重冰冻地区高地下水位低填浅挖路段路基施工技术研究

重冰冻地区高地下水位低填浅挖路段路基施工技术研究

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中交第二公路工程局有限公司

摘要：作为一项新型的施工工艺，低填浅路堑在提高道路地基的稳定性和承载力、提高施工质量和效率上都有着很大的优越性。为此，本文借助长春经济圈环线高速公路农安至九台段、双阳至伊通段建设工程SG01标GQ01项目开展研究。通过现场勘察、数据分析及工程实践，专门提出了适用于该地区的路基施工关键技术，包括地基处理、排水系统设计、填料选择与填筑工艺、以及防冻融措施等，旨在为类似工程提供了参考。

关键词：重冰冻地区；高地下水位；低填浅挖；路基碎石土施工技术

引言

长春经济圈内的环形公路是我国长春地区交通运输网络中不可或缺的一环，深冻结区深埋深基坑开挖条件下，路基容易发生冻胀融沉，造成路面不平、开裂甚至坍塌等病害，对道路的安全性造成极大威胁。通过对其构造工艺的研究，可以减少此类裂缝的产生，从而达到改善路面稳定、安全的目的。通过对其进行深度研究，能够建立起一种规范化的施工程序，给建设者们提供清晰的作业指导，从而降低了在施工中的盲目性和错误，提高了工程质量。但在寒区，高埋深、浅填、深开挖条件下，地基稳定性差、填料选取困难等问题亟待解决。

1依托工程概况

该项目位于吉林省中部台地平原区，地形平缓，但面临极端气候条件，如长冬短夏、温差大、降水多。此外，丰富的地下水位和活跃的水文活动增加了路基施工难度，尤其是处理不良地质成为关键控制点。公路路基常遇的质量问题包括“弹簧”现象、沉降及冻土区特有的病害。为防止地基不均匀沉降，确保道路安全，需强化地基强度与稳定性。对于季节冻土区，采取换填、排水和防冻等措施至关重要，以防止路基失稳，保障行车安全。

2 高地下水位低填浅挖路段路基施工技术要点

2.1换填处治

1）湿陷性黄土：在传统的压实工艺下，通常要采用强夯和冲击碾压等措施来进行处理，也可以采用注浆的方式来处理。尤其是在填高小于路面+地基的情况下，要进行换填处治，必要时还要添加一层防水材料，以确保公路的安全。

2）膨胀土：在建设过程中，要先加固好保护层，然后用石灰加固弱膨胀土，中到强烈膨胀土要超挖回填，并覆盖防渗土工布。针对中国雨水充沛的区域，建议在下路堤上部在路堤底部设阻水层，以减少路堤填方路堤的冲击，以减少对路堤填筑造成的冲击。

3）松散土：在有可能的情况下，应选择强力锤或者是撞击碾压来处理，并且在路堤换填之后，应该在路堤上铺上土工格栅之类的土工物质来调整地基的不均匀沉陷和地基的强度。

4）软基：通过在路基两边沟道下方设截水盲沟，对其受影响区域进行开挖、换填处理，并在路床区加双层加筋网，以增强路基的稳定与强度。当软弱土层厚度很大，且有很大的沉陷时，可以用轻量化的物质如泡沫轻质土或 EPS轻质泡沫材料作等量的置换。

5）岩质基底：在中-弱风化硬岩或坚硬岩石地基上，底部平整可使用具有良好特性的砂砾料或卵石层；在强风化层基础上，应采取开挖、换填等方法处理路基面。

2.2针对不同施工部位，宜选择合适的施工季节

其中，冻土区地表长期处于空气与光照条件之下，其热力状况被显著扰动，导致高含冰量冻土区的融解，导致工程建设难以继续，因此，高含冰量多年冻土区应尽量避开严寒期，既不会消融，又能降低多年冻土区的气温。基底及边坡换填宜在暖池期前期进行，此时回填回量不大，且对边坡及基底的高温扰动也不大。

考虑到高温、高含冰率的多年冻土区路基应选择在暖期初期进行，此时，由于冻结土层中的活动层还没有全部消融，能够保证路基的稳定性。

2.3完善落实地质资料的核对工作

针对高含冰量多年冻土区和存在不利冻土区，采用通风式路基、增设防水隔热护道、铺设土工格栅等方法，保证了该地区的路基稳定性。采用在路堤基底用重型压路机碾压后，将钢筋混凝土通气管道或者码砌1米厚的无风化片石，在地基底部直接埋入，并在其上面覆盖一层过渡垫层，接着按照常规的地基填充方式，进行地基的施工。其防热机理为：采用空气-对流效应，使回填层内或外部引起的各类热能在最短时间内迅速逸出，从而减小墙体对基础的热扰动，避免基础由于高温融化引起的沉陷。在此基础上，针对低冰、多冰冻土区，开展高含冰率、高含冰率、高含冰率冻土的种类和空间分布规律等方面的研究，为保障公路的稳定性提供科学依据。在少冰多冰公路堑路堑中存在高冰含量的冻土区，如果高含冰多年冻土区的面积不大，则可采取部分开挖，并以少冰多冰的多层冻结土作为填料进行压密。在少冰多冰条件下，基坑开挖的深度应该是自然上限的1.5倍。对于高含冰量的冻土区，建议设计单位修改。

2.4公路路基低填施工

2.4.1施工准备

首先，对碎石土材料进行严格筛选，确保碎石粒径在2mm至63mm之间，且粒径级配符合CBR（加州承载比）试验要求的曲线，一般情况下，砾石中0.075毫米以下的粒径应为5%，以便具有较好的渗透性能和较高的强度。与此同时，对路基基础进行彻底清理，移除杂草、树根等杂物，确保基础表面无浮土，清理深度一般不低于

30cm。排水系统设置方面，根据地下水位情况，在路基两侧设置纵向排水沟，沟底宽度不小于0.5m，深度根据地下水位确定，一般不低于1m，以确保路基在施工过程中不受积水影响。

2.4.2碎石土摊铺

在整个工程中，铺装材料是一个非常重要的步骤，它的质量对整个道路的使用状况有很大的影响。依据准确的施工方案，采用全站仪准确绘制出路堤中线、边线，并按10 m布设一根控制柱，为摊铺施工提供准确参考，保证了施工过程的顺利进行。

为了确保各层的碾压均匀，必须采取多层次的铺筑法。通常情况下，各层的土层厚度为30 cm，这个数据是不确定的，可以依据现场的压路机特性和碾压特性进行调整。采用自卸车将砂石、泥土等物料运到工地后，先用推土机对其进行预推平整，使其成为疏松层。随后，一台平整机出现，开始对地面进行更加细致的平整，直到将地面上的砂砾均匀度精确到±1.5 cm。

2.4.3碎石土含水率调整与混合

在实际工程中，必须在摊铺结束后，马上采用乙醇燃烧方法对其进行快速测定。还需要根据检测结果，若含水率低于最优含水率（一般为5%~7%，具体根据试验确定），则需采用洒水车均匀洒水补充；当水分含量较高时，可采取干燥或翻动的方法来减少水分。将其调节到最佳含水量后，再用路拌混合器将其完全拌和，搅拌深度需达到碎石土厚度的2/3以上，且搅拌次数不少于2遍，以确保碎石、细粒土及掺合料混合均匀。混合后的碎石土应具有良好的和易性和稳定性，为后续压实工作创造有利条件。

2.4.4路基整平与压实

在碎石土混合均匀且含水率适宜后，进入路基的整平与压实阶段。首先，使用平地机对碎石土表面进行最终整平，确保平整度控制在±1cm以内。然后开展压实工作。在初始压力下，由静态压路机以1.5-2千米/小时的转速均匀推进，对破碎土预紧；在复压过程中，更换为以2-4公里/小时的高速、低幅度振动压路机，其震动频率为25-30 Hz，幅值为0.5-1.0毫米，按碎屑土压实曲线计算，通常不低于4次；终压时再次采用静力压路机进行收光处理，消除轮迹和表面裂纹。压实过程中应严格控制压实速度、遍数和重叠宽度（一般为轮宽的1/3~1/2）。

2.4.5质量检测与验收

在质量检测与验收环节，在严寒地区，深埋深埋浅埋公路的建设中，其重要性是显而易见的。为了保证各项技术参数均能满足设计和工业标准，必须对其进行详细的测试。

在施工过程中，要对施工过程中的原料质量进行复查，对施工过程中的主要过程控制点进行监控，对完工后的质量进行全方位的检查。针对路堤填料，必须对其含水量、级配等主要性能参数进行检测，以保证其性能符合设计要求。采用超声波、雷达等现代无损检测手段，实现对路堤内结构完整性的无损检测，以实现病害早期检测和治理。在竣工验收时，由设计、施工、监理和业主组成的联合验收专家组，严格执行验收规范及规程。在施工现场检查时，要注意路基的平面、横坡、纵坡等几何参数满足设计的需要，路基的排水设施是否通畅、高效。同时，认真核对试验资料及工程纪录，保证各项测试指标都符合要求，不弄虚作假。同时，要完善施工过程中的质量溯源和问责制度，以保证项目的长远发展。对检验和验收中出现的质量问题，要追本溯源，确定相关责任人，按照法律法规予以处置。此外，还要强化对建筑工人进行品质观念的教育与训练，使整体建筑队伍的品质管理能力得以提高，从而为项目的高品质、高效率提供强有力的保证。

3施工过程中的注意事项

3.1 路面承载力

由于这类路基的地基土结构相对松散，力学性能较弱，直接影响了其承载性能，这对后续施工设备的进场作业及整个工程的安全性构成了潜在威胁。

在工程建设中，除自然基础本身存在的一些问题，如降雨和地下水位变化等，也是影响其稳定性的重要原因。在此基础上，采用新型的土体替代已有的软土，能够大幅度提高基础承载力与稳定性。在此过程中，采用强夯、碾压等机械方法对其进行夯实，使其压实度及承载力得到明显提高，保证40 MPa以上的设计指标，为以后的工程建设奠定良好的基础。同时，要加大对地基的监控和测试力度，对地基的承载力进行再测，以便对存在的隐患进行及时的检查和治理。通过采取上述技术手段，将低填浅埋路堤建设的危险性降到最低，从而改善了工程的质量，保证了道路的长期服役。

3.2 地下水位

尽管低填方和浅埋法开挖的基坑开挖深度不大，但仍然要关注地下水埋深问题，当工程场地的地下水超过一定值时，极易发生土体受水冲蚀，进而引起地基的变形，进而引起道路的沉陷，从而引起一系列的安全隐患。为此，在采用低填浅埋路堤的施工工艺前，必须结合地区水文条件和气候条件，进行合理的布置，以便将地下水引入到渗滤装置中，减少对地基的侵蚀。此外，还应在路堤下部设隔热层和排水层，以便在地下水位上涨时，将其排放至其它地区，并防止地下水进入路堤下部，提高地基的安全和使用性能。

3.3 冻深影响

在寒区，由于采用了浅埋式和浅埋式的方法，使得其在寒区更易受到冻结作用。当路堤处于冻土区时，土体中的水将发生冻结，从而引起整个路堤的膨胀。未来一年气温上升，路基中的冰雪将逐渐消融，在膨胀与收缩的共同作用下，极易导致路基开裂，从而对其使用性质产生不利影响。所以，在建设过程中，要将地基划分为多个板块，在各板块之间的衔接部位，选用适当的填塞剂，这样就可以减少由于热胀冷缩而造成的地基特性受到的冲击，从而确保了道路建设的质量。

4低填浅挖路段路基施工技术研究的展望

随着交通基础设施建设的持续推进，特别是在地质条件复杂、地下水位较高的地区，低填浅挖路段的路基施工问题愈发凸显其重要性。这类路段的施工不仅要确保路基的稳定性和耐久性，还要充分考虑地下水位对路基施工的影响。因此，对高地下水位低填浅挖路段路基施工技术的研究，不仅具有现实意义，而且对未来交通基础设施的建设具有重要的指导意义。

4.1材料研究与优化

在高地下水位低填浅挖路段路基的建设中，填料的选用及处治是至关重要的，直接关系到公路的稳定与耐久。所以，在今后的研究和改进中还需要不断深入。一方面，针对高原地下水条件，主动发掘和开发具有高强度、高稳定性和抗水性能的新型高强度、高稳定性复合材料，从本质上提高其抗水和承载性能。同时，强化已有填料的改良方法，采用物理化学方法提高其抗水、抗渗及耐久能力，以保证其在复杂的地下水环境中仍然具有优良的使用功能。同时，通过对填料的合理配合和施工方法的研究，对各种类型的填料进行科学的混合，使其具有最佳的物理和机械特性，并配合分层填筑和充分压实等先进的施工方法，保证填料之间的紧密连接，形成稳定耐用的路基结构。通过本项目的研究，可以有效提高“高原下深”地区的路基施工品质，提高其服役年限，为我国的社会和经济发展奠定坚实的基础。。

4.2环境保护与可持续发展

环境保护与可持续发展是地下水位低填浅挖路段路基施工中不可忽视的重要方面。相关建设单位需要从环境保护的角度，采取主动、有效的对策，强化环境保护的治理。主要内容有：选择环境友好的建筑设备及材料、优化建筑技术、降低噪音、降低扬尘；建设完善的废水治理体系，保证建筑废水的达标排放；在此基础上，对建筑工人进行环境保护知识的训练，以保证环境保护工作的实施。通过本项目的研究，既可以减少建设工程对生态环境的不利影响，又可以有效地实现对能源的有效回收与回收，从而实现产业的可持续发展。唯有如此，我们方能为后人创造一个更好的生态环境，并保证项目的质量。

4.3风险评估与预警机制

在高地下水位低填浅挖路段的路基施工中，风险评估与预警机制的建立至关重要。其建设过程中所处的环境十分复杂，既有工程地质情况的不确定，又有地下水位波动和气候变化等诸多因素的共同作用，容易造成地下水渗漏、路基沉降和边坡失稳定等灾害。

首先，需要对其进行一次综合的风险评价。这涉及到对工程现场的地质情况的调查，掌握地下水动态和土体的物理、机械特性等。在此基础上，根据已有资料及同类工程的实践，对潜在的潜在危险因素进行了研究，包括：地下水渗透压力、土体剪切强度不够等。采用量化与定性分析相结合的方式，对各种类型的风险进行了预测，并对其产生的影响进行了评价，从而为今后的风险控制奠定了基础。因此，需做好预警体系。中就是建立观测站，对一些重要的参数如地下水位，路基沉降，边坡稳定性等进行实时监测。当探测数据达到预定警报值时，会发出警报，并向相关人员发出警报。而且，应急管理体系必须具有快速反应、准确传达信息的功能，以保证一旦出现突发情况，及时作出反应，避免事故继续蔓延。另外，通过定期的紧急情况演习，加强了建筑工人的应变和协调工作，保证一旦出现危险事故，就可以快速有序地进行处理。

结语

简而言之，文章通过对该地建设工程SG01标GQ01项目中重冰冻地区高地下水位低填浅挖路段路基施工技术的研究，形成了一套适用于该地区的路基碎石土施工关键技术。这种处理方式对于提高基础的稳定性是很有帮助的，可供类似的工程借鉴。今后，我们还将不断深入研究，探讨更加适合各种地质、气象等环境的地基处理方法，为我国快速路的建设做出更大的贡献。

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