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青藏高原多年冻土区路基施工技术
丁立明
摘 要：根据青藏铁路高原多年冻土路基施工特点，采取相应技术措施。
关键词： 高原 多年冻土区 路基 施工技术
一、 青藏铁路高原多年冻土区工程概况：
青藏铁路自昆仑山北坡西大滩至唐古拉山南麓的安多河谷，约550Km范围通过多年冻土区。该冻土区分布面积约：2.45×104Km2，海拔高程大部分在4400m以上，属中纬度多年冻土。该多年冻土区海拔高，气压低，气候严寒，冻结期长，多年冻土平均地温低，但积雪较薄，且保存时间不太长。在高原冻土区进行路基施工中，能否很好控制路基基底的融沉，是决定路基施工成败的关键。
二、冻土的描述定名和融沉性等级分类

土类

含冰特征
融沉性等级及类别
冻土定名

冻土

一、肉眼看不见凝冰的冻土
１、胶结性差，易碎冻土。

I级不融沉
少冰冻土
２、无过剩冰的冻土

３、胶结性良好的冻土

４、有过剩冰的冻土

二、肉眼可见分凝冰，但冰层厚度小于或等于２.５ｃｍ的冻土
１、有单个冰晶体，冰包原体的冻土

２、在颗粒周围有冰膜的冻土
Ⅱ级弱融沉
多冰冻土

3、不规则走向的冰条带冻土
Ⅲ级融沉
富冰冻土

4、层状或明显定向的冰条带冻土
Ⅳ级强融沉
饱冰冻土

厚层冰

冰层厚度大于2.5cm的含土冰层或纯冰层

1、含土冰层

V级融陷

含土冰层

2、纯冰层
ICE
三、青藏铁路高原多年冻土区路基施工的主要特点：
多年冻土区现存的自然环境和生态环境是地质历史时期的产物，是由古代和近代地质地貌过程和气候条件所决定的。
特点一：在不破坏多年冻土区现存的自然环境和生态环境的前题下，多年冻土是稳定的，但如果多年冻土被破坏，地基多年冻土将产生衰退，甚至融化，路基地基将受到严重影响。
特点二：多年冻土区路基受施工季节影响较大，应尽量减少季节对多年冻土的热干扰。
特点三：水对路基地基影响较普通地区大。水携带的热量较空气要大得多，水在路基工程附近的聚集，对路基地基多年冻土的热干扰很大，甚至引起多年冻土大量融化。
特点四：多年冻土工程地质条件十分复杂，在不大的范围内，各种工程类型的多年冻土可能均有分布。
特点五：青藏铁路地处青藏高原，冻结期较长，最长达七个月。
特点六：多年冻土区路基工程受不均匀冻胀和热融下沉影响较大。
四、青藏高原多年冻土区路基施工技术措施：
根据青藏高原多年冻土区路基的特点，总结青藏铁路和公路施工的经验和教训，对多年冻土路基必须采取相应技术措施。
技术措施一：路基施工中，为减小路基热融下沉，应注意减少填料蓄热对地基多年冻土的影响；路堤较高时，宜分两次填筑；高温多年冻土地段路堤宜在暖季时期填筑。路堑开挖后，基底换填层下的卵碎石土工作垫层对减少路基冻胀和融沉有重要作用，所以在施工中应认真作好工作垫层。基于多年冻土区路基工程的特殊性，多年冻土区路基工程必须满足在抗冻胀、抗融沉方面的特殊要求。
技术措施二：多年冻土区路基施工应充分重视多年冻土环境保护和环境保护工程的施工，严格按环保要求组织施工。为满足环境和路基稳定要求，防止因周围环境的冻土被破坏，致使热融发生扩散而危及铁路路基稳定，要求青藏铁路取土场应离开路基500m以上，且必须由环保部门指定。施工时尽量采用移挖作填的办法解决填料，充分利用弃碴和路堑挖方。
技术措施三：针对路基不同的施工部位，宜选择合适的施工季节。高含冰量多年冻土分布地区，路堑开挖将高含冰量多年冻土直接暴露在大气中和阳光下，多年冻土的热状态受到严重干扰，高含冰量冻土的融化，甚至可使施工无法进行，所以高含冰量多年冻土路堑的开挖选择在寒冷季节，暴露的多年冻土不会融化，相反，多年冻土的温度还会下降，有利于多年冻土的稳定。
基底和边坡的换填应在暖季初期完成，这时填料的畜热较少，对边坡和基底多年冻土的热干扰较小。
高温高含冰量多年冻土地段路堤的填筑宜在暖季早期进行，这时多年冻土上的活动层尚未完全融化，而填料的蓄热又较少，地基高温高含冰量多年冻土可得到有效的保护，对路堤的稳定是十分有利的。
技术措施四：由于水对路基地基多年冻土的热干扰很大，甚至引起多年冻土大量融化。防止地表水、地下水与地基多年冻土接触是维护地基多年冻土稳定的关键。路基施工前必须预先做好临时排水系统，并将临时排水和永久性排水系统统筹考虑，以减少对施工地段地表的破坏，保护好多年冻土环境。
技术措施五：针对多年冻土区工程地质条件的复杂性，在路基工程开工前，应做好冻土工程地质资料的核对工作。高含冰量多年冻土分布以及不良冻土现象分布地段，采取利用通风路基技术，加设保温盲沟，加设防水保温护道，铺设土工格栅等措施来保障路基稳定。
通风路基是采取在路堤基底用重型压路机压实后，直接在基底面上埋设钢筋混凝土通风管或码砌1m厚无风化片石，最后在钢筋混凝土通风管或码砌片石顶上封一层过渡垫层，然后再进行正常路基填土的施工工艺施工的路基。其防止热融的原理是利用的通风对流作用，将填土产生的热量或外界引发的各种热量尽快散失，以便降低对基底的热干扰，防止基底因热融而下沉。
同时应对少冰、多冰冻土分布地段应重点进行检查，检查是否有高含冰量多年冻土存在以及高含冰量多年冻土的类型及分布，以便进一步采取保证路基稳定的工程措施。少冰、多冰冻土路堑中有高含冰量冻土分布时，若高含冰量冻土分布较小，可采用局部挖除，用融化的少冰、多冰冻土回填的压实方法处理。边坡和基底挖除深度均应为少冰、多冰冻土天然上限的1.5倍。当高含冰冻土分布长度较大时，则邀请设计院进行变更处理。
技术措施六：在铁路通过热融滑塌分布地段时，首先应根据热融滑塌的发育阶段，铁路路基的通过位置，采用恰当的方法对热融滑塌进行整治，防止热融滑塌继续发展，而后采用合理的方法对基底进行处理，处理的原则是保持厚层地下水或高含水量冻土活动层的热平衡状态，严禁在热融滑塌分布地段开挖排水沟，因为排水沟的开挖减小了活动层的热阻，破坏了原有的地表热平衡，这将引起厚层地下冰的融化，使地面产生热融下沉，甚至形成热融或引起新的热融滑塌。热融滑塌分布地段的排水采用挡水埝，将地表水挡住顺坡排除。
技术措施七：为了清除不均匀冻胀，在填料方面应选择质地均匀，冻胀性较少的填料，并在施工中作好不同冻胀填料的过渡，防止出现冻土等不均匀冻胀。针对青藏高原冻结期较长的特点，路堤填料应采用冻胀敏感性小的粗颗粒或卵砾石土。
技术措施八：高含冰量冻土路堑爆破开挖时，断面应尽量做到不要欠挖，因为欠挖对补爆挖欠非常不利，而且往往造成较多超挖；另一方面，断面欠挖处理往往耽误较多时间，影响施工进度；而从边坡基底换填厚度考虑，超挖一点，保证层厚度稍厚一点，对保护多年冻土很有好处，所以从加快施工进度，确保保温层厚度出发，高含冰多年冻土路堑爆破开挖时，断面尺寸宁超勿欠。
高含冰量冻土路堑在9月和5月开挖时，因气温较高，应备好临时隔热材料，加强临时隔热防护，减少对多年冻土的热干扰。路堑开挖时要先阴坡后阳坡。边坡换填时，要先阳坡后阴坡。
技术措施九：路堤填筑压实按照“三阶段，四区段，八流程”施工工艺组织施工仍然实用。路基基床施工仍然按照“验收基下承层区段，填筑区段，摊铺碾压区段，检测修整区段”四区段工艺流程组织施工。
五、结束语：
以上是我对青藏高原多年冻土区路基施工的几点粗浅认识，在现实路基施工中还会遇见各种各样的新问题，只有不断总结经验，认真分析出现的问题，而后采取相应措施，才能使冻土路基施工技术日甄完善，才能确保青藏铁路安全，快速，高效的建设完成。

二00三年十月二十一日