任務(wù)五多年凍土及季節(jié)性凍土地區(qū)路基施工課件講解

路基工程施工通過本工作任務(wù)的學(xué)習(xí)與具體實施，學(xué)生應(yīng)學(xué)會下列知識：（1）敘述凍土的特點、分布、常用的工程處理措施；（2）知道凍土路基的特點與工程危害，處理方案的適用條件和施工工藝；（3）分析凍土的力學(xué)指標(biāo)，選擇合適的處理措施。應(yīng)掌握下列技能：（1）會根據(jù)公路路基施工技術(shù)規(guī)范，完成凍土路基處理施工技術(shù)作業(yè)；（2）會選擇適當(dāng)?shù)奶幚泶胧幹剖┕すに嚵鞒?。（一）多年凍土概?、多年凍土的定義及特性凡是土溫等于或低于0℃，且含有冰的土（石）稱為凍土，這種狀態(tài)保持三年或三年以上者，稱為多年凍土。主要集中于我國東北大、小興安嶺和青藏高原。如圖2-5-1所示。圖2-5-1多年凍土地區(qū)（1）多年凍土上下限及凍土厚度。在多年凍土地區(qū)，地表以下的一定深度內(nèi)，每年夏季融化，冬季凍結(jié)，該層成為季節(jié)融化層。在該深度以下的土，則終年處于凍結(jié)狀態(tài)，稱為多年凍土。這一深度成為季節(jié)融化層底板或多年凍土上限。從地表到達這一深度的距離即為季節(jié)融化層厚度或多年凍土上限的埋深。多年凍土層的底部稱作多年凍土下限，下限處的地溫值為0℃，下限以上為多年凍土，以下為融土。上限和下限之間的距離稱為多年凍土厚度。工作任務(wù)五多年凍土及季節(jié)性凍土地區(qū)路基施工（六）路基填料要求在鹽漬土地區(qū)施工時，路基填料應(yīng)符合下列要求。1、路基填料的含鹽量不得超過表2-4-4的規(guī)定，不得夾有鹽塊和其他雜物。2、在內(nèi)陸盆地干旱地區(qū)，如當(dāng)?shù)責(zé)o其他適用的填料，需用易溶鹽含量超過規(guī)定值的土、礫等作填料時，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂?、水文地質(zhì)等條件，通過試驗決定填筑應(yīng)采取的措施。多年凍土厚度是多年凍土的重要標(biāo)志之一，它反映著凍土的發(fā)育程度。凍土層的厚度對評價建筑物地層基礎(chǔ)設(shè)計不可缺少的依據(jù)。多年凍土薄的在10m以下，最厚的多年凍土在大小興安嶺，可超過100m。工作任務(wù)五多年凍土及季節(jié)性凍土地區(qū)路基施工（2）多年凍土分類1）多年凍土按含冰量分類，可分為少冰凍土、多冰凍土、富冰涼土、飽冰凍土和含土冰凍層五類，見表2-5-1所示。表2-5-1凍土的描述定名和融沉性等級分類工作任務(wù)五多年凍土及季節(jié)性凍土地區(qū)路基施工2）按凍土的成因分為：①后生凍土層。土層堆積后形成的，特點是含冰量少，多為整體結(jié)構(gòu)或?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)，具裂隙冰；②共生凍土層。與堆積土害融沉層同時形成的，特點是含冰量多，多為層狀或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。（3）多年凍土上限的類別及用途多年凍土上限有天然上限和人為上限兩種。2、多年凍土的力學(xué)性質(zhì)（1）荷載強度1）瞬時荷載強度。2）長期荷載強度。3）凍土融化強度。工作任務(wù)五多年凍土及季節(jié)性凍土地區(qū)路基施工（2）凍土的壓縮性質(zhì)多年凍土在短期荷載作用下，壓縮性很低，類似巖石，一般不計變形，但在長期荷載作用下，尤其是在-0.1～0.5度的溫度下，壓縮變形相當(dāng)大。融陷變形一部分與壓力有關(guān)，一部分與壓力無關(guān)，凍土構(gòu)造及腐殖質(zhì)含量對融化下沉系數(shù)有很大影響。（3）凍土的流變性流變是凍土強度的主要特征，包括蠕變和松弛兩個方面。蠕變是不變壓力作用下變形隨時間而發(fā)展，當(dāng)荷載不超過持久強度時，變形逐漸衰減，趨于穩(wěn)定，一般荷載超過持久強度，便出現(xiàn)塑-粘性流動，荷載越大，變形速率越大。工作任務(wù)五多年凍土及季節(jié)性凍土地區(qū)路基施工松弛是指在固定條件下，壓力隨時間衰減。（4）凍土的凍脹與沉陷凍土融化的沉陷，分為熱力沉陷和壓實沉陷。膠結(jié)冰融化為水使凍土的物理力學(xué)性質(zhì)發(fā)生明顯變化，使得體積收縮和空隙率減少，產(chǎn)生不均勻沉陷。3、多年凍土地區(qū)公路路基的主要病害（1）融沉（2）凍脹和翻漿工作任務(wù)五多年凍土及季節(jié)性凍土地區(qū)路基施工（二）季節(jié)性凍土概述季節(jié)性凍融地區(qū)的路基在冰凍過程中，土中的水分不斷地向上移動，使路基上部的水分含量大大增加。春融季節(jié)，由于土基含水率過多，強度急劇降低，再加上行車的作用，路面會發(fā)生彈簧、裂縫、鼓包、冒泥等現(xiàn)象，行車翻漿，主要發(fā)生在我國北方各省及南方的季節(jié)性冰凍地區(qū)。翻漿的發(fā)生，不僅會破壞路面，妨礙行車，嚴重的還會中斷交通。因此，在翻漿地區(qū)修筑公路，對水文及水文地質(zhì)不良地段，要注意詳細調(diào)查沿線地面水、地下水、路基土和筑路材料的情況，以便采取相應(yīng)的處理措施。工作任務(wù)五多年凍土及季節(jié)性凍土地區(qū)路基施工翻漿是季節(jié)性凍融地區(qū)的主要路基病害，如圖2-5-2。圖2-5-2翻漿工作任務(wù)五多年凍土及季節(jié)性凍土地區(qū)路基施工1、翻漿發(fā)生的過程及其影響因素（1）翻漿發(fā)生的過程，如圖2-5-3所示。地處平原地帶，地下水位高，排水不暢，特別是土質(zhì)情況表層為粉性土，下層為透水性差的粘性土地段較多，并且年凍結(jié)時間長，初凍時冷暖交替，促使了負溫作用下的水分聚流，翻漿道路段在同季節(jié)有著不同的變化過程。1）秋季2）冬季3）春季4）夏季工作任務(wù)五多年凍土及季節(jié)性凍土地區(qū)路基施工圖2-5-3翻漿發(fā)生的過程工作任務(wù)五多年凍土及季節(jié)性凍土地區(qū)路基施工（2）影響道路翻漿的因素影響公路翻漿的主要因素有土質(zhì)、溫度、水分、路面結(jié)構(gòu)與行車荷載等。其中，土質(zhì)、密度、水是形成翻漿的三個自然因素，三者同時作用，才能形成翻漿。土質(zhì)溫度水分路面結(jié)構(gòu)行車荷載工作任務(wù)五多年凍土及季節(jié)性凍土地區(qū)路基施工（一）多年凍土地區(qū)路基施工1、資料收集多年凍土地區(qū)有關(guān)資料的收集，是路基施工前的一項關(guān)鍵性工作。只有對多年凍土地區(qū)氣象資料、地質(zhì)資料及凍土的物理力學(xué)性質(zhì)資料等，在施工中進行綜合考慮，采用切實可行的技術(shù)措施，才能確保工程質(zhì)量。工作任務(wù)五多年凍土及季節(jié)性凍土地區(qū)路基施工2、路堤施工（1）填料選擇路堤填料宜選用保溫、隔水性能均較好的填料，嚴禁使用塑性指數(shù)大于12，液限大于32%的細粒土和富含腐植質(zhì)的土及凍土。高含冰的土不宜用于路基填料。采用粘性土或透水性不良土填筑路堤時，應(yīng)控制土的含水率，碾壓時含水率控制在最佳含水率±2個百分點范圍內(nèi)。工作任務(wù)五多年凍土及季節(jié)性凍土地區(qū)路基施工通過熱融湖（塘）的路堤，水下部分必須用透水性良好的填料填筑，填筑高度應(yīng)高于最高水位0.5m以上。靠近基底部分有飽冰凍土層且有可能融化時，宜設(shè)保溫護道和護腳。應(yīng)根據(jù)設(shè)計要求采用土工格柵等技術(shù)措施，增加路基整體性和強度。路基填筑應(yīng)分層碾壓，壓實度應(yīng)符合規(guī)范規(guī)定。（2）基底處理基底處理要根據(jù)凍土路基工程特點、季節(jié)融化層厚度和多年凍土層含水率、基底地面橫坡坡度、路堤填土高度等采用相應(yīng)的施工方法與措施進行處理。工作任務(wù)五多年凍土及季節(jié)性凍土地區(qū)路基施工與措施進行處理。開工前先核對設(shè)計文件、搜集相關(guān)凍土的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)資料，了解季節(jié)融化層的巖性成份、厚度、多年凍土的類別、地表植被覆蓋情況及凍土層上水的發(fā)育程度等，并按設(shè)計要求進行補充勘察。其次，根據(jù)永久性的平面和高程控制點，在施工范圍內(nèi)全面恢復(fù)中線，測定處理邊界范圍。1）低含冰量凍土分布地段路堤基底處理2）高含冰量凍土分布地段路堤基底處理工作任務(wù)五多年凍土及季節(jié)性凍土地區(qū)路基施工（3）路堤最小填土高度。保護多年凍土上限不下降的最小高度H1，按式2-5-1計算：H1=Hd-Ho式2-5-1式中：H1——從天然底面算起的填土高度，m；若其數(shù)值小于表2-5-2所列數(shù)值時，則采用表中數(shù)值；工作任務(wù)五多年凍土及季節(jié)性凍土地區(qū)路基施工Hd——保溫厚度，m；Ho——將上限深度換算成保溫材料時的當(dāng)量厚度，m。防治翻漿和凍脹的最小填土高度H2可根據(jù)當(dāng)?shù)匾延械墓氛{(diào)查資料確定。表2-5-2有水浸時的邊坡值工作任務(wù)五多年凍土及季節(jié)性凍土地區(qū)路基施工飽冰凍土及含土冰層地段路堤。當(dāng)全用粗顆粒土填筑路堤，其填土高度不能滿足H1的要求時，可在路堤下部換填一層細粒土，細粒土的厚度一般不小于1.0m，以便使核算的填土高度大于或等于最小填土高度H1。3、路塹施工（1）施工準(zhǔn)備凍土路塹施工前，要做好以下施工準(zhǔn)備工作：工作任務(wù)五多年凍土及季節(jié)性凍土地區(qū)路基施工首先要核對設(shè)計文件，編制實施性施工組織設(shè)計及網(wǎng)絡(luò)施工計劃，重點是減少多年凍土暴露時間，防止多年凍土融化，其次要合理選擇施工季節(jié)。高含冰量凍土分布地段路塹宜在寒季進行開挖，在暖季早期完成基底、邊坡的換填和隔熱處理以及坡面修整處理。路基面平整以及塹內(nèi)排水系統(tǒng)的修建可在暖季進行。低含冰量凍土分布地段路塹及石質(zhì)凍土路塹在寒、暖季節(jié)均可施工。路塹開挖前要正確標(biāo)出邊界線，按設(shè)計要求做好塹頂排水系統(tǒng)及土石方施工臨時排水系統(tǒng)，防止地表水和凍結(jié)層上水流入路塹。工作任務(wù)五多年凍土及季節(jié)性凍土地區(qū)路基施工選擇好棄土場地，按多年凍土環(huán)境保護要求修建施工便道，廢棄土石方不得在塹頂堆放。對于高含冰量多年凍土分布地段路塹開挖前，要備好臨時保溫和遮陽材料，以便開挖后及時做好臨時防護，防止多年凍土大量融化，影響凍土地基的穩(wěn)定性和施工。做好凍土（巖）爆破設(shè)計，報請甲方和監(jiān)理工程師批準(zhǔn)。工作任務(wù)五多年凍土及季節(jié)性凍土地區(qū)路基施工（2）施工方法少冰凍土、多冰凍土、軟巖和風(fēng)化巖石，首先選用機械開挖。機械無法開挖時，采用爆破作業(yè)法開挖。機械開挖采用大馬力推土機加松土器、挖掘機并輔以人工配合。爆破開挖采用淺孔、深孔和深孔藥壺松動爆破，邊坡采用預(yù)裂爆破，基床采用光面爆破。根據(jù)運距采用推土機推運或自卸汽車運輸。凍土路塹采用全斷面分層分段開挖方法施工。工作任務(wù)五多年凍土及季節(jié)性凍土地區(qū)路基施工對于高含冰量凍土路塹要視路塹長度分段施工，開挖一段，成型一段，加固防護一段。分段長度可根據(jù)多年凍土的工程地質(zhì)條件和施工力量來確定，以路塹多年凍土暴露時間最短為原則。爆破開挖路塹時，要根據(jù)多年凍土巖性成份、結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征、邊坡高度選擇適當(dāng)?shù)谋品椒ā１品椒ǖ倪x擇原則要以保持基床、邊坡和塹頂山體穩(wěn)定，不受松動，爆破出的坡面平順，底板平整為原則。工作任務(wù)五多年凍土及季節(jié)性凍土地區(qū)路基施工（3）施工工藝凍土路塹施工工藝流程見如圖2-5-4所示。工作任務(wù)五多年凍土及季節(jié)性凍土地區(qū)路基施工工作任務(wù)五多年凍土及季節(jié)性凍土地區(qū)路基施工4、多年凍土地區(qū)路基施工注意事項（1）現(xiàn)場施工凍土路基時，應(yīng)首先遵守設(shè)計說明書中的要求進行施工。（2）施工前應(yīng)核查沿線凍土分布、類型、凍土上限、地表水及其它不良凍土地質(zhì)現(xiàn)象。（3）在多年凍土地區(qū)修筑路基應(yīng)根據(jù)設(shè)計要求按下列原則安排施工：1）保持地基的熱狀態(tài)；2）保護地表覆蓋層和植被；工作任務(wù)五多年凍土及季節(jié)性凍土地區(qū)路基施工3）取土以及挖取草皮和臨時運輸便道的位置應(yīng)在路堤坡腳或塹頂20m以外，地面坡陡于10°時，不允許在下側(cè)取土；4）充分作好施工準(zhǔn)備，排水設(shè)施力求在適宜季節(jié)中配套完成。（4）富冰凍土、飽冰凍土和含土冰層以及有冰丘、冰椎、凍土沼澤、熱融滑坍、熱融湖（塘）等不良地質(zhì)地段的路基應(yīng)按個別設(shè)計施工。（5）保溫護道的填料、材料應(yīng)分別堆置。護道墊層與路堤本體墊層使用相同填料時，應(yīng)連接一起填筑壓實。（6）富冰凍土、飽冰凍土或含土冰層地段路堤施工尚應(yīng)遵守下列規(guī)定：工作任務(wù)五多年凍土及季節(jié)性凍土地區(qū)路基施工1）各種施工機械和車輛不得沿路堤基底與排水溝之間地帶行駛，并盡量少設(shè)穿行通道，保持地表平順完整。2）暖季中修筑不需處理基底的低路堤時，應(yīng)在最大融化季節(jié)前一次填筑完成。（7）在富冰凍土、飽冰凍土或含土冰層地段，當(dāng)路塹按保護凍土原則設(shè)計時：施工宜在寒季；如需在暖季施工，應(yīng)采取臨時保溫措施；所有換填、保溫、防護、排水等設(shè)施均宜在春融前完成；不得在雨季施工。（8）多冰凍土路基施工必須防止地表水流入或滲入基底和邊坡。在冰丘、冰椎地段，應(yīng)特別注意地下水的活動變化，防止危及路基，造成病害。工作任務(wù)五多年凍土及季節(jié)性凍土地區(qū)路基施工（二）季節(jié)性凍融翻漿地區(qū)路基施工1、翻漿的防治（1）做好路基排水，提高路基高度這種方法可以防止地面水或地下水浸入路基，保證路基干燥。減少凍結(jié)時水分聚流的來源，增大聚流途徑。這種措施效果顯著簡便易行也比較經(jīng)濟。（2）換土地區(qū)地下水位高，表層多為粉性土質(zhì)。針對這種特性在修筑道路時，采用水穩(wěn)定性好、冰凍穩(wěn)定性好、強度高的粗顆料土換填路基上部，可以提高強度和穩(wěn)定性。（3）改善路基結(jié)構(gòu)常用石灰土、