青海天路交通工程建设有限责任公司 青海 西宁 810000
摘要：在高原多年冻土区修筑公路，路基是成败的关键，高原多年冻土区修筑路基以后，改变了地气间的热交换条件和水热输运过程，表面热交换条件的改变，打破了气候与天然多年冻土之间的热平衡条件，路基内部逐年的吸放热不均衡致使净吸热增加，下伏土体温度升高，导致多年冻土融化，严重威胁路基的稳定性。国内外工程实践证明，由于地质条件的复杂性和敏感性，多年冻土区公路的病害率比非多年冻土地区道路病害率要高出很多。对于多年冻土区工程而言，为保证其使用寿命及长期服役性能，保持下部冻土的热稳定性成为科研、工程设计及施工人员的首要目的。因此，本文主要研究高原冻土区路基施工技术及质量控制，希望通过本专题的研究，掌握公路建设和运营对路基下多年冻土的影响程度，为我省冻土地区农村道路工程建设及其病害防治提供科学依据，能够对高原冻土区路基工程施工实践有一定的参考作用。
关键词：高原多年冻土区；路基施工技术；质量控制
1高原冻土路基工程概况
本文主要研究的高原冻土路基工程概况是刚油公路瓦颜山至江仓段公路工程。刚油公路位于青海北部牧区，该工程穿越大片高原多年冻土区，公路等级为三级，路线全长37.152258km，工程于2014年11月5日开工，2016年11月交工。路基宽度为7.5米，路面宽度6.5米，全线采用5cm沥青砼（AC-13）面层，下设20cm水泥稳定砂砾基层，20cm厚天然级配砂砾垫层，路基土石方工程。公路经过的瓦颜山至江仓段海拔为3832～4198米，海拔4000米以上为永冻层。据调查该公路分别在k69+400～k70+180，k74+400～k74+600、k78+800～k80+000三处穿过冻土地段。该工程所处的范围属于青海湖内陆水系，主要河流为沙柳河，受地理位置的影响，该段范围内雨雪频繁，地表水相对丰富，草皮长势良好，沿线地质以第四系地层较为发育，并以砂砾层、碎石土层、砂质板岩为主，呈相间分部特征。
2高原冻土区路基施工技术与质量控制措施
2.1片块石路基降温对冻土的影响
高原多年冻土地区片块石路堤是一种有效解决多年冻土病害的路基填筑方式。片块石路基是利用片块石路基通风透气性，来实现降低路基温度，保护冻土的目的。片块石路基内较大的空隙和较强的自由对流使冬夏冷热空气由于空气密度差异而不断发生冷量交换的热量屏蔽，从而维持冻土上限的热平衡条件，保持现有冻土上限位置或促使上限上升。片块石路基作为主动冷却路基的措施，兼顾了调控对流和传导的传热方式，在以青藏铁路为代表的寒区路基工程中得到了广泛的应用。片块石路基可以有效增加浅层多年冻土的冷储量，降低冻土温度，抬高多年冻土上限，保护冻土路基稳定。本工程的片块石路基结构：高度1.5米，片块石厚度1.2米，块石直径15～30cm，铺设与地表之上，石块路基上铺筑30cm的石渣。经过一个冻融循环期无明显沉降，路面平顺，达到了预期目标，受到业主和同行的一致好评。此工法减少了机械和人员得投入，改变了以往野蛮的施工现象，为多年冻土地区片石通风路基施工标准化提供了参考。
2.2加大冻土区环境保护工作
青藏高原是世界上海拔最高、“最年轻的高原”，由于青藏高原的恶劣自然环境，植被的成活率和生长及其缓慢，生态复杂敏感，气候多变。其生态系统如果因工程建设遭到破坏将形成恶性循环，恢复十分困难，有的植被恢复将需要上百年甚至更长的时间。因此在本次的施工中也加大了对冻土环境的保护措施。该工程实施中是根据当地的环保部门的相关要求严格落实，为了保障当地的冻土环境，本着不破环、少破坏的原则。在草场区施工区段内修建临时道路，使草场区草皮的破坏降到最低点。项目施工完毕后，对草场区施工临时道路进行清理、恢复，通过移植存放草皮，恢复地表植被等措施恢复地表原貌。
公路沿线营地的布置尽量做到简单、实用，并根据施工总进度和施工强度的需要进行设计。施工营地建设应紧凑、管理集中、调度灵活、节约用地，各工区点尽量靠近已有公路和没有植被的裸地，或选用不放牧的土地，减少工程建设对高原草场的影响。项目全部工程完毕后应对占用区域的所有场区、临时工程、设施移除、拆除、清理，并通过移植存放草皮、种草籽、恢复地表植被等措施恢复地表原貌。
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2.3选取合适的施工时机
在高原冻土路基建筑实施工程的实施中，该工程选择的工期是气温较为稳定温暖的6月～次年8月。这段时间能够实现公路的基底与边坡的换填，这样也方便了施工人员的相关工作，在公路的基底与边坡的换填工作中，主要是因温暖的季节填料的蓄热水平较低，能够减少对冻土区的热干扰，在气温较为温暖的情况下，也能够保障冻土的活动层没有完全融化，与蓄热水平的气温差较低，所以能够起到一定的保护作用。另外，在工期开展时还有将近4个月的寒冷时期，这段时期则是路堑开挖的工作，因此高原冻土的路基较长，所以施工位置的不同也要根据季节因素转换，针对该路基的施工，在这段时间则是进行路堑开挖的工程。由于高原含冰量在冻土区的分布情况不同，如果在较为温暖的时间段开展施工，则会让高含冰量的冻土将会直接暴露在较热的温度下，很容易受到热状态的大气环境干扰，这样也会加速冻土融化。所以，在不同的施工时机开展不同的工序，也是为了进一步确保施工技术的完善。
2.4防止地上及地下水与冻土接触
刚油公路瓦颜山至江仓段公路工程的具体施工中，还要避免地下水与冻土之间产生基础，地下水常年在地底流动，地底温度与大气温度之间有很大的温度差距，所以一旦地下水与冻土进行接触，就犹如流动的温泉不断冲刷冻土层，也会因此产生温度变化，造成冻土消融的后果。地下水会对路基多年冻土产生较大的热干扰，因此可以让高原冻土层产生大面积融化情况。本次的高原冻土区路基施工技术为的就是有效避免地下水直接接触冻土区，所以该工程是提前做好临时排水系统，通过对排水性设计的考虑，建设了四种排方式，一种是便于施工的临时排水系统，一种是坡体及泉眼渗水采用涎流冰系统，一种是防止山坡流水对路基冲刷采用土质截水沟，一种是路基边坡排水采用混凝土预制块“U”型边沟，避免冻土区路段地表受到地上及地下水的影响。
2.5加强对冻土工程地质资料的核对
针对刚油公路瓦颜山至江仓段公路工程附近的高原冻土区的地质状况，施工人员通过对当地的地址查找关于地质运动的相关文献，结合地质运动的期间进行总结，随后通过对当地的冻土情况、地质情况取样检测，得出地质资料，反复核对。将冻土区所涉及到的路基建造工程进行高含冰量、地下水丰富和不良冻土的分布情况的汇总，通过使用片石路基的方法实现路基建造的稳定性。除此之外，再通过重型压路机碾压结实，极大地延长在冻土区路基的使用寿命，并通过片块石路基通风对流特性来冷却路基。在冻土区实施路基施工环节，也要加大对少冰、多冰冻分布的地质情况日常检查，核对先前资料是否对应，这样也更加方便施工人员制定路基建造的技术，从而保障路基工程的质量控制。一旦在施工环节的资料复核中出现了高含冰量分布的情况，该工程所采用的方法是局部挖除，及时将融化的冻土进行回填压实处理。
最后，在高原冻土区的路基施工阶段，还需要注意路基由于温度变化或者负荷程度过重，沥青混凝土的表面会显现出不同程度的裂痕，裂缝的长度状态和大小也不一而足，尤其是一些大型工程之中，在具体的铺筑过程里也出现裂缝、沉降也特别严重，必然影响高原公路的质量和施工的安全有效性。所以，施工人员在热融滑塌的位置上需要根据时间、地理因素及时对厚层地下水或者高含水量冻土活动层的热平衡状态进行控制。主要采用的方法是清除不均匀的冻胀，在填料的时候需要使用质地均匀、冻胀性较低的填料，并针对高原冻土区的地质状况、出现的裂痕、滑塌的情况及时进行不同冻胀填料的过渡，避免产生不同程度的冻胀问题。
3结束语
本文主要研究高原冻土区路基施工技术及质量控制，通过对高原冻土的形成原因入手，引入刚油公路瓦颜山至江仓段公路工程在冻土区路基施工的技术与质量保障的实施情况开展探讨，希望能够通过本次的研究得出在路基施工的经验总结，也希望通过本专题的研究，能够不断提升我国高原冻土区路基施工的效果。
参考文献
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论文作者:雷晓明
论文发表刊物:《防护工程》2019年第2期
论文发表时间:2019/5/13
标签：冻土论文; 路基论文; 高原论文; 多年论文; 工程论文; 公路论文; 地下水论文; 《防护工程》2019年第2期论文;