简述适用于冻土病害的片石通风路基施工工艺方法

简述适用于冻土病害的片石通风路基施工工艺方法

刘玉双

黑龙江畅捷桥梁隧道工程有限公司150001

摘要：冻土病害表现为不均匀沉陷、翻浆，局部雪融水造成水毁、路基鼓胀、开裂等。我国东北及内蒙地区多有此种病害。现将冻土病害路基施工原理及工艺做简要介绍。

关键词：冻土病害；片块石填筑路基；片石通风路基；施工

一、片石通风路基工艺原理及作用

片石通风路基，即采用片石做冻土路基。其原理是利用片石的多孔性，空气自然对流原理，即气体流过碎石壁面时，由于气体和碎石表面的温度差所导致的热量交换现象。碎石或片石堆积体以其较大的空隙率和较强的自由对流，在寒季由于气温低于路基体内温度，形成路基外密度大的冷空气不断置换路基内密度小的热空气，不断发生冷量交换。在暖季由于气温高于路基体内温度，抑制了对流热传导作用，产生热量屏蔽，有利于保护多年冻土，保持多年冻土上限稳定或促使多年冻土上限上升，从而达到保护冻土，保持路基稳定性的作用。

块石路堤在气温波动条件下具有热二极管效应和自然对流降温效应，随时间累加而弥补因施工等造成冻土条件的改变，甚至能使其恢复到自然状态。因此，碎石、块片石通风路堤对多年冻土具有很好的保护作用，是一种利用自然冷能保护多年冻土的廉价材料。

碎石、块石路基为地下水外溢提供了通道，使地下水可以排离路基，保持了路基的水稳定性。填石路基孔隙率大，并有较强的自由对流使得冬夏冷热空气由于密度等差异而不断发生冷量交换和热量屏蔽，有利于保护多年冻土也有利于路基的热稳定性。

二、施工工艺流程及操作要点

1、施工工艺流程

地基处理——运料上路——人工码砌1.5m边坡范围——路基内堆料——挖掘机整平——25吨以上压路机碾压。

2、石料要求

片石、块石不得粘附土质，且最小边长大于20cm，长细比小于3。

3、操作要点

1）地表处理平整，严禁扰动冻土层。

2）填料一定要满足片块石路基填筑要求，填筑片（块）石最小边长大于20cm，长细比小于3。

3）人工码砌1.5m边反坡范围路基，错缝码砌，边坡平整。

4）25吨以上压路机碾压，严格控制碾压遍数，坚硬岩石一般为7-8遍后，沉降量基本为零。

三、片石通风路基质量控制要点

1、粒径的选择

要达到良好的对流效果，碎石路基中孔隙率是一个关键参数。为使碎石孔隙率保持在一定范围，防止施工期间将碎石碾压粉碎，压碎值也是一个关键参数。

为充分利用自然对流机制，应采用单一粒径的碎石铺设路基，不应采用不同粒径的混合结构。当采用碎石料作为路基填料时，单一粒径的碎石试样的降温效果以粒径4_6cm为最佳、6-8cm及lO_l5cm次之、2_4cm较差，片、块石料填作为路基填料时，片、块石最小边长宜大于l5cm且不大于30cm，且长细比小于3。

2、碎、块石层的铺筑厚度

作为多孔介质的碎、块石路基，其中的对流换热是由于气体和碎、块石表面的温度差所导致的热量交换现象。对流换热中，气体与碎石壁面必须直接接触，且导热和对流同时起作用。气体流动是由外部动力源引起的强制对流换热和温度差异造成其中气体的密度差引起的自然对流换热。导热、强制对流投热和自然对流换热这三种机理可能同时存在。施工中，应该采取了整体铺筑片（块）石厚度130cm和铺筑碎石厚度20cm的结构为宜。

3、碎、块石层的铺筑位置

从强化自然对流传热机制的角度出发，实际寒区路堤的碎石层铺设方式采用单一结构要比复合结构和混合结构都好。碎石铺于上层的试样温度差异比碎石铺于下层的试样温度差异略大，说明碎石铺于上层的试样自然对流传热效应优于碎石铺于下层的试祥。这是由于铺设于试样上部的碎石表面温度波动要大于铺设于试样下部的碎石表面温度波动。原地表经平整碾压后，路基两侧边坡1.5m范围内人工码砌，中间铺筑1.3m厚度片（块）石，挖掘机整平，25吨以上压路机碾压，观察沉降量不大于3mm后，铺筑20cm厚碎石层。

四、施工特点

1、机具设备简单、易于操作、便于管理。

2、施工周期长、施工效果明显。

3、施工工艺流程简单，操作性强。

4、施工成本较高，利于解决高原多年冻土病害。

结束语

我公司2005年在内蒙根河施工的阿根项目，路基冻融、翻浆陷车严重，我们根据沿线具体情况和积累的技术资料，制定了科学、严谨、可行的施工方案，采取了将全线饱冰冻土路段填筑片块石通风路基的处治措施，按标准填筑压实进行处理的科学施工方案，该种路基通过实际通车检验，至今该段路基稳定，未发生冻土所产生的各种病害现象。