驗經試驗知，B砂礫場砂礫最大干密度為2.22g/cm3,最佳含水率為4.5%，壓碎值25.1%，液限WL為21.8%，塑限WP為17.5%，塑性指數Ip為4.3，X軸兩點間含水率差0.1，塑限含水率時入土深度HP為10.33mm，該砂礫級配偏上限，雖然滿足設計要求，但砂礫較細，攤鋪碾壓過程中表面松散，不能形成穩(wěn)定結構，不易壓實。（3）C砂礫場級配砂礫擊實曲線圖級配砂礫擊實曲線圖C砂礫場擊實試驗一級配砂礫擊實曲線圖級配砂礫擊實曲線圖C砂礫場擊實試驗二C砂礫場液塑限試驗篩孔(mm)5331.5194.750.60.075上限(%)1001008550255中值(%)10095754016.52.5下限(%)10090653080C砂礫(%)10093.671.838.615.72.0C砂礫場顆粒分析試驗經試驗知，B砂礫場砂礫最大干密度為2.21g/cm3,最佳含水率為5.1%，壓碎值22.1%，液限WL為28.8%，塑限WP為21.7%，塑性指數Ip為7.1，X軸兩點間含水率差0.3，塑限含水率時入土深度HP為6.81mm，該砂礫級配偏中值，各項指標均滿足設計要求，攤鋪碾壓過程中容易壓實，結構穩(wěn)定，板結性能好。經過對三個砂礫料場的試驗，對比可知，三個砂礫場的砂礫材料均可用于砂礫墊層施工，但考慮到施工過程中工藝、質量以及成本的控制，A、B料場砂礫雖然滿足要求，但施工過程中不易控制，費工費時，C料場砂礫易于控制，質量也有保證，因此，應采用C料場砂礫。通過砂礫料場的重新選址，我部砂礫材料運距平均節(jié)省18km，創(chuàng)造經濟效益的同時還加快了施工進度，實現(xiàn)了成本目標與進度目標的雙贏。砂礫墊層填筑：砂礫墊層填筑前將清表后的坑、洞、穴等填平，然后全斷面整體鋪筑砂礫，砂礫厚度50cm。砂礫墊層碾壓：砂礫墊層頂部采用沖擊碾壓（長度小于100m時可采用重型碾壓）。沖擊碾壓的注意事項如下：①用沖擊式壓路機進行沖擊碾壓，沖擊碾壓距路肩外邊緣宜保持1m的安全間距，行駛速度應在10~12km/h。若工作面起伏過大，應停止沖壓，用平地機刮平后再繼續(xù)施工。揚塵嚴重時應灑水。沖壓時應注意沖擊波峰，錯縫壓實，沖壓5遍應改變沖壓方向。沖壓應從路基的一側向另一側轉圈沖碾，沖碾順序應符合“先兩邊、后中間”的次序，以輪跡重疊1/2鋪蓋整個路基表面為沖碾一遍，沖碾25遍。（見圖4.3.1-4）②沖擊碾壓完后應保證地表以上外露石渣層厚度不小于30cm。③沖擊碾壓完成后對石渣墊層進行找平并整修邊坡，保證片石通風層底面邊線符合設計及規(guī)范要求，直線段直順平整，曲線段圓滑。圖4.3.1-4沖擊碾壓示意圖3.2土工格柵的應用土工格柵價格低廉，可廣泛使用。在路基內部鋪設土工格柵，目的是為了發(fā)揮土工格柵良好的抗拉性能，遏制不均勻沉降而使路基產生裂縫，提高凍土路基的整體穩(wěn)定性。(1)材料要求施工時選用寬度不小于4m的鋼塑土工格柵，其抗拉強度均大于80KN/m,延伸率小于等于10%，質量應符合設計《交通工程土工合成材料土工格柵》JT/T480-2002要求。(2)土工格柵鋪設①土工格柵鋪設前填料表面必須平順，不得有堅硬凸出物，嚴謹機械設備直接在表面碾壓。②鋪設方向及順序：土工格柵鋪設按照路線縱向鋪設，先鋪兩邊，后鋪中間。③鋪設時土工格柵應拉直平順，緊貼下承層，不得有裙皺，連接處必須按照規(guī)范要求搭接20cm～30cm（見圖4.3.6-12）圖4.3.6-12土工格柵鋪設④工中應采取措施防止土工格柵受損，若土工格柵長度不夠路基寬度時可以進行搭接，接縫應盡可能靠近路基中部，不能設在路堤邊坡范圍內。⑤根據設計長度確定加筋材料的剪裁長度，避免在主受力方向連接；必須連接時，連接處強度不得低于材料極限抗拉強度的80%。⑥橫向相鄰兩幅加筋材料應相互搭接，搭接寬度不宜小于15cm；不同層面的搭接位置應相互錯開。⑦土工格柵鋪設后應及時進行填筑施工，以避免其受陽光長時間的直接暴曬，若陽光直接暴曬的時間超過24小時，則應拆除已鋪設的土工格柵，重新鋪設新的土工格柵。施工過程中，土工格柵上面嚴禁機械設備碾壓，以防土工格柵變形。3.3粗粒土填筑路堤施工粗粒土填筑路堤前，我部試驗室對各料場材料進行試驗分析，取得相關數據，為試驗段填筑提供理論依據。普通土施工選取K357+500～K357+700里程段做為試驗段路基。(1)取土場填料來源于K357+800取土場，該取土場填料儲量大、材質較好，為主要料源地，可作為一般路基填料。(2)填筑前的準備①測量放樣測量人員根據復合無誤的，并經總監(jiān)辦監(jiān)理工程師批準的水準點及控制點放出中線、邊線及標高，并按樁號逐點打樁。②臨時排水設施為保證路基施工不影響原有的排水系統(tǒng)，雨天不影響已完成的路基施工質量，在正式開始路基填筑前要進行排水設施的建設，包括臨時排水溝、截水溝并結合永久性排水系統(tǒng)。(3)土方填筑（圖3.1.2-1）①前一層土方碾壓經監(jiān)理工程師檢驗達到要求后，方可開始下一層土方填筑。首先圖3.1.2-1填方填筑標準化施工由測量隊伍用全站儀重新進行放樣，確定每20m中樁、邊樁以及坡腳位置，為保證路基邊緣壓實度，路基兩側各加寬填筑30cm。用水準儀測出該層填鋪厚度控制樁的標高（松鋪系數初步定為1.16）；②自卸汽車每車裝土20m3，按松鋪厚度30㎝計算，則每車卸料面積為67m2。在填土范圍內按10m×7m方格灑灰線，施工現(xiàn)場由專人指揮車輛按網格卸土；③填筑采用縱向全斷面水平填筑，寬度比設計寬度每側寬30cm。(4)標高、松鋪系數及平整度①首先測出填料前各橫斷面左中樁、邊樁標高，并標記出下一層松鋪厚度的位置、每一層填料完成后，必須重新對填料松鋪厚度頂面標高進行復核。②根據填筑前后高程差計算壓實厚度，推算松鋪系數。松鋪系數=（松鋪高程-下承層高程）/（壓實后高程-下承層高程）。③攤鋪填料時采用裝載機粗平，平地機精平和人工修補相結合的施工工藝。(5)碾壓及壓實度①土方填筑K357+800取土場土樣最大干密度為2.040g/cm3，最佳含水率為5.3%；填料經過灑水，經檢測含水率在最佳含水率±2%時開始輾壓；先用裝載機(ZL50型)推平，再用平地機(PY190型)整平，設雙向路拱橫坡（2%），當初平好的鋪筑土層在最佳含水量左右時(由試驗人員抽檢)，用壓路機(22t)靜壓一遍，再用振動碾壓二遍后，試驗人員開始用灌沙法跟蹤檢測壓實度，直到達到標準，最后再用壓路機靜壓一遍收光；輾壓時先慢后快、先輕后重、由兩側至中間、輪跡重疊1/3～1/2、最大速度不超過4km/h，輾壓時應確保均勻，無漏壓、無死角、無明顯輪跡。②壓實度（圖3.1.2-1）土方填筑壓實度檢測采用灌砂法，根據96區(qū)要求控制壓實度達到96%以上。每次檢測壓實度時每200m需檢測4個點；做壓實度試驗檢測時，確保標準砂粒徑符合規(guī)范要求，確保打洞深度和規(guī)格（h=150cm的圓柱體）；每層輾壓開始后，試驗工程師在振動輾壓第二遍過后，每碾壓一遍檢測一次壓實度和含水率，并將檢測結果及時通知路基負責人并做好記錄。(6)數據統(tǒng)計①壓實度及含水率序號層數碾壓第二遍壓實度/含水量碾壓第三遍壓實度/含水量碾壓第四遍壓實度/含水量碾壓第五遍壓實度/含水量1191.5/5.791.4/6.090.9/5.390.6/5.190.8/5.592.5/5.493.0/5.792.5/6.193.0/5.492.5/5.094.5/5.794.0/5.194.5/5.394.0/5.694.8/5.296.5/6.196.6/5.797.2/5.398.2/5.696.9/5.42291.5/5.391.3/5.890.8/4.890.7/5.291.5/5.693.0/6.092.5/5.393.6/5.192.9/5.893.5/4.795.1/4.794.8/5.794.5/5.894.9/5.195.3/5.096.2/5.796.8/6.096.7/4.897.3/5.396.9/4.83391.5/4.590.5/5.490.7/5.790.2/4.890.5/4.993.5/5.492.9/5.893.8/4.793.4/5.093.5/5.795.5/5.794.9/5.295.8/4.895.1/4.695.6/5.896.5/4.796.7/5.696.9/5.397.3/5.796.4/5.1表3.1.2-1壓實度及含水率表據以上數據分析：第二遍壓實后壓實度平均為91.0%；第三遍壓實后壓實度平均為93.2%；第四遍壓實后壓實度平均為94.9%；第五遍壓實后壓實度平均為96.9%。通過對以上結果的分析，第三遍壓實后壓實度能夠達到93%、第四遍壓實后壓實度能夠達到94%、第五遍壓實后壓實度能夠達到96%。②松鋪系數樁號下層標高(m)本層松鋪高程(m)壓實后高程(m)松鋪厚度(cm)壓實厚度(cm)壓實系數K357+500左樁4150.9624151.2614151.51929.925.81.16中樁4151.1804151.4774151.73529.725.81.15右樁4150.9644151.2614151.51929.725.81.15K357+550左樁4151.7744152.074152.32529.625.51.16左中樁4151.9904152.2884152.54329.825.51.17右樁4151.7754152.0714152.32629.625.51.16K357+600左樁4152.6864152.9854153.24329.925.81.16中樁4152.9004153.1974153.45129.725.41.17右樁4152.6834152.9814153.2429.825.91.15K357+650左樁4153.7174154.0164154.27429.925.81.16中樁4153.9304154.2264154.48129.625.51.16右樁4153.7164154.0134154.26929.725.61.16K357+700左樁4154.6554154.9534155.20829.825.51.17中樁4154.8704155.1664155.42329.625.71.15右樁4154.6564154.9544155.21329.825.91.15表3.1.2-2松鋪系數表通過試驗段土方填筑的施工，據以上數據分析得出：最合適松鋪厚度為30cm，松鋪系數為1.16。本章小結本課題針對青藏高原少冰多冰凍土路基所處環(huán)境的特點，對施工過程中的各個環(huán)節(jié)進行優(yōu)化分析。從凍土的草皮管理、砂礫的料場選擇、土工格柵的應用、試驗路段的施工等方面進行全面的詮釋。通過對草皮的移植，減少了種植草的工程量，提高了草皮的存活率；通過對砂礫料場的重新選址，節(jié)省了砂礫材料的運距，創(chuàng)造經濟效益的同時加快了施工進度；通過土工格柵的應用，減小路基不均勻沉降，提高路基整體穩(wěn)定性；通過粗粒土試驗路段的施工，為大面積施工提供理論依據。第四章富冰、飽冰路基施工技術1．工程概述本路段位于青藏高原河源山原草甸區(qū)，具有高海拔，低氣候的特點。路線海拔位于4134m～4485m，年平均最低氣溫在-10.3℃～-6.1℃之間，有特殊的地理環(huán)境和氣候條件，形成了不同類型的凍土區(qū)。K347+100～K354+550、K355+950～K357+500兩段路基凍土形式為“富冰、飽冰凍土”凍結深度約2.0～3.0m，融化等級為Ⅲ～Ⅳ級，融沉或強融沉，屬于極差工程地質路段。路基設計以保護凍土，綜合治理為原則。２．富冰、飽冰路基處理方法低溫多年凍土地區(qū)凍土路基相對比較穩(wěn)定，采用填土路基、隔熱板路基等被動保護多年凍土的工程措施是比較經濟合理的；高溫多年凍土地區(qū)凍土路基不穩(wěn)定，僅采用被動保護凍土的工程措施已不能滿足工程要求，需要采用片塊石路基、通風管路基、熱棒路基等主動降溫的工程措施。2.1隔熱層路基隔熱層路基是利用工業(yè)隔熱材料，在不過多加高路堤的情況下，增大路基熱阻、減少大氣（太陽）熱量傳入路基下的一種路基結構形式，可在一定時間內起到保護凍土延緩凍土退化的作用。隔熱層路在可用于低溫多年凍土路段，施工可參照圖4.2.1進行.在下列情況下宜使用隔熱層路基：1受路線縱坡控制，路基高度小于路基臨界高度或路基設計高度大于3.5m的路段；2路塹處或翻越埡口處，需要進行保護下伏多年凍土的路段；3融化盤偏移導致不均勻沉降和引發(fā)路基病害的路段。隔熱材料宜采用擠塑聚苯乙烯泡沫（XPS），其導熱系數宜小于0.025W/(m·K)，吸水率宜小于0.5%，密度宜大于43kg/m3，其抗壓強度宜大于580kPa。隔熱板寬度應大于路面寬，宜在路面兩側各加寬0.6m；隔熱板應與路基采用相同的橫坡；隔熱板上下宜采用砂礫填筑，厚度應不小于0.2m。2.2片塊石路基通風路基中片塊石工作原理是利用溫度場的不均勻性，從而引起空氣密度的不均勻變化并在重力的作用下產生浮力而引起空氣對流。通風片塊石采用一次性傾填到位，這樣即增加施工速度又增加了片石之間的空隙，空氣在空隙之間自由流動或受迫流動。夏季，太陽輻射通過路堤表面或坡面以熱傳導的方式往路堤中部和底部。在熱量傳遞的過程中由于通風片石路基中含有大量的空隙，而空隙中的空氣在熱量傳遞中被加熱，在向下傳遞熱量的同時被加熱的空氣上升冷空迅速填補這樣就形成里一個熱空氣上升的過程，這樣一來能夠長時間維持較低氣溫。與緊密填筑的礫類土路基相比較，空隙存在著阻斷熱量傳遞的作用，相應的減少了傳入基地的熱量，因此，傳入地中的熱量較少。冬季，路基中的溫度高于外界的氣溫，密度大的冷空氣在冷卻路基表面的同時，還進入路基中的空隙，通過熱冷循環(huán)不斷的置換空隙中的熱空氣，從而進一步冷卻堤身和基地。此時導熱換熱和熱對流的方向一致，再進一步利用高原凍土區(qū)負積溫遠大于正積溫的氣候特征，改變了路堤中的溫度場，加速了路基本身熱量的散發(fā)，較大的增加了基地冷的儲存，起到了保護多年凍土的目的。夏季儲熱的減少和冬季儲冷的增加，其綜合反映了通風片石路基結構對降低路堤堤身和基地的溫度有著明顯的作用，起到了保護多年凍土穩(wěn)定的優(yōu)勢。片塊石路基可用于高溫凍土區(qū)地下泉水發(fā)育或地表徑流較發(fā)育的區(qū)段，也可用于治理高含冰量區(qū)段融化夾層發(fā)育所引發(fā)的路基病害，施工可參照圖4.2.2進行。片塊石應采用堅硬或較堅硬巖石，粒徑宜控制在15~30cm范圍內，石料強度不應低于30MPa。片塊石層的鋪筑厚度宜為1.0~1.5m，分兩層鋪筑：下層0.8~1.0m,宜采用規(guī)格不小于20cm的片塊石；上層0.2~0.5m，宜采用規(guī)格10~15cm的片塊石。片塊石層的鋪筑層位應根據路基高度、路面結構層百度等合理確定，頂面宜位于路床頂面以下30~50cm。片塊石層底部宜鋪設砂礫層等輔助防護結構；片塊石頂部宜鋪設土工布及砂礫層，砂礫層的厚度宜為30cm。2.3通風管路基通風管路基的工作機理是：在寒冷季節(jié)冷空氣由于具有較大的密度，在自重和風的作用下將管中的熱空氣擠出，并不斷將周圍土體中的熱量帶走，達到保護地基土凍結狀態(tài)的目的。通風管路基可用于路基高度大于2m的高溫高含冰量多年凍土路段。通風管宜采用鋼筋混凝土預制管。通風管內徑應不小于路基高度的1/8，宜采用0.3~0.4m；配筋和管壁厚度應根據力學計算確定，壁厚宜采用5~8cm；管徑與通風管長度的比值應大于0.01。通風管埋設深度應根據當地主導風向與風速、地表徑流、風沙及積雪等自然因素綜合確定。通風管的埋深宜為3~5倍管徑，宜布設在路床頂面以下距地表0.5~0.7m的范圍內，底部應設置不小于30cm的中粗砂墊層，通風管伸出路堤邊坡長度應大于30cm，施工可參照圖4.2.3進行。2.4熱棒路基熱棒是一種單向傳熱的元件，當下部環(huán)境溫度高于上部環(huán)境溫度時，熱棒下部（蒸發(fā)段）的管內工質受熱后蒸發(fā)變?yōu)檎魵庀蛏仙?，當蒸氣升入上部空間（熱棒冷凝段）后受管外冷風的冷卻，冷凝成液體，在重力作用下回到下部空間，通過工質循環(huán)的蒸發(fā)，冷凝過程將下部環(huán)境的熱量源源不斷地送到上部環(huán)境，使下部環(huán)境的溫度不斷下降。因此熱棒是一種很好的單向制冷元件，可以把外部的冷量直接傳送到地下深處，起到穩(wěn)定降低地溫的作用。新建路段，熱棒路基可用于極高溫多年凍土區(qū)或凍土退化區(qū)，并宜沿路基兩側埋置；改建路段，熱棒路基可用于治理由于融化盤偏移所引起的路基不均勻沉陷、縱向裂縫等病害。施工時應根據熱棒的工質、管殼、冷凝器等參數選擇適用的熱棒。工質宜采用液氨，管殼宜采用碳鋼或不銹鋼，使用壽命不宜小于30年。熱棒的埋設嘗試應根據被處治路基的多年凍土人為上限深度確定，宜為上限以下1.0~2.5m。熱棒的間距應根據熱棒的有效作用半徑確定，宜為有效作用半徑的1.5~2.5倍；熱棒的設置可采用單棒豎置、單棒斜置、雙棒豎置和雙棒斜置等方式，可參考以下原則：1在不損失熱棒制冷效果的前提下熱棒宜斜置，斜置角度宜為75°。2在極高溫凍土區(qū)及凍土退化區(qū)應埋置雙向熱棒，并保持適當的路基填土高度。3在中高溫凍土區(qū)，當人為上限較大時，可采用雙向熱棒冷卻路基；當融化盤因陰陽坡的影響而偏移時，可在陽坡設置單向熱棒。熱棒施工可參考圖4.2.4進行。片塊石路基一次成型技術高原凍土具有凍土地溫高、退化速度快、對熱干擾敏感、穩(wěn)定性差等特點，并且凍土的溫度與厚度受海拔高度的控制。對于以上等特點我國現(xiàn)采用片塊石路基、通風管路基、熱棒路基等特殊結構路基進行凍土降溫已達到保護凍土的措施。我標段有K347+100～K354+550、K355+950～K357+500兩處凍土路基，根據施工圖設計文件此兩處凍土路基采用片塊石路基一次成型施工工藝（片塊石路基斷面圖2）進行施工以達到凍土降溫的目的。3.1施工工藝3.1.1片塊石施工技術措施(1)料源控制①填料主要來源于K357+800右側4500m處的石料廠。此處山體巖石裸露，未開采過，儲量豐富。材質為石灰?guī)r，巖石整體性較好，質地堅硬，強度較高，飽和抗壓強度為63Mpa，可滿足通風路基片塊石的需求。②施工圖設計文件中片塊石的要求為弱風化或未風化新鮮硬質巖石，花崗巖、石灰?guī)r、變質巖均可，強度要求達到30MPa，片石粒徑為15cm～30cm，壓碎值不大于25%，空隙率不小于25%。石料表面應干凈無雜物。③加強片石源頭的質量控制，在石料廠嚴格控制石料的強度及粒徑，嚴禁不合格片石出廠。(2)片石填筑①根據測量放樣結果，現(xiàn)場預埋φ16鋼筋，其上用紅油漆標志出片石填筑厚度標志線（設計厚度+預留壓實沉降量，假設片石路基沖擊碾壓沉降量10cm），壓實后填筑高度不得小于設計厚度。預埋鋼筋沿線路方向每20m布設一根，橫向兩邊樁及中心樁布設鋼筋。②片石填筑采用先低后高，先兩側后中央投料、水平不分層的填筑方法一次性傾填到位（見圖4.3.2-5）。圖4.3.2-5通風片石填筑③填筑時，先根據填筑厚度及寬度，虛鋪系數等計算填石數量，并在石渣墊層頂面用白灰劃出方格網，按方格網填筑。④片石路堤邊坡施工時，應將片石卸于路堤中部，然后用挖掘機緩緩將片石送到邊坡位置，邊坡碼砌時,粒徑宜選擇20～30cm，不要用＜10cm的片石填塞縫隙，否則會影響通風效果。（見圖4.3.2-6）圖4.3.2-6通風路基邊坡碼砌⑤當填筑至標志線高度時，先用挖掘機將面層大體整平（可以邊傾填邊整平）隨后人工用小石塊進一步找平，并使用小石塊將面層較大空隙進行人工填塞，填塞后不得有明顯較大的空隙。找平、填塞工作完成后，采用重型壓路機（25t以上）靜壓3遍，振動（強振）碾壓4遍。⑥片石通風路基填筑碾壓完畢后，在保證平整度的基礎下，對材料棱角適當處理后在鋪筑土工布，防止刺破。4.片石通風路基沉降觀測4.1沉降觀測的意義、目的和內容意義：（1）實用上的意義主要是檢查通風片石路基的穩(wěn)定性，及時發(fā)現(xiàn)問題，以便采取措施。（2）科學上的意義包括更好地理解沉降的機理，驗證片石路基設計的理論，以及建立正確的預報變形的理論和方法。目的：沉降觀測的目的是獲得片石路基變形的空間狀態(tài)和時間特性，同時還要解釋變形的原因。對于前一個目的，相應的沉降觀測數據處理任務稱為沉降的幾何分析，對于后一個目的，相應的任務稱為沉降的物理解釋。內容：應根據片石路基的性質與地基情況來定，要求有明確的針對性，既要有重點，又要作全面考慮，以便能正確反映出片石路基的變形情況，達到監(jiān)視片石路基的安全運營，了解其沉降規(guī)律之目的。4.2沉降觀測的特點與公路工程中的測圖和施工測量相比，沉降觀測有很多自身的特點，現(xiàn)綜述如下：1.精度要求高與其他測量工作相比，沉降觀測的精度要求高，典型精度要求是1mm或相對精度要求為10-6。2.重復觀測重復觀測的頻率取決于沉降的大小，速度以及觀測的目的。在公路工程建成初期，沉降的速度比較快，因此觀測頻率也要大一些，經過一段時間后，路基趨于穩(wěn)定，可以減少觀測次數，但要堅持定期觀測。3.綜合應用各種觀測方法一般包括幾何水準測量、三角高程測量、方向和角度測量、距離測量。各種測量方法都有其優(yōu)點和局限性。經我們綜合考慮決定使用幾何水準測量。4.數據處理要求嚴密沉降量一般很小，有時甚至觀測精度處在同一量級，要從含有誤差的觀測值中分別出沉降信息需要嚴密的數據處理方法。此外，觀測值中經常含有粗差和系統(tǒng)誤差，在估計變形模型之前要進行篩選，以保證結果的正確性。5.需要多學科知識的配合在制定沉降觀測精度，優(yōu)化設計沉降觀測方案，合理地分析沉降觀測成果，特別是進行沉降的物理解釋時，沉降測量工作者要熟悉我們的片石通風路基情況。4.3沉降位移監(jiān)測點布設沉降位移測量采用的是水準測量的方法，多次重復測定埋設在路基體上的觀測點相對于基準點的高差隨施工段的變化量。在擬訂沉降位移測量點的布置方案時，我們要求由施工的組織計劃者和測量人員一起提出布設方案。在施工期間進行埋設，觀測點應有足夠的數量（25m斷面基準）以便測出整個片石通風路基的沉降，且能做出數據分析表。4.4水準基點標志的結構和埋設為了測定片石通風路基的垂直位移，需要在遠離移動沉降區(qū)的穩(wěn)定固地點設置水準基點，在路基體上設置觀測點。以水準基點為依據測定移動觀測區(qū)內的觀測點的垂直位移。為了檢查水準基點本身是否穩(wěn)定不動，其高程是否變動。可將其成組埋設，設3個點，形成一個邊長約為100m的等邊三角形（見圖1－1）。在三角形的中心與三點等距的地方設置固定測站P,在此測站上可以經常觀測三點間的高差，由此便可判斷出水準基點的高程有無變動。水準基點標志（見圖1－2），深埋路基金屬標志（見圖1－3）。圖1－1圖1－2圖1－34.5數據統(tǒng)計為了測定片石通風路基沖擊碾壓時的沉降，我項目部對全線片石通風路基進行了沉降觀測，其結果表明，片石通風路基上進行沖擊碾壓，完全能夠滿足設計要求，保證路基的穩(wěn)定性。片石通風路基沉降觀測數據如下表：樁號高程/沉降差碾壓前標高第5遍第10遍第15遍第20遍第23遍第24遍第25遍碾壓后標高K351+0004173.6844173.619/654173.586/334173.571/154173.566/54173.563/34173.551/24173.550/14173.550K351+0254173.4374173.371/664173.337/344173.323/144173.317/64173.314/34173.312/24173.310/24173.310K351+0504173.1944173.130/644173.096/344173.080/164173.074/64173.070/44173.069/14173.068/14173.068K351+0754172.9574172.891/664172.856/354172.841/154172.837/44172.834/34172.831/34172.830/14172.830K351+1004172.7104172.645/654172.610/354172.594/164172.590/44172.588/24172.587/14172.586/14172.586K351+1254172.4764172.409/674172.375/344172.361/144172.355/64172.352/34172.350/24172.348/24172.348K351+1504172.2324172.169/634172.136/334172.121/154172.115/64172.113/24172.111/24172.110/14172.110K351+1754171.9834171.930/654171.896/344171.880/164171.875/54171.873/24171.872/14171.870/24171.868K351+2004171.7554171.689/664171.654/354171.639/154171.634/54171.631/34171.628/34171.627/14171.627K351+2254171.5134171.449/644171.416/334171.399/174171.395/44171.392/34171.390/24171.389/14171.389K351+2504171.2754171.208/674171.176/324171.160/164171.155/54171.152/34171.149/34171.147/24171.147K351+2754171.0274170.964/634170.933/314170.920/134170.914/64170.911/34170.910/14170.908/24170.908K351+3004170.7864170.720/664170.688/324170.674/144170.670/44170.668/24170.667/14170.666/14170.666K351+3254170.5694170.488/634170.456/324170.440/164170.435/54170.433/24170.431/24170.430/14170.430K351+3504170.3124170.247/654170.215/324170.200/154170.194/64170.191/34170.189/24170.188/14170.188K351+3754170.0714170.007/644169.975/324169.959/164169.954/54169.951/34169.948/34169.947/14169.947K351+4004169.8314169.765/664169.731/344169.718/134169.713/54169.710/34169.709/14169.707/24169.707K351+4254169.5884169.525/634169.494/314169.480/144169.476/44169.473/34169.470/34169.469/14169.469K351+4504169.3504169.285/654169.252/334169.238/144169.232/64169.230/24169.229/14169.227/24169.227K351+4754169.0134169.047/664169.016/314169.998/164169.994/44168.992/24168.990/24168.989/14168.989K351+5004168.8734168.809/644168.775/344168.758/174168.753/54168.750/34168.748/24168.747/14168.747因數據量較大，現(xiàn)只取K351+000~K351+500段片石通風路基20個斷面中點監(jiān)測結果。從上表中可以看出，片石路基的沉降差隨沖擊碾壓的遍數增加而逐漸趨于穩(wěn)定。最終滿足設計要求（沖擊碾壓最后兩遍的沉降差小于2mm）。沖擊碾壓遍數與沉降差、沉降量曲線關系圖7．結束語通風片石采取保護凍土、主動降溫的保溫原則，有效的維持了凍土路基在設計年限內的穩(wěn)定性。本項目片塊石路基在施工時采取一次成型的施工工藝，過程中嚴格控制石料和粒徑和片石路基的填筑高度，通過沉降觀測測定片石路基沖擊碾壓的效果，以保證路基的總體質量。高原地區(qū)瀝青路面施工技術1．工程概述本路段位于青藏高原河源山原草甸區(qū)，具有高海拔，低氣候的特點。路線海拔位于4134m～4485m，年平均最低氣溫在-10.3℃～-6.1℃之間，有特殊的地理環(huán)境和氣候條件，形成了不同類型的凍土區(qū)。瀝青路面施工應考慮多年凍土區(qū)氣溫低、降溫速率快、晝夜溫差大、日照強烈、紫外線輻射強、凍土路基不均勻融沉變形等特殊使用條件，以及有效施工期短、施工溫度低、養(yǎng)生條件有限等特殊施工條件。2.本地區(qū)瀝青路面施工的難點（1）施工溫度低：多年凍土地區(qū)常年低溫，即使在路面的可施工季節(jié)，氣溫也較低，本地區(qū)6~9月的月平均氣溫在0~6℃之間，其中氣溫最高的7月日最高氣溫公為11~20℃，且夜間經常出現(xiàn)負溫。因此，多年凍土地區(qū)路面施工溫度明顯低于一般地區(qū)，滿足現(xiàn)行規(guī)范的施工溫度要求較為困難。（2）施工工期短：本地區(qū)多年凍土路段的最佳施工時間為每年的5~9月，而路面基層與面層的適宜施工時間為6~9月。即使在這幾個月，多年凍土地區(qū)氣溫仍較低，日溫差也較大，夜間往往出現(xiàn)負溫，有效施工時間短。同時，本地區(qū)的降水又集中在7~9月，且雨雪無常，明顯影響路面施工的連續(xù)性。因此，多年凍土地區(qū)瀝青路面的施工期限明顯短于一般地區(qū)。（3）碾壓成型困難：多年凍土地區(qū)氣溫低，加上多風、風大，熱拌瀝青混合料施工過程中的溫度損失明顯快于一般地區(qū)，使瀝青混合料碾壓成型困難。同時，多年凍土地區(qū)氣候干燥，蒸發(fā)率高，使水穩(wěn)基層施工中水分損失比一般地區(qū)速度快，且損失量大，對水穩(wěn)基層材料的強度形成有顯著影響。（4）養(yǎng)生條件有限：在多年凍土地區(qū)特殊的自然條件下，水穩(wěn)基層保溫保濕養(yǎng)生難度明顯大于一般地區(qū)，水分蒸發(fā)損失容易引起干縮裂縫，大溫差使半剛性板體內產生較大的溫縮應力，而頻繁凍融循環(huán)將導致水穩(wěn)基層產生早期損傷。3．水泥穩(wěn)定基層施工方案的選擇及施工3.1施工機械的選擇該路段屬于高海拔地區(qū)，全年可施工路面時間為5月~8月，扣除天氣影響及設備影響，有效施工時間僅為80天。高海拔地區(qū)設備有效功率小于平原地區(qū)，機械故障后更換配件困難，所以施工時盡量選用新設備進場，以保證施工的連續(xù)性。在施工水泥穩(wěn)定碎石基層機械上項目部選用：600型水穩(wěn)攪拌站2座、徐工953E攤鋪機2臺、25T單鋼輪壓路機2臺、徐工XP301膠輪壓路機一臺、運輸車30臺、20T灑水車3臺。3.2原材料及配合比因高海拔地區(qū)常年凍土，原地表沙粒在冰凍狀態(tài)下只能下挖1-1.5米深，解凍狀態(tài)下下挖深度不超過3米（解凍時間為7月），為不影響施工進度，在減少征地面積的前提下，需在前一年的將施工所需沙粒備足。在化凍期備足所需沙粒水泥穩(wěn)定碎石底基層級配原材料集料試驗結果表原材料篩分試驗結果表水泥劑量水泥劑量分別按照3.5%、4.0%、4.5%三種比例，7天靜壓法無側限抗壓強度得出結論，水泥劑量為4.0%時，強度滿足設計要求。水泥穩(wěn)定沙粒擊實試驗結果水泥穩(wěn)定沙粒7天靜壓無側限抗壓強度試驗結果施工準備保證前場運輸車充足，因高原地區(qū)紫外線強、常年強風，決定了在水泥穩(wěn)定沙粒底基層施工過程中避免出現(xiàn)現(xiàn)場斷料的情況。充足的運輸車如出現(xiàn)短時間斷料，必須對碾壓面進行現(xiàn)場補灑水分，保證水泥穩(wěn)定沙粒底基層表面碾壓過后不會出現(xiàn)松散，避免出現(xiàn)外觀及質量上的缺陷。攤鋪之前必須對工作面進行灑水，防止沙粒墊層過干，吸收水泥穩(wěn)定沙粒底基層混合料里的水分，導致水泥穩(wěn)定沙粒底基層底部松散。施工前施工面灑水如不灑水所取芯樣底部松散施工后養(yǎng)生由于高海拔地區(qū)氣候影響，高原施工水泥穩(wěn)定基層的灑水養(yǎng)生次數要超出平原地區(qū)一倍甚至更多，只有在養(yǎng)生完全的情況下，才能保證水泥穩(wěn)定基層的質量。4．瀝青混凝土面層施工方案的選擇及施工我標段瀝青路面有5cm中粒式AC-16瀝青混凝土下面層和4cm細粒式AC-13瀝青混凝土上面層組成，主線、停車港灣及聯(lián)絡線設計用量8.5萬噸。4.1原材料試驗及配合比（1）瀝青配合比設計采用新疆克拉瑪依110#普通瀝青，經試驗檢測，該瀝青各檢驗指標符合設計及JTGF40-2004《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》要求。試驗項目規(guī)定值實測值針入度（25℃、5s、100g），0.1mm100-120112軟化點（R&B），℃≥434915℃延度，cm≥100>10010℃延度，cm≥4072密度（15℃）g/cmз實測0.998（2）集料：配合比設計采用K357+800碎石場碎石，其粒徑分別為9.5-19mm、4.75-9.5mm、2.36-4.75mm、0-2.36mm，經試驗檢測，集料各項指標符合設計及JTGF40-2004《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》要求。粗集料試驗結果：檢測項目規(guī)定值9.5-19mm集料實測值4.75-9.5mm集料實測值2.36-4.75mm集料實測值表觀相對密度≥2.602.7932.7862.748毛體積相對密度/2.7562.7382.682吸水率(%)≤2.00.460.590.84針片狀含量(%)粒徑>9.5mm≤126.1//粒徑<9.5mm≤18/5.3/壓碎值(%)≤30/18.9/細集料試驗結果：檢測項目表觀相對密度毛體積相對密度吸水率亞甲藍棱角性規(guī)定值≥2.50//≥30實測值2.6792.6361.202.5/AC-16目標配合比設計過程1、確定設計級配根據工程所設計的級配范圍選擇3組不同的級配曲線，分別為上限級配、中值級配、下限級配。三組級配的設計結果如下：篩孔尺寸191652.30.159.5-19mm10088.857.65-9.5mm10010010097.51.01.01.00.52.36-4.75mm10010010010098.40-2.36mm10010010010010092.879.258.441.834.819.9上限級配31:20:15:3410096.586.972.051.634.628.420.81512.57.1中值級配36:29:12:231009684.767.338.524.119.614.4下限級配43:24:13:2010095.281.87.84.4級配范圍100-100100-9092-7680-6062-3448-2036-1326-918-714-58-4根據以往經驗和當地的氣候條件選擇4.5%瀝青用量，制作馬歇爾試件測定各項指標，試驗結果如下：試驗項目礦料合成毛體積相對密度瀝青用量（%）相對密度空隙率%礦料間隙率%瀝青飽和度%穩(wěn)定度KN流值mm理論值實測值規(guī)定值////3-6設計空隙率規(guī)定值65-75≥81.5-4.04≥13.55≥14.56≥15.52.8004.52.6382..5284.213.869.7134.52.6462.5344.214.069.815.332.62.8174.52.6482.5244.714.567.514.652.6根據上述試驗結果，初選中值級配作為設計級配。2、馬歇爾試驗，確定最佳瀝青用量在選定設計級配的基礎上，以3.5%、4.0%、4.5%、5.0%、5.5%五種瀝青含量進行馬歇爾試驗，試驗結果如下：試驗項目礦料合成毛體積相對密度瀝青含量相對密度空隙率%礦料間隙率%瀝青飽和度%穩(wěn)定度KN流值mm理論值實測值規(guī)定值////3-6設計空隙率規(guī)定值65-75≥81.5-4.04≥13.55≥14.56≥15.52.8133.52.6902.4987.114.350.314.012.12.8134.02.6682.5125