高速鐵路路基主體施工-凍土地區(qū)路基施工

特殊環(huán)境施工之季節(jié)性施工目錄CONTENTS1冬季路基施工2雨季路基施工3多年凍土地區(qū)路基施工3風(fēng)沙地區(qū)路基施工多年凍土地區(qū)路基施工高鐵路路基施工與維護(hù)03一、凍土的概念在嚴(yán)寒地區(qū)，地面以下一定深度的地溫常年保持在0℃以下，土中含有冰，這類土稱為凍土。含冰的土持續(xù)2年或2年以上不融化，稱為多年凍土。凍結(jié)時(shí)間少于2年的可稱為：隔年凍土，季節(jié)凍土，短時(shí)凍土。在多年凍土地區(qū)的地表往下一定深度的土層(一般在3m以內(nèi))，寒季凍結(jié)，暖季融化，此土層稱為季節(jié)融凍層。多年凍土與季節(jié)融凍層的交界處稱為多年凍土的“上限”，多年凍土的下部界限稱為“下限”。

多年凍土處于凍結(jié)狀態(tài)時(shí)，有很高的強(qiáng)度，但是開(kāi)挖路塹或填筑路堤從根本上改變了多年凍土的邊界條件，破壞了原來(lái)的熱平衡狀態(tài)，引起多年凍土的上限移動(dòng)，從而出現(xiàn)反復(fù)的凍脹或融化下沉，這往往造成房屋破壞、道路變形、管道斷裂等凍害現(xiàn)象，帶來(lái)很大的損失。

我國(guó)多年凍土分布很廣，主要集中在東北的大、小興安嶺、松嫩平原北部、青藏高原、祁連山、天山等西部高山上，多年凍土區(qū)面積215萬(wàn)km2，占全國(guó)總面積的1/5。二、凍土地區(qū)路基施工措施對(duì)多年凍土地區(qū)病害的處理措施主要從三個(gè)方面著手：地基土改善、治水及保溫。粉砂土或粉砂質(zhì)黏土的凍脹量和融沉量都很大，在條件可能時(shí)，可考慮將這種地基土換成礫石、砂等粗顆粒土。換土后表層要做封閉層防止地表水流入。

藍(lán)色為多年凍土；紫色為季節(jié)凍土；黃色為短時(shí)凍土；綠色為非凍土。

凍土中的水是造成一切凍害的主要原因，所以首先要防止地表水滲入結(jié)構(gòu)物地基，同時(shí)也要攔阻地下水向結(jié)構(gòu)物地基附近聚集，可考慮設(shè)置截水溝。設(shè)置保溫層的目的是維持地溫的相對(duì)穩(wěn)定，防止結(jié)構(gòu)物地基及其附近地溫因施工引起過(guò)大的變化。保溫材料最好能就地取材，如泥炭、草皮、爐碴等。

1．多年凍土地區(qū)一般采用路堤通過(guò)，施工中應(yīng)以不破壞或少破壞地基的熱平衡狀態(tài)為原則。若必須以路塹通過(guò)，應(yīng)盡量減少挖方，避免破壞多年冰凍狀態(tài)。只有嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求施工，迅速做好邊坡保溫層、基底換填、邊坡加固及排水等措施，方能保證路基的堅(jiān)固穩(wěn)定。

當(dāng)路塹按保護(hù)凍土原則設(shè)計(jì)時(shí)，宜在寒季施工。如果需要在暖季施工，應(yīng)采取臨時(shí)性保溫措施，并須防止地表水流入或滲入基底和沖刷邊坡。不得在雨季施工。

2．當(dāng)?shù)鼗鶠樯俦鶅鐾粱蚨啾鶅鐾習(xí)r，對(duì)基底不作特殊處理；當(dāng)路堤的基底位于或路塹基底穿過(guò)富冰凍土、飽冰凍土或含水冰層時(shí)，可采取將基底全部清除至多冰凍土層，回填滲水土或含水率小于1.2倍塑限的黏性土，并做好基底縱向排水。地下冰層

當(dāng)回填滲水土?xí)r，其頂部0.5m厚應(yīng)鋪填黏性土；當(dāng)回填黏性土?xí)r，應(yīng)在其底部0.3m厚鋪填碎卵石。如果基底全部清除換填有困難或不經(jīng)濟(jì)時(shí)，可部分清除換填。基底換填開(kāi)挖工程應(yīng)在春融前完成。

3．在地下冰或凍土融化后呈現(xiàn)流塑性狀態(tài)的地段，除對(duì)基底采取保護(hù)基底天然植被的保溫措施外，可在路堤兩側(cè)設(shè)保溫護(hù)道，以緩和上限的上升速度及保證路堤邊坡的穩(wěn)定。

護(hù)道一般高1～2m，寬2～3m，坡度為1:2～1:1.75，護(hù)道頂面設(shè)4%的排水橫坡。護(hù)道和路堤本體填料相同時(shí)，應(yīng)連在一起填筑壓實(shí)。排水溝至路堤坡腳或保溫護(hù)道坡腳的距離不應(yīng)小于5m。4．如路塹邊坡高度較大(大于6m)，有較好的地基條件時(shí)，可修建擋土墻，墻后填筑保溫材料，保護(hù)邊坡凍土不致融化。當(dāng)?shù)鼗鶙l件較差時(shí)，亦可采用錨桿擋土墻。圖保溫?fù)跬翂Y(jié)構(gòu)圖保溫錨桿擋土墻結(jié)構(gòu)5．土方填筑以5～10月份施工為宜。當(dāng)基底為飽冰凍土或含水冰層時(shí)，路堤填料應(yīng)根據(jù)路堤高度與最小保溫高度(在東北地區(qū)大于1.5～2.0m，在西北地區(qū)大于1.0～1.5m)間大小關(guān)系來(lái)選定。應(yīng)盡量?jī)?yōu)先采用粗顆粒的滲水土填筑路堤，并遠(yuǎn)離路堤集中取土。

施工時(shí)，基底換填和邊坡填土應(yīng)同時(shí)進(jìn)行，先基底后邊坡，最后鋪砌草皮護(hù)坡或其它保溫材料，如加氣混凝土、泡沫塑料混凝土、塊石路基、塊、碎石護(hù)坡等。采用保溫材料可以在夏季產(chǎn)生熱屏蔽作用，冬季產(chǎn)生空氣對(duì)流，改變路基和路基邊坡土體與大氣的熱交換過(guò)程，起到較好的地保護(hù)多年凍土的作用。

此外，在路基兩旁埋設(shè)高效導(dǎo)熱的熱棒、熱樁，可以將熱量導(dǎo)出，同時(shí)吸收冷量并有效地傳遞貯存于地下。熱棒是一根密封的管，里面充以工質(zhì)（如氨、氟利昂、丙烷、CO2等），管的上端為冷凝器（由散熱片組成），下端為蒸發(fā)器。當(dāng)冷凝器溫度低于蒸發(fā)器的溫度時(shí)，蒸發(fā)器中的液體工質(zhì)吸收熱量，蒸發(fā)成汽體工質(zhì)，在壓差作用下，蒸汽上升至冷凝端，放出汽化潛熱，再通過(guò)冷凝器散熱片散出。同時(shí)蒸汽工質(zhì)遇冷冷凝成液體，在重力作用下，液體沿管壁回流至蒸發(fā)段，再蒸發(fā)。如此往復(fù)循環(huán)，將熱量傳出。

在路基中鋪設(shè)通風(fēng)管，可使土體溫度明顯降低，在通風(fēng)管的一端設(shè)計(jì)、安裝了自動(dòng)溫控風(fēng)門(mén)，當(dāng)溫度較高時(shí)，風(fēng)門(mén)會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，溫度較低時(shí)，風(fēng)門(mén)自動(dòng)打開(kāi)，這樣可以避免夏季熱量進(jìn)入通風(fēng)管。

此外在路基頂部和路基邊坡鋪設(shè)遮陽(yáng)棚、遮陽(yáng)板，可以有效地減少太陽(yáng)輻射，降低地表溫度。6．當(dāng)路塹邊坡穿過(guò)飽冰凍土或含水冰層而清除有困難時(shí)，坡面應(yīng)采取保溫措施，設(shè)置邊坡保溫層。通?？刹捎闷戒伝蛩蒋B砌式的草皮單層護(hù)坡，或黏性土保溫護(hù)坡；或采用兩者結(jié)合的混合護(hù)坡。

三、凍土地區(qū)路基施工注意事項(xiàng)

1．多年凍土地區(qū)氣候寒冷，平均氣溫低，有利于施工的季節(jié)很短。因此必須抓緊有利季節(jié)組織快速施工，盡量在寒季備運(yùn)工程用料。

2．嚴(yán)格保護(hù)多年凍土的路堤基底、路堤兩側(cè)天然護(hù)道范圍內(nèi)的植被。對(duì)路堤基底部分，植被空隙應(yīng)從別處移取植被填補(bǔ)空隙。

3．水中攜帶了一定的熱量，暖季時(shí)水在凍土中，會(huì)加速凍土融化，不利于路基施工和路基穩(wěn)定；寒季則給路基造成凍脹危害，危及行車(chē)安全。因此，要做好路基排水。4．在暖季開(kāi)挖多年凍土，中午氣溫升高時(shí)會(huì)出現(xiàn)融化現(xiàn)象，可以用臨時(shí)性的保溫材料如麻袋、草袋等覆蓋，以避免和減輕凍土融化。實(shí)踐表明：清晨覆蓋、傍晚掀開(kāi)，其保溫效果最好。故施工現(xiàn)場(chǎng)必須準(zhǔn)備足夠的臨時(shí)保溫材料。

5．施工及生活中產(chǎn)生的廢水、廢油、廢液應(yīng)統(tǒng)籌規(guī)劃，排放至指定位置。施工機(jī)械應(yīng)按照規(guī)劃的道路行走，不得破壞底基的凍土狀態(tài)。4．在暖季開(kāi)挖多年凍土，中午氣溫升高