高含冰量多年凍土區(qū)路塹施工工法

高含冰量多年凍土區(qū)路塹施工工法適用范圍

《高含冰量多年凍土區(qū)路塹施工工法》適用高原多年凍土區(qū)鐵路或公路高含冰量凍土地段路塹施工。

高含冰量多年凍土區(qū)路塹施工工法工藝原理

《高含冰量多年凍土區(qū)路塹施工工法》的工藝原理敘述如下：

高含冰量多年凍土區(qū)路塹基底和邊坡采用換填，增加凍土保溫層，防止多年凍土路基不均勻凍脹和熱融下沉，消除不均勻凍脹，換填料選擇質(zhì)地均勻，凍脹性比較好小的粗顆料土，在施工過程中做好不同凍脹性能填料的過渡，防止出現(xiàn)不均勻下沉；為減小換填厚度，增加路基邊坡、基底的熱穩(wěn)定性和安全儲備。采用鋪設(shè)厚0.06米的聚氨酯板保溫板，基上下各設(shè)0.2厚中粗砂墊層，增大熱阻，減小大氣和人為熱源的熱量進(jìn)入凍土層，防止地下冰融化和凍土上限下降；路基面下0.4米處采用鋪設(shè)750克/平方米的復(fù)合土工膜（與側(cè)溝溝底復(fù)合土工膜一同鋪設(shè)），膜上膜下各設(shè)0.1米厚的中粗砂墊層，塹頂進(jìn)行保溫處理，采用包角形式高0.8米的擋土埝，路兩側(cè)設(shè)“U”形側(cè)溝，能夠阻止上部地表水滲入而使多年凍土融化；水溝兩側(cè)安裝熱棒將地層中的熱量傳送至大氣中，從而降低多年凍土地溫，防止多年凍土發(fā)生融化，保證地基的穩(wěn)定性?？傊?，采用該工法施工使基底多年凍土不但不會融化，多年凍土的地溫還將有所下降，有利于多年凍土穩(wěn)定。

高含冰量多年凍土區(qū)路塹示意圖見圖1。

高含冰量多年凍土區(qū)路塹施工工法施工工藝

• 工藝流程

《高含冰量多年凍土區(qū)路塹施工工法》工藝流程圖如圖2。

• 操作要點(diǎn)

《高含冰量多年凍土區(qū)路塹施工工法》的操作要點(diǎn)如下：

一、施工準(zhǔn)備

從保護(hù)凍土環(huán)境，維護(hù)生態(tài)平衡和路持自身穩(wěn)定性需要出發(fā)，做如下準(zhǔn)備：

1.選擇合適的施工季節(jié)和施工時(shí)段，將施工期盡量安排在寒末暖初。

2.選擇填料，做好土工試驗(yàn)，為路塹換填作準(zhǔn)備。

3.準(zhǔn)備充路的機(jī)械車輛、物質(zhì)材料，同時(shí)準(zhǔn)備雨雪天所作蓋布和遮陽用布及臨時(shí)支架等，便于對暴露地區(qū)進(jìn)行及時(shí)覆蓋。

4.編制高含冰量凍土路塹施工組織設(shè)計(jì)和作業(yè)指導(dǎo)書，進(jìn)行技術(shù)交底。

5.施工前，先做好臨時(shí)排水和永久排水系統(tǒng)，以減少水對凍土的熱侵蝕，破壞路基。

二、排水系統(tǒng)施工

無論是地表水還是地下水，它的流動和侵入都會帶來大量的熱，使多年凍土融化，上限下降。因此，在多年凍土區(qū)尤其在高含冰量凍土區(qū)施工前首先做好臨時(shí)和永久排水系統(tǒng)施工，即塹頂擋水埝和臨時(shí)排水溝施工。

塹頂擋水埝底部設(shè)置SPRE隔水板，隔水板底部低于凍土上限，0.5米以上，頂部進(jìn)擋水埝0.4米，使水在路基中不能流動，避免路基底多年凍土融化，上限下降，產(chǎn)生下沉。埝外設(shè)排水溝，擋水埝迎水面鋪筑混凝土塊板。混凝土塊板背面鋪750克/平方米二布一膜的復(fù)合土工膜，其下設(shè)0.1米中粗砂墊層。

擋水埝采用專業(yè)隊(duì)伍施工，施工時(shí)不得破壞原地面和地表植被。擋水埝施工原則上安排在寒季末、暖季初進(jìn)行，填料宜選黏性土，嚴(yán)禁采用凍土作填料，擋水埝按設(shè)計(jì)位置分段、分層開挖填筑；采用撓鉤松土，挖掘機(jī)土，挖掘機(jī)倒行，一次開挖到位，施工時(shí)將凍土放至擋水埝范圍內(nèi)，SPRE卷材可沿側(cè)壁安放，原土回填，夯填密實(shí)，一次施工段落不宜過長，一般不超過50米，采取快速施工方法。擋水埝土部填土按設(shè)計(jì)指定位置運(yùn)輸、取土，采用汽車運(yùn)土，人工攤平，攤鋪厚度不大于20厘米，小型壓路機(jī)或振動夯碾壓密實(shí)，其密實(shí)度可較路基本體密實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)降低5%。迎水面鋪設(shè)的C15混凝土塊板和復(fù)合土工膜，可待路基施工完畢開始施工，以節(jié)約時(shí)間。擋水埝成型后，對迎水側(cè)流水面進(jìn)行疏通，高低不平、排水不暢地段進(jìn)行填平挖除，確保排水順暢。

三、路塹開挖

遵循“寧超勿欠”的原則，對路塹換填邊界精確測量放樣；路塹開挖前，首先按設(shè)計(jì)要求做好排水，移植鏟除草皮，以備邊坡恢復(fù)用。

路塹采用全寬、分段、分層開挖方法，先挖陰坡，后挖陽坡，棄土采用機(jī)械運(yùn)輸。

路塹凍土層優(yōu)先采用松土機(jī)法開挖，下部凍土或巖層松土機(jī)法施工困難時(shí)，采用爆破法開挖。集中機(jī)械設(shè)備，快速施工，以開挖時(shí)暴露時(shí)間最短為原則，開挖一段、處理一段，盡快成型一段。一般200米以下路塹從兩端挖進(jìn)，在端口下方設(shè)橫向排淤銷口；200米以上路塹也可從中部分段開挖，增設(shè)中部排淤鎖口。

松土機(jī)法開挖：采用松土機(jī)松土，挖掘機(jī)開挖，自卸汽車運(yùn)輸。

爆破開挖：路塹必要時(shí)采用機(jī)械鉆孔，梯段爆破開挖，即分層分段爆破開挖，梯段高擬在4~6米間，視開挖厚度而定；梯段長20~30米，施工段落長50~80米。路塹邊坡使用預(yù)裂爆破。

無論開挖深淺，均應(yīng)在基面一側(cè)或兩側(cè)拉出排水（泥）溝槽，以便于泥流、水流的排泄。

自天溫度較高時(shí)，采取對暴露的高含冰量凍十作臨時(shí)遮陽隔熱防護(hù)，利用高原晝夜溫差大的特點(diǎn)，晝蓋夜開，以利降溫。遮陽隔熱可采用鋼材加工的遮陽棚上部覆蓋淺色卷簾式簡易保溫材料（編織的厚草簾、粗廢毛加工的薄氈毯、油棉氈或用板材等）的方法，減少熱融影響，保證施工進(jìn)度和質(zhì)量。

將原地面表層黏性土開挖后堆放在塹頂用以做塹頂包角之用。

四、路塹基底、邊坡?lián)Q填

換填作業(yè)在清方成形后應(yīng)盡快一次完成，因此要保證換填料的及時(shí)供應(yīng)。路塹開挖至換填底部，標(biāo)高、寬度尺寸達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，整平表面，而后按下列程序施工：

1.采用全斷面分層回填，分層碾壓。換填料（中粗砂）直接用自卸車運(yùn)到填筑區(qū)段，根據(jù)計(jì)算好的每車料的攤鋪面積，等距離成行堆放。攤鋪厚度要均勻，表面要平整，對不均勻及低洼處用人工進(jìn)行整平。

2.采用重型振動壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，碾壓遵循“先輕后重，先慢后快，先兩側(cè)后中間”的原則，銜接處沿線路縱向搭接長度不小于2.0米，橫向重疊0.4米。每層碾壓完成后，檢測壓實(shí)質(zhì)量。

3.填料送至基底后要及時(shí)整平夯（壓）實(shí)，將基底回填壓實(shí)至標(biāo)高清出側(cè)溝平臺，再刷坡調(diào)整坡率。路塹基床填筑完成后，進(jìn)行邊坡?lián)Q填，邊坡?lián)Q填先陽坡，后陰坡，將運(yùn)至兩側(cè)頂?shù)奶盍蠌倪吰马樒落伾⒃僦饘铀椭粱?，以利于邊坡保溫。注意塹頂料堆與開挖線的距離和堆高，防止壓垮塹頂。采用塹頂送土，分層進(jìn)行回填、碾壓，分層厚度和壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)滿足設(shè)計(jì)要求。邊坡?lián)Q填至塹頂后作包角和擋水埝，包角、擋水埝填料和壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)符合設(shè)計(jì)文件要求。

4.路塹全部換填完后，再進(jìn)行邊坡修整，路基面平整及坡面處理，最后修建“U”形側(cè)溝。

五、聚氨酯板保溫層施工

聚氨酯板其作用原理是在路基工程的頂部通過設(shè)置聚胺酯板隔熱層，增大熱阻，以減少大氣和人為熱源進(jìn)入到凍土層內(nèi)，使路基避免受熱侵蝕作用，保護(hù)凍土上限不至下降增加路基穩(wěn)定性。聚胺酯板的施工，原則上安排于每天9點(diǎn)前21點(diǎn)后時(shí)段施工，以減少對路堤的蓄熱。

施工程序：施工準(zhǔn)備→鋪設(shè)下墊層→下墊層檢查→鋪設(shè)聚胺酯板標(biāo)高→聚胺酯板檢查→鋪筑上墊層→上墊層檢查→路堤填筑層。

1.施工前對基頂面進(jìn)行中線、高程、寬度、平整度、壓實(shí)度驗(yàn)收，測量放出下墊層中、邊線，鋪設(shè)高度控制線。檢查保溫板質(zhì)量、數(shù)量，符合質(zhì)量要求的保溫板方可使用，同時(shí)應(yīng)檢查其數(shù)量是否滿足應(yīng)鋪地段的使用數(shù)量要求，必須備足材料方可開工鋪設(shè)。在正式展開保溫層鋪設(shè)前，先進(jìn)行試驗(yàn)段施工，通過試驗(yàn)確定上墊層的上料、攤鋪、平整和碾壓工藝以及合理的機(jī)械配套，確保壓實(shí)滿足設(shè)計(jì)要求而保溫板不被破壞。

2.下墊層選用顆粒級配良好、質(zhì)地堅(jiān)硬的中粗砂。砂中不得含有雜草、垃圾及顆粒大于10毫米的石塊等雜質(zhì)，其含泥量不得大于5%。下墊層施工，在路塹換填到至路基頂面1.0米時(shí)，將表面壓實(shí)、平整、清理干凈，經(jīng)檢測合格后填鋪下墊層。路基基床換填下墊層的鋪設(shè)厚度和墊層材料的含水量通過試驗(yàn)確定，下墊層的壓實(shí)采用壓路機(jī)或平板振動器。

3.鋪設(shè)保溫板。在鋪設(shè)保溫層前，檢查所用保溫板的規(guī)格及性能是否符合設(shè)計(jì)要求，測量放樣標(biāo)出鋪設(shè)范圍，采用掛線施工。施工時(shí)下墊層應(yīng)平整，表面無雜物，保溫板用人工密貼排放，接縫交錯(cuò)布置，然后用膠粘接，使保溫板形成一體，避免保溫板有空隙。保溫板鋪設(shè)完畢，檢查合格后及時(shí)鋪筑上墊層，避免保溫板長時(shí)間暴露。

4.填鋪上墊層。上墊層材料及攤鋪方法與下墊層相同。嚴(yán)禁機(jī)械、車輛等直接駛?cè)氡匕灞砻?。上墊層碾壓采用輕型壓路機(jī)，嚴(yán)禁使用羊足碾碾壓，也不能使用重型振動壓路機(jī)碾壓。壓實(shí)采用靜壓，壓實(shí)順序先兩側(cè)，后中間，先慢后快，碾壓輪縱向碾壓重疊寬20~25厘米，碾壓不到之處，可用平板夯實(shí)機(jī)械配合夯實(shí)。

六、復(fù)合土工膜施工

高含冰量路塹頂面下0.4米處鋪設(shè)一層兩布一膜的復(fù)合土工膜，土工膜上下各平鋪一層0.1米厚中粗砂墊層。復(fù)合土工膜厚不小于0.35毫米，滲透系數(shù)不大于1×10^-11厘米/秒，頂破強(qiáng)度不小于12千牛/米，零下45℃低溫下凍融循環(huán)200次抗拉強(qiáng)度及頂破強(qiáng)度不小于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，具有長期的抗老化性能。

1.復(fù)合土工膜每批進(jìn)場應(yīng)抽檢，檢驗(yàn)土工膜的單位面積質(zhì)量、厚度、條帶拉伸是否符告設(shè)計(jì)要求。

2.路基施工至復(fù)合土工膜設(shè)計(jì)鋪設(shè)高程時(shí)，清除基面含有的尖銳雜物和碎石，將基面整平，并作成向路基外側(cè)不小于4%的排水坡。碾壓密實(shí)后進(jìn)行質(zhì)量檢測，質(zhì)量要求同路基相同部位。質(zhì)量合格后，鋪設(shè)0.1米厚砂墊層并夯拍密實(shí)，然后，進(jìn)行測量放線，標(biāo)出符合土工膜鋪設(shè)位置。

3.復(fù)合土工膜鋪設(shè)前按照設(shè)計(jì)尺寸剪裁，直接鋪在砂墊層上，坡面上鋪設(shè)應(yīng)自上而下進(jìn)行，采用搭接連接，連接處高端壓在低端上，搭接長度不小于30厘米，連接處的各項(xiàng)指標(biāo)不低于設(shè)計(jì)要求，縫接的接縫強(qiáng)度不低于原材料的設(shè)計(jì)強(qiáng)度。鋪設(shè)復(fù)合土工膜時(shí)作業(yè)人員不得穿硬底鞋，復(fù)合土工膜應(yīng)平整無褶皺，松緊適度，并與路基面密貼。

4.復(fù)合土工膜鋪設(shè)完后，施工質(zhì)量進(jìn)行檢測。復(fù)合土工膜鋪檢測完后，應(yīng)及時(shí)按設(shè)計(jì)要求鋪設(shè)砂墊層覆蓋，并夯拍密實(shí)。嚴(yán)禁施工機(jī)械在復(fù)合土工膜上進(jìn)行作業(yè)。施工中如發(fā)現(xiàn)復(fù)合土工膜被破壞，應(yīng)及時(shí)修補(bǔ)，修補(bǔ)面積不小于破壞面積的4倍。

七、熱棒施工

熱棒又稱為熱虹吸管，是一種液汽兩相轉(zhuǎn)換循環(huán)的熱傳輸系統(tǒng)。它的作用原理是它由一根密封的金屬管與里面充裝的工質(zhì)組成，管上部散熱葉片（冷凝段）置于大氣中，下部（蒸發(fā)段）埋入地基多年凍土中，當(dāng)蒸發(fā)段與冷凝段之間存在溫差（冷凝段溫度低于蒸發(fā)段溫度）時(shí)，蒸發(fā)段的液體工質(zhì)吸熱蒸發(fā)成為蒸汽，在壓差作用下蒸汽沿管內(nèi)空隙上升至冷凝段，與較冷的管壁接觸，放出汽化潛熱，冷凝成為液體，在重力作用下，冷凝液體工質(zhì)沿管壁回流蒸發(fā)段再吸熱蒸發(fā)，如此往復(fù)循環(huán)，將地層中的熱量傳送至大氣中，從而降低了多年凍土的地溫，防止多年凍土發(fā)生融化，保證了地基的穩(wěn)定性。

熱棒的優(yōu)良特性為：無需外加動力；無噪聲；傳熱能力大，傳熱效率高；單向傳熱；啟動溫差??；適用溫度范圍廣，-60℃~ 60℃；價(jià)格便宜；工作安全可靠，壽命30年以上；結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，無需日常維修養(yǎng)護(hù)；無有害物質(zhì)，環(huán)保等。它用于防止多年凍土融沉、凍脹變形原理已成熟可靠，廣泛應(yīng)用于多年青藏鐵路、公路熱棒路基凍土工程中。

熱棒安裝在路塹水溝兩側(cè)，安裝熱棒采用鉆孔插入法。采用的施工鉆孔機(jī)械為ZL150螺旋鉆機(jī)、沙漠地質(zhì)鉆機(jī)、潛孔鉆機(jī)等，熱棒的間距為3米，沿路塹兩側(cè)對稱布置。熱棒施工前應(yīng)進(jìn)行技術(shù)交底，做好熱棒施工準(zhǔn)備工作：選擇的熱棒堆放場地應(yīng)緊靠施工現(xiàn)場，盡量減少熱棒的搬運(yùn)距離；選擇合適的熱棒起吊設(shè)備，制做合適的起吊輔助工具，搬運(yùn)、起吊安裝不得損壞散熱器及防腐涂層；備好鉆孔回填材料：測量放線。熱棒施工工藝流程圖見圖3。

熱棒施工用鉆機(jī)鉆垂直孔，鉆孔直徑一般為15厘米，深度應(yīng)比設(shè)計(jì)深度大10~20厘米，必要時(shí)視地質(zhì)情況適當(dāng)加深；鉆孔完成后，進(jìn)行孔徑和孔深檢查，并將鉆孔中泥漿清除干凈；鉆孔符合要求后，將熱棒吊起插入鉆孔中定位，垂直度檢查合格后固定，及時(shí)按設(shè)計(jì)要求回填鉆孔間隙，回填密實(shí)，回填料充分凍結(jié)或達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定的強(qiáng)度前，將熱棒支撐固定。支撐物應(yīng)在熱棒周圍的填沙凍結(jié)后方可拆除，填砂回凍時(shí)間與多年凍土特性有關(guān)，一般5~7天。

八、高含冰量多年凍土區(qū)路堤與路塹過渡段施工

路堤與路塹結(jié)合部應(yīng)按設(shè)計(jì)提前做好防排水工程，并與路基的防排水系統(tǒng)連接。

高含冰量凍土地段的填挖過渡段地基換填時(shí)，換填基底與挖方地段換填基底順接，順接長度符合設(shè)計(jì)要求。過渡段保溫層和復(fù)合土工膜防滲層應(yīng)按設(shè)計(jì)要求及時(shí)鋪設(shè)。

路基與路塹過渡段換填壓實(shí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)視回填土層位置而定。當(dāng)回填土層位于基床以下時(shí)，按路基本體控制，回填土層位于基床范圍內(nèi)時(shí)，按基床填土控制，其質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢測頻次同路基本體或基床。

九、擋、排水系統(tǒng)完善

路基成型后及時(shí)完善擋、排水系統(tǒng)，主要包括用堆放在塹頂?shù)谋韺羽ば酝吝M(jìn)行塹頂包角；擋水埝刷坡修整、埝外排水溝的修筑、鋪設(shè)復(fù)合土工膜和C15混凝土塊板；U形側(cè)溝的拼裝，砌縫、沉降縫等。

十、路基沉降觀測

路基成型后，沿線路每100米做一個(gè)沉降觀測斷面，特殊部位適當(dāng)加密，每個(gè)斷面6個(gè)點(diǎn)，分別設(shè)于路塹的左、右側(cè)路肩、塹頂、塹頂外側(cè)約5米地面處，在開挖成的30厘米×30厘米×40厘米（深度）坑內(nèi)灌注混凝土，混凝土中預(yù)埋ф16圓鋼作為沉降觀測點(diǎn)，保證觀測點(diǎn)牢固可靠。沉降觀測自路基成型開始，數(shù)據(jù)積累至少3個(gè)凍融循環(huán)期，并將數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)分析原因及采取措施。

十一、施工注意事項(xiàng)

1.重視高原多年凍土區(qū)施工季節(jié)的安排，充分考慮人、機(jī)、工程對象三者和氣候條件的協(xié)調(diào)。既避開氣溫與氧分壓最低、人員和機(jī)械都難以適應(yīng)的嚴(yán)寒月份（12~次年2月）施工，也盡可能地不在熱融作用最活躍的月份（7~8月）安排高冰凍土的開挖換填作業(yè)。最適宜的作業(yè)時(shí)間是寒末暖初的3~5月和暖末寒初的9~11月，此期間熱融活動弱，地表承載性能較好，但要重視防護(hù)，人員和機(jī)械也易適應(yīng)。

2.采取對暴露的高含冰量凍土作臨時(shí)遮陽隔熱防護(hù)，利用高原晝夜溫差大的特點(diǎn)，晝蓋夜開，以利降溫。

3.無論開挖深淺，均應(yīng)在基面一側(cè)或兩側(cè)拉出排水（泥）溝槽，以便于泥流、水流的排泄。

4.換填作業(yè)在清方成形后應(yīng)盡快一次完成，因此要保證換填料的及時(shí)供應(yīng)。塹頂料堆與開挖線的距離和堆高，防止壓垮塹頂。

• 勞動力組織

《高含冰量多年凍土區(qū)路塹施工工法》的勞動力組織見表1。

一、主要工程材料

《高含冰量多年凍土區(qū)路塹施工工法》采用的主要材料聚氨酯板、復(fù)合土工膜、熱棒等，其規(guī)格技術(shù)指標(biāo)要求如下。

聚氨脂板：密度不小于55千克/立方米，導(dǎo)熱系數(shù)不大于0.021瓦/米℃，吸水率不大于4%，在壓縮變形量不大于5%時(shí)，抗壓強(qiáng)度不小于0.3兆帕。

復(fù)合土工膜：厚度不小于0.35毫米，滲透系數(shù)不大于1×10^-11厘米/秒，頂破強(qiáng)度不小于12千牛/米，-45℃低溫下凍融循環(huán)200次抗拉強(qiáng)度及頂破強(qiáng)度不小于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，具有長期的抗老化性能。

熱棒：直徑ф89毫米，冷凝段散熱器面積不小于5.8平方米；翅片厚度不小于1.9毫米；冷凝器采用螺旋翅片，翅片表面平整，無開口；外表面應(yīng)嚴(yán)格處理，具有良好的反射、輻射及防腐性能；采用的熱棒型號應(yīng)經(jīng)過現(xiàn)場不少于一個(gè)凍融循環(huán)試驗(yàn)檢驗(yàn)，有效傳熱半徑不小于1.5米。力學(xué)強(qiáng)度：屈服強(qiáng)度σ_s>290牛/平方毫米；抗拉強(qiáng)度σ>480牛/平方毫米；伸長度σ_s>23%；抗彎截面模量>30441平方毫米。

二、機(jī)具設(shè)備

《高含冰量多年凍土區(qū)路塹施工工法》所用的機(jī)具設(shè)備明細(xì)見表2。

《高含冰量多年凍土區(qū)路塹施工工法》與內(nèi)地普通跑塹施工方法相比有下列特點(diǎn)：

1.注重施工時(shí)段，適合寒末暖初施工，盡量避開每天的日照強(qiáng)烈時(shí)間。

2.采鄧換填、保溫板、復(fù)合土工膜、熱棒、擋水埝等綜合施工措施。

3.快速施工，以減少熱侵蝕，防止路基熱融滑塌。

4.注重?fù)跛⑴潘こ淌┕?，減少對多年凍土環(huán)境熱侵蝕。

5.施工措施較多，效果好。

青藏鐵路是世界上線路最長的在高海拔多年凍土區(qū)修建的鐵路，穿越550千米的多年凍土地段，全線海拔大于4000米以上地段約965千米，線路最高海拔為5072米。中鐵十六局十六標(biāo)段完成的高含冰量多年凍土區(qū)路塹基底穩(wěn)定，經(jīng)過3年惡劣氣修考驗(yàn)，未出現(xiàn)開裂和不均勻下沉，路基穩(wěn)定，質(zhì)量優(yōu)良，通過對高含冰量多年凍土區(qū)路塹的施工技術(shù)進(jìn)行總結(jié)后形成《高含冰量多年凍土區(qū)路塹施工工法》。

《高含冰量多年凍土區(qū)路塹施工工法》的質(zhì)量控制要求如下：

一、嚴(yán)格控制質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

1.換填的壓實(shí)度按所處位置進(jìn)行量標(biāo)準(zhǔn)控制，壓實(shí)度質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)控制見表3。

2.下墊層質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)見表4。

3.聚胺酯板

4.復(fù)合土工膜

二、質(zhì)量控制措施

1.采取快速施工方法，以減少對多年凍土的擾動。

2.施工前做好臨時(shí)排水，施工完畢完善排水系統(tǒng)，以防止對多年凍土的熱侵蝕，造成多年凍土的破壞。

3.嚴(yán)格施工工藝，保護(hù)多年凍土。

4.路基換填和邊坡回填保證壓實(shí)度。

5.注意各工序之間的統(tǒng)籌考慮和銜接，充分考慮高原高寒多年凍土區(qū)路塹施工特點(diǎn)。

《高含冰量多年凍土區(qū)路塹施工工法》機(jī)械化程度較高，加快施工進(jìn)度，降低工程成本，節(jié)約資金40萬元。

在青藏鐵路施工中運(yùn)用《高含冰量多年凍土區(qū)路塹施工工法》，地解決了高原凍土路塹施工的難題，保證了工程質(zhì)量，取得比較好的社會效益。

注：施工費(fèi)用以2005-2006年施工材料價(jià)格計(jì)算

采用《高含冰量多年凍土區(qū)路塹施工工法》施工時(shí)，除應(yīng)執(zhí)行國家、地方的各項(xiàng)安全施工的規(guī)定外，尚應(yīng)遵守注意下列事項(xiàng)：

1.熱棒施工運(yùn)輸?shù)跹b注意安全。

2.爆破施工時(shí)，嚴(yán)格按爆破施工規(guī)程操作。

3.通信光纜、輸油管道進(jìn)行標(biāo)識和安全保護(hù)，嚴(yán)禁施工過程中破壞。

4.高原施工，人員勞動時(shí)間一般不超過6小時(shí)。

5.保溫板膠粘劑有毒，注意防護(hù)。

《高含冰量多年凍土區(qū)路塹施工工法》在青藏鐵路16標(biāo)段工程范圍中DK1350 20~DK1350 870路地段的應(yīng)用情況如下：

1.工程概況

該段路塹位于布曲河左岸山前緩坡上，植被蓋率60%左右，年平均地溫大于-0.5℃，屬于高溫極不穩(wěn)定區(qū)高含冰量凍土地段，凍土上限2.5米，上限以上有季節(jié)性融水。該段屬布曲河谷階地及溫泉斷陷盆地，海拔高程4700~4850米左右。冰雪型氣候，氣候干燥，變化無常。氣溫氣壓低，春秋季節(jié)短暫，凍結(jié)期長，急風(fēng)、暴雪、雷電等變化劇烈無常。年平均氣溫-4℃，極端最高氣溫24.7℃，極端最低氣溫-45.2℃。

2.施工情況

該段高含冰量多年凍土區(qū)路開挖最大深度19.1米，平均開挖斷面達(dá)190多平方米，路塹結(jié)構(gòu)形式見圖1，于2002年9月開工，2003年11月完成主體工程，路基防護(hù)和熱棒于2004年5月完成。施工時(shí)因采用換填、保溫板、復(fù)合土工膜、熱棒、擋水埝等新的綜合施工措施，應(yīng)用了新材料新工藝，故邀請了鐵一院西北研究院、蘭州大學(xué)等科研院所專家進(jìn)行凍土施工知識培訓(xùn)、現(xiàn)場指導(dǎo)和凍土路基變形監(jiān)測，施工過程中嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)意圖和原則按照該工法精細(xì)施工，解決了施工現(xiàn)場存在問題，路基變形控制在允許范圍內(nèi)，保證了施工質(zhì)量。

3.工程監(jiān)測和結(jié)果評價(jià)

經(jīng)過施工過程中和完工后的惡劣氣候考驗(yàn)，通過三個(gè)凍融循環(huán)的路基沉降觀測，路基面和邊坡未出現(xiàn)大的變形沉降，通過該段7組數(shù)據(jù)的監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，路肩最大變形（ 9，-34）毫米，塹頂（ 12，-31）毫米，塹頂外側(cè)約5米地面處（ 33，-46）毫米，路基施工過程中和施工剛完成時(shí)路肩和塹頂變形較大，6個(gè)月后逐步趨于穩(wěn)定，塹頂外側(cè)地面受凍土凍漲融沉影響變形較大，也較有規(guī)律。路基沒有出現(xiàn)開裂、位移和不均勻下沉，符合規(guī)范要求。

施工全過程安全、快速、優(yōu)質(zhì)完成，屬可控狀態(tài)，工后經(jīng)受惡劣氣候考驗(yàn)后無病害，得到了各相關(guān)方的好評。說明此施工工法可靠，路基基底和邊坡?lián)Q填料能減少多年凍土凍脹和融化，保溫層能保溫隔熱，熱棒將地層中的熱量傳送至大氣中，從而降低了多年凍土的地溫，防止了多年凍土發(fā)生融化，保證了地基的穩(wěn)定性，復(fù)合土工膜隔斷了上部水的侵入，起到保護(hù)下部多年凍土的作用，保證了施工質(zhì)量。

《高含冰量多年凍土區(qū)路塹施工工法》的環(huán)保措施如下：

1.進(jìn)行草皮移植，保護(hù)環(huán)境。

2.按設(shè)計(jì)土石調(diào)配施工，嚴(yán)禁隨意取棄土。

3.規(guī)劃施工便道、車輛及機(jī)械的行走路線。機(jī)械車輛沿便道行走，不得破壞沿線植被。

4.施工垃圾及時(shí)運(yùn)走，保護(hù)凍土環(huán)境。

2008年1月31日，中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布《關(guān)于公布2005-2006年度國家級工法的通知》建質(zhì)[2008]22號，《高含冰量多年凍土區(qū)路塹施工工法》被評定為2005-2006年度國家一級工法。 2100433B

路塹(cutting)又稱挖方。開挖天然地層做成的低于天然地面的路基。按路塹通過的不同地層材料可分為土質(zhì)路塹和石質(zhì)路塹。塹坡高度視地形、地質(zhì)和水文條件而定，坡度應(yīng)滿足穩(wěn)定要求。斷面形式有全挖式、半挖(半提一半塹、臺口)式和半山洞式。公路通過陡峻山坡上的半路塹宜用臺口式，對整體性好的堅(jiān)硬巖層可用半山洞式路基 。

對深路塹，還可分成幾個(gè)臺階，同時(shí)在幾個(gè)不同高度上掘進(jìn)，以增加工作線；也可采用縱向通道掘進(jìn)法，即先沿路塹縱向挖出通道，再向兩側(cè)拓寬。對挖方量大、施工期短的深路塹，亦可采用雙層式縱橫通道的混合掘進(jìn)方式，同時(shí)沿縱橫的正反方向掘進(jìn)，以擴(kuò)大施工面。不論采用哪種方法，都應(yīng)保證施工現(xiàn)場排水通暢。選擇開挖方式時(shí)應(yīng)根據(jù)路塹的深度與長度，以及采用的施工方法與機(jī)具類型加以綜合考慮 。

多年凍土及土壤季節(jié)凍融循環(huán)對地～氣間熱量交換、生態(tài)～水文過程、水資源都起著至關(guān)重要的作用。黑河流域上游位于祁連山高寒帶山地多年凍土區(qū)，是黑河流域的主要產(chǎn)流區(qū)。針對黑河流域“凍土變化過程及其流域水文效應(yīng)的辨識”的科學(xué)問題，本課題將應(yīng)用野外鉆孔勘探，定期、定點(diǎn)觀測，遙感及數(shù)值模擬方法，對黑河上游土壤季節(jié)凍融過程、多年凍土分布及其流域水文效應(yīng)進(jìn)行全面系統(tǒng)研究；揭示黑河上游多年凍土空間分布特征、土壤季節(jié)凍融過程及其影響因素；編制大比例尺（1:100000）黑河上游活動層及多年凍土圖，為凍土水文模型及流域水文集成研究提供基礎(chǔ)資料；綜合研究黑河上游活動層、多年凍土及其變化對水文過程的影響，特別是其與地表徑流和地下水的相互作用。系統(tǒng)分析在氣候變化條件下土壤凍融過程、多年凍土演化過程及其對流域水文過程，水資源形成過程及生態(tài)環(huán)境的效應(yīng)；明晰凍土的水資源效益，最終為提高流域出口河流徑流預(yù)報(bào)提供可靠的科學(xué)依據(jù)。