中铁某局永冻土层路基施工技术

'永冻土地区公路路基施工技术中铁某局第四工程处2001年9月 目录1、《永冻土地区公路路基施工技术》项目合同；2、《永冻土地区公路路基施工技术》研究报告；3、《永冻土地区公路路基施工技术》测试资料；4、《永冻土地区公路路基施工技术》建设单位意见；5、《永冻土地区公路路基施工技术》主要参考文献。 中铁某局科技开发计划项目合同项目名称：301国道博克图—牙克石段A合同段永冻土地区公路路基施工技术研究负责单位：中铁某局第四工程处项目负责人：起止年限：二OOO年至二OO一年 一、研究现状及简要说明永冻土即多年冻土，在我国，多年冻土主要分布在内蒙古自治区和黑龙江省大小兴安岭一带以及青藏高原和甘肃、新疆高山区。我国冻土力学研究开始于二十世纪六十年代，五十年代初期，道路建筑事业迅速发展，由于技术标准低，没有采用有效的防抗冻措施，致使道路的冻胀翻浆破坏大量出现，严重阻碍交通运输业的发展。人们通过野外道路实际情况调查，因地制宜的采取换填石灰土、粉煤灰土、天然沙砾等方法处理道路的冻胀翻浆，取得了一定成绩。近年来我国也有许多冻土工作者提出各种计算冻深、冻胀量、冻胀力的公式。1885年俄国工程师斯图金伯格提出了冻土水分迁移假说，将冻胀形成同土的毛细管作用相联系。1916-1930年由美国学者泰伯研究出结晶力作用下迁移理论使水分迁移理论向前跨出一大步。美国学者贝斯考提出了冰析出和冻胀的土颗粒“临界尺寸”概念，将地下水、土颗粒性质、毛细管性质综合起来评价土的冻胀情况。1957年美国学者潘纳提出一个假说，认为水冰边界上的吸力和水向生长起来的冰晶的迁移决定于土系的孔隙尺寸，他将土中水分迁移和冰析出、同土的分散程度和孔隙率紧密联系起来。另外，也有一些学者将水分迁移变化、冰析出、土冻胀和冰结锋面的水分冷却、自由能、土水势的变化联系起来，探讨冻胀问题。应该说，现今的研究是试验、理论并举，并都已有了长足的进步，并有相当一部分成果应用于工程实践，但是理论与实践仍未能很好的统一，缺乏相互支持，没有形成完整的永冻土地区路基施工方案，和具体的施工细则。我处承建的301国道博克图至牙克石段二级公路K189+000—K199+000及K201+000—K217+000，全长26.609km，跨越大兴安岭，海拔高度729米至1037米。公路沿线属于温带大陆性气候，年最高气温36.5℃，最低气温—46.7℃，全年无霜期仅有137天，冰冻深度≥3米，最大积雪厚度31厘米。公路地处零星岛状永冻土带，永冻土主要分布在山间谷地、河漫滩、阶地及阴坡植被覆盖地带，在公路里程上体现为K190+000—K204+000以及K210+000—K213+000段内。我处在铁路路基施工中已取得一些经验，高寒地区永冻土公路路基施工在我局尚属首次。通过该工程的建设，总结永冻土地区公路工程的施工方案及冻土地区各种不良地质的处理技术。二、要研究内容及关键技术㈠、永冻土的性质和分类；㈡、保护永冻土的方案和材料；1 ㈢、永冻土路基的沉降情况；㈣、永冻土地区不良地质的处理技术；㈤、永冻土路基的边坡防护；三、达到的目的、技术经济指标及成果形成㈠、通过立项研究，制定科学合理的施工方案，正确指导和控制并掌握永冻土的性质和永冻土路基工程的施工工艺及操作细则，使路基沉降量控制在设计要求范围之内；㈡、总结保护永冻土的方法；㈢、总结减小路基沉降量的措施；㈣、编写“永冻土路基施工工艺和操作细则”；㈤、提供评审文件。四、采取的研究和试验方法㈠、冻土的上限测定；㈡、各路段土（泥炭土、冻土、填料）的各项土工试验；㈢、路基压实度、弯沉试验；㈣、路基沉降观测。五、承担单位及分工中铁某局四处负责全部方案的制定和实施。六、分年度计划安排㈠、2000年5月底前应完成：对永冻土的性质、特征、分类、分布特点及其工程物理力学性质的学习；学习并分析产生永冻土地区路基施工的病害的原因，制定初步措施防止这些病害的发生，并指导具体施工进行处理；对本地区的永冻土分布情况进行现场勘察，确定本合同段内永冻土的分布里程、自然条件、类型及其特点，形成永冻土地区路基的初步施工方案。㈡、2000年6月底前应完成： 通过路基工程的具体施工，验证初步施工方案的合理性，对不足地方及时调整改正，形成较为合理的永冻土地区路基施工方案，并具体指导施工。㈢、2000年7月底前应完成：2 建立健全全线的永冻土路基沉降观测网，并对特殊路段进行常年的沉降观测，并做好原始记录；进一步审查永冻土路基施工方案，对发现的新问题进一步分析解决，形成较为完善的永冻土路基施工细则。㈣、2000年9月底前应完成：用实际施工验证所形成的永冻土路基施工经验和施工细则，对不足部分加以改正或补充；分析总结沉降观测数据，并根据沉降数据随时控制路基施工速度。㈤、2000年10月底前应完成： 对半年来永冻土路基施工技术QC小组活动的过程及成果进行阶段性总结，对半年来施工实践所获得经验教训进行分析；分析总结沉降观测数据，阶段性分析评价路基的稳定性。㈥、2000年11月—2001年6月底前应完成： 学习并制定永冻土地区病害的防治措施，正确分析并处理本合同段内的永冻土和季节性冻土的病害；定期对永冻土地段路基进行沉降观测。㈦、2001年6月—2001年9月底前应完成： 分析总结永冻土路基施工技术成果，形成正确指导永冻土路基工程的施工工艺及施工细则。七、经费预算表科目内容计工资及附加费人员总数折合全时人数材料及加工试验费专业仪器购置费科研业务费外协费管理费总计局资助自筹资金八、年度拨款计划款额2000年2001年年年拨款偿还3 九、主要研究人员名单姓名年龄职务、职称从事专业工作单位研究任务与分工全时率（%）冷冬26孟庆宏30韩广峰28宋立立28赵卫军37陈培海38仲维峰27高有权25张艳秋25尤春颖27张立峰23十、双方签章4 十一、双方权利与义务5 永冻土地区公路路基施工技术研究(研究报告)研究单位：中铁某局四处2001年9月 一、项目的提出永冻土即多年冻土，永冻土的分布一般是受地理纬度和海拔高度控制的。在我国，多年冻土主要分布在内蒙古自治区和黑龙江省大小兴安岭一带以及青藏高原和甘肃、新疆高山区。在永冻土分布地带的公路路基工程属于永冻土层公路路基工程。在永冻土地区，因气候寒冷，土质潮湿，冬春季节路面经常出现冻胀与翻浆等病害。同时，永冻土地区还存在冰锥、冰丘、热融滑坍、热融沉陷等不良地质现象。从永冻土地区修建的一些道路观测资料显示，在该地区修筑的道路，在经过两到三个冻融循环以后易于发生破坏。道路路基土壤在冬季隆起乃至开裂；春季化冻时水份不能及时排出，路基承载力降低，在行车荷载作用下路面发生了弹簧、裂纹、沉陷等破坏。这些直接影响路基的稳定性；破坏了路面的板体性；影响了行车的舒适性；降低了行车速度；增加了车辆磨损，不仅阻碍了交通，而且给当地的经济发展带来了不利影响。因此，寻求解决高寒地区永冻土路基的病害的方法迫在眉睫。这一方面有赖于冻土理论研究的不断进步，同时也必须通过工程实践的不断总结，形成科学合理的永冻土地区路基施工技术，实现理论与实践的良好结合，并相互支持，才能从根本上解决高寒地区永冻土路基的病害的问题。我处承建的301国道博克图至牙克石段二级公路K189+000—K199+000及K201+000—K217+000，属于高纬度岛状多年冻土，在永冻土地区修建路基工程，我处在铁路路基施工中已取得一些经验，高寒地区永冻土公路路基施工在我局尚属首次。对于本标段而言，永冻土引起的路基稳定问题和多种不良地质现象是影响工程质量和工程进度的重要因素，作为工程技术人员，认真研究永冻土地区公路路基施工技术，用科学合理的施工方法指导施工，确保工程质量和工程进度，是我们义不容辞的责任。因此，301国道项目部成立之初，我们就把永冻土地区公路路基施工技术作为我们的研究课题。二、工程概况及特点㈠、工程概况我处承建的301国道博克图至牙克石段二级公路K189+000—K199+000及K201+000—K217+000，全长26.609km，主线除K198+000—K218+100采用山岭重丘二级公路标准，其余采用平原微丘区二级公路标准。路面除K201+400—K205+000段采用水泥混凝土路面外，其余均为沥青混凝土路面。1 ㈡、自然地质概况本工程跨越大兴安岭，海拔高度729米至1037米。公路沿线属于温带大陆性气候，年最高气温36.5℃，最低气温—46.7℃，全年无霜期仅有137天，冰冻深度≥3米，最大积雪厚度31厘米。该段公路地处零星岛状永冻土带，永冻土主要分布在山间谷地、河漫滩、阶地及阴坡植被覆盖地带，在公路里程上体现为K198+000—K204+000以及K210+000—K213+000段内。㈢、工程特点1、本工程路基土石方数量大，线路长；2、路基施工季节短（仅有4—5个月的施工期，期间还有7、8两个月的雨季）；3、季节性冻土层在冬春季节冻融过程中经常引起路面的冻胀与翻浆等病害；4、冻土路段的开挖及填筑是控制路基工程进度的关键；5、永冻土层特殊物理力学性质而引起的路基稳定问题，是影响本段路基施工质量的关键；6、冻土地区还存在冰丘、冰椎、厚层地下冰、冻土沼泽等不良地质现象。三、主要研究内容、关键技术及施工方案㈠、永冻土的性质和分类正确理解和认识永冻土的性质及其特征是研究永冻土、制定科学合理的永冻土施工方案的前提。在公路路基施工前，我们首先进行了大量的地质勘查，查阅了相关资料，从而掌握了本标段内的永冻土的特征及其物理力学性质，并结合本标段内永冻土的物理力学性质及特征，综合当地有关部门多年的研究成果，对大小兴安岭永冻土的物理力学性质及特征进行了分析汇总，以便为今后类似此地区的施工提供经验性数据。1、永冻土的概念永冻土又称多年冻土。地表土层处于天然冻结状态持续三年或三年以上者即称为多年冻土，该地区就称为多年冻土地区。2、永冻土的分类可采用两种方法将永冻土进行分类，即永冻土的一般分类和永冻土的工程分类。2 永冻土的一般分类序号分类标准土的类别本标段土类别1形成原因后生冻土、共生冻土、多生冻土后生冻土2形成年代古代永冻土、近代永冻土古代永冻土3发展趋势持久性冻土、退化性冻土退化性冻土4垂直构造衔接永冻土、非衔接永冻土、层状永冻土多为衔接永冻土5平面分布连续的、不连续的、有岛状融区和融区内有岛状的有岛状融区和融区内有岛状的6地理位置高纬度永冻土、高海拔永冻土高纬度永冻土7冻结状态坚硬冻土、塑性冻土、松散冻土均有8冻土结构整体结构、层状结构、多孔结构整体结构9含冰量少冰、多冰、富冰、饱冰、含土冰层少冰、多冰、富冰永冻土的工程分类永冻土名称土的类别总含水量（w%）融沉系数A（%）融沉等级少冰冻土粗颗粒土粉粘粒含量≤15%<10<1不融沉粉粘粒含量>15%<12细砂、粉砂<14粘性土15%12—18细砂、粉砂14—21粘性土Wp15%18—25细砂、粉砂21—28粘性土Wp+715%〉48细砂、粉砂〉45粘性土〉Wp+353 3、永冻土的平面分布工程地质工作者经多年的地质勘查和长期观测的基础上，编制了《东北大小兴安岭多年冻土分区土》，并对各分区的多年冻土的自然概况和冻土特征进行了描述，具体内容如下图表：东北大小兴安岭多年冻土分区图4 东北大小兴安岭多年冻土分区说明表冻土分带名称冻土分区名称年平均气温（℃）年平均地温（℃）冻土厚度冻土分布特征Ⅰ不连续永冻土一般低于-5.0一般为-1.0—-2.0最低可达-4.4一般50m—80m，有的超过100m此带纬度较高，冻土厚度大，多年冻土分布于除大河河床及大河融区外的所有河谷台地上，厚层地下冰及裂隙冰极为发育，季节融化深度较小，冰椎、冰丘发育。Ⅱ大片岛状永冻土Ⅱ1大兴安岭北部山地-3.0—5.0左右-0.5—-1.520m—50m多年冻土平面分布连性中断，层状地下冰及裂隙冰较发育，季节融化层0.5-2.5m，热咯斯特现象存在。Ⅱ2大兴安岭阿尔山地-3.0—-4.0左右20m—30m受海拔控制，冻土略有垂直分布特点河床下及向阳坡、裸露路地一般为融区，层状地下冰不常见，石河、石海分布较多。Ⅲ零星岛状永冻土Ⅲ1呼伦贝尔高原丘陵-0.5—-2.50—-1.05m—15m永冻土仅分布于少数山间沼泽洼地中、个别沙丘间湿地及湖群湿地边缘，多为不衔接，含冰量小，季节融化层2.5-3.0m。Ⅲ2大兴安岭西坡丘陵-2.5—-3.50—-0.710m—20m永冻土仅分布于山间谷地、河漫滩、阶地及阴坡地带，季节融化层2.5-3.5m，冰椎、冰丘较多，热咯斯特现象存在。Ⅲ3大兴安岭东坡丘陵-0.4—-2.50—-0.55m—20m一般5m—10m冻土分布零星，在河漫滩、阶地、山间谷地的沼泽化地带，多为衔接，季节融化层0.7-3.0m，潜水冰椎、冰丘普遍。Ⅲ4小兴安岭低山丘陵0—-1.00—-1.05m—15m冻土主要分布在山地针叶林带，沼泽化湿地也有存在，季节融化层2.5-3.0m厚层及层状地下冰有少量分布。Ⅲ5松嫩平原北部边缘0—1.00—-0.3一般小于10m冻土极为零星，仅出现在低洼潮湿的沼泽化地带，多呈塑性冻土状态，含冰量较小，很少有冰椎、冰丘。Ⅳ季节冻融0—+3.5由东南向西北最大季节冻结深度逐渐增后，由1.8-1.9m过渡到2.4-2.8m，个别可超过3.0m4、冻土的物理力学性质5 永冻土是由矿物颗粒、固体水、液相水和气体组成的四项体系，因此其物理性质取决于冻土的含水量（包括固相和液相含水量）、冻土中未冻水的含量、原状结构冻土的容重、固体矿物颗粒相对密度等四个方面特征。⑴冻土的抗压强度与负温度、矿物成分及颗粒组成的关系如下图：σp（kpa）160001400011200010000280006000344000520000-4-8-12-16-24-θ（℃）冻土的极限抗压强度与负温度的关系曲线1—砂土（w=16—17%）2—粘性砂土（w=11—12%）3—粘砂土（w=21—26%）4—粘土（w=43—49%）5—带有有机质的粉质粘土（w=52—61%）从冻土极限抗压强度与负温度的关系曲线可以看出，冻土随着负温度的降低其极限抗压强度急剧增加；从-5℃起随着负温度的降低其极限抗压强度基本呈直线变化。⑵冻土抗压强度与总含水量的关系在借鉴了国内外多年来对冻土物理力学性质的研究，结合本标段工程所总结的实验结果，我们对影响工程质量的永冻土的物理力学性质及其相观因素进行了分析总结：如下图：σp（kpa）1600014000112000θ=-12℃10000800060002θ=-5℃4000342000010203040506070w（%）冻土极限抗压强度与总含水量w的关系曲线1—砂土（1—0.25mm）2—粘砂土（粒径1—0.05mm占68%，粒径≥0.005mm占80%）3—粘土（粒径≤0.005mm占51%）4—粉质粘土（粒径0.05mm—0.005mm占63%，有机质占18%）6 由关系曲线可知，当负温度恒定时，随着冻土含冰量的增加其抗压强度也增加，空隙完全充满冰时抗压强度最大，超过这个限度极限强度反而下降。⑶土抗压强度与外力作用时间的关系冻土瞬时抗压强度很大，但在长期荷载的作用下就会降低很多，当应力小于某一界限时，荷载长期作用下也不破坏。⑷土抗剪强度与负温度、外压力、荷载作用时间以及含水量的关系国内外多年的研究表明，冻土的抗剪强度随着负温度的降低显著增大；在一定范围内冻土的抗剪强度与法向压力呈直线关系；冻土的长时间抗剪强度比瞬时抗剪强度小的多；在冻土含冰量饱和之前，其含冰量的增加将增加其抗剪强度。⑸土的变形性质（压缩变形）多年冻土在短期荷载作用下，压缩性很低，类似岩石，一般不计变形，但在长期荷载作用下，其压缩变形相当大，两者相差十倍以上。⑹融化下沉在热力作用下，冻土逐渐融化，导致土的一系列物理、力学性质的变化，在自重和外加荷载作用下产生融化下沉和压密现象，这将使地基产生不均匀沉降。通过对冻土物理力学性质的研究和分析，可以看出冻土的力学性质是不稳定的，他直接取决于其外部环境是否发生变化以及变化的方向，在公路路基施工过程中，不可避免的会引起多年冻土外部环境（温度、作用力、含水量等等）的变化，从而造成路基不稳定因素的产生，而公路路基对其稳定性的要求标准很高，因此如何解决公路路基稳定性是永冻土公路路基施工技术的关键。此外，由于永冻土的特殊物理力学性质以及永冻土地区季节融化层周期性冻融而产生的永冻土地区不良地质现象，也是永冻土地区公路路基施工的重点防治内容。㈡、永冻土地区路基施工方案和材料在永冻土层公路路基施工中，如何确保路基稳定性的问题，国内外虽有些差异，但归纳起来不外乎保护多年冻土和破坏多年冻土两大原则。我单位在301国道博牙段A标段施工中，在大量调查研究的基础上，结合了当地多年来在永冻土方面的施工经验，采取了综合治理的方法，在施工中边实践边探索，摸索并总结了一套科学合理的永冻土层施工方案，并对永冻土地区的不良地质进行了因地制宜的措施，取得了很好的效果。7 1、施工方案⑴保护多年冻土施工方案所谓保护多年冻土施工方案，就是要有效的采取综合保温措施并使路堤填高大于最小临界高度（兴安岭地区沥青路面的最小临界高度经验值为1.4m），使成型后的路基基底人为上限控制在一定深度内，保护路基下多年冻土不融化，以确保路基稳定。本标段对路堤填高≥1.5m的路堤均采用了保护多年冻土方案，具体内容如下：①工季节的选择：采用砂卵石及碎块石等粗颗粒土进行路基填筑的路段，可选者在寒冻季节施工，本标段K201+000—K202+000段路基为石方路基填筑，施工中将该段内部分工程安排在寒冻季节施工；基底换填和冻土路基开挖最好安排在寒冬季节施工，采用爆破法开挖，本标段K203+000—204+000段路堑开挖既有路部分安排在寒冻季节施工，这种施工安排可以使全年施工较为均衡，又不影响施工质量；永冻土地区在融化季节施工应考虑路基沉降引起的沉降土方量，并预留路肩加宽，以免路堤下沉后路肩宽度不足。本标段永冻土分布地带K201+200—K201+900和K212+300—K212+700段施工中均考虑了30厘米的路基沉落量。②标段绝大部分工程量安排在融化季节进行施工，施工中采取快速分修的施工方法，全线分区段平行作业，区段内流水作业，这样既保证了工程进度，又避免了因冻层暴露太久、永冻土上限下降而引起的路基沉陷破坏。③路基底面上和整个公路用地范围内从路基中心算起50—100m范围内保持青苔植被不破坏，其作用是隔热、保护冻土和减弱地表水的下渗。④路基第一层填方作业时，采用端部卸土的方法进行填筑（滚填），汽车、拖拉机等带轮子的设备在前面尚未铺设足够的填料以及支持它以前，禁止在坡道上进出。⑤在农田段设置2.0m宽的护道；在草地或荒地地段设置3.0m宽的护道；在沼泽和湿地路段保证路基填高≥2.5m，在路堤下部1.5m高度范围内填筑碎石土（含土量≤15%），并设置防水保温护道，自然地面以上1.5m高度范围内路基两侧各加宽1.0m。⑥原设计中的取土场多为路基两侧左右20m。施工中，为了尽量减少对永冻土区环境的破坏，永冻土区路堤填筑均采用了集中取土。对于位于倾斜地形上的路基，取土坑应设在路堤上侧坡上，取土坑与路基坡脚间天然护道宽度不小于20m，路基两侧取土坑的最大深度不得超过天然上限的80%，宽度不宜超过20m，取土完毕后将取土时挖出的草皮回填，填入坑中靠路基一侧并大致铺平，使其形成完整坡面。8 春季，在解冻天气到来之前，需将取土坑和挖方段落上的积雪和青苔植被清除（堆放在一起），以加快土壤融化。⑦净沙和砾石最宜于作路基填料，当路堤高度较小时可在路堤下部先填一部分细颗粒土，厚度一般不小于1.0m。采用粘性土或透水性不良的土壤填筑路堤时，要控制土的湿度，碾压时含水量不超过最佳含水量+2%，不得用冻土块或草皮层及沼泽地含草根的湿土填筑。⑧通过热融湖（塘）的路堤，水下部分用渗水良好的土壤填筑，并应高出最高水位0.5m。⑨永冻土的排水应尽量远离路基坡脚，并力求排水畅通，不得在路基边坡附近形成积水洼地，更不能在边坡积水，以免引起路基永冻土的融化，影响路基稳定。为此，施工中采用的排水沟多为宽浅形式，以减少对永冻土的热干扰；施工的临时性排水与永久性排水相结合，使排水系统始终保持畅通；对于路基坡脚无法与排水沟连同时，施工时用路基填料将积水坑回填，把积水挤至路基坡脚5m以外。本标段K212+350—K212+700段线路右侧坡脚积水，施工时将积水坑回填后，又在线路右侧10m外开挖了两个40×10×1.0m的积水池。此外，为了排除地下水，施工中还采取了加深边沟、设置渗沟等方法将水排除至路基外。⑩永冻土地区路基边坡防护也采用了相应的防护方案。当地的施工经验表明，路堑边坡设置保温层是解决边坡防护的比较好的方法。有保温要求的部位应尽量使用细粒的粘性土和砂性土，此外，苔藓、草皮、泥炭、塔头草也是良好的当地保温材料。填方路段的边坡防护本标段采用了浆砌片石护坡和网格护坡（网格内种草）相结合的办法，边坡基础埋深1m，均采用浆砌片石砌筑。个别地段采用了护面墙或挡土墙加以防护。⑵破坏永冻土方案所谓破坏永冻土方案，就是在路基建成后允许路基下地基中的永冻土全部或部分融化，或在筑路时预先使路基下的永冻土融化，从而使路基施工按非永冻土进行施工。因本标段的永冻土为退化型岛状永冻土，在岛状永冻土的外边缘，永冻土层厚度很薄，且公路路基与岛状多年冻土外边缘交界处多为零填、低填（填高≤1.5m）、浅挖等地段，因此采用破坏永冻土的方案非常适合。具体方法如下：①当彻底铲除地表的草皮和泥炭层，停置一段时间，使基底以下冻土层自然融化至一定深度或全部融化。9 ②根据基底季节融化层和多年冻土的性质情况，换填足够厚度的渗水性土或当地非膨胀土。本标段低填、浅挖地段均采取了换填，如K201+000—K201+150段换填1m，K210+100—K210+250、K210+830—K210+950、K210+700—K213+000段换填0.8m等，换填料全部采用碎石土。③路基排水，保持基底干燥，防止路基积雪。④对半填半挖路段的填土高度小于0.5m的路堤视为路堑，分别按含水量多少进行基底换填，并设过渡带。⑶路堑的施工方案本标段内深挖路堑均为石质路堑，虽然有部分处于永冻土区，但基底条件良好，无需作特别处理。根据当地的施工经验，永冻土地区深挖路堑如遇到不良地质条件时应作如下处理：①但基底穿过富冰、饱冰冻土及地下冰时，如果路基面下不深处有少冰、多冰冻土时，可将基底进行全部换填清除至少冰、多冰冻土层。回填粗颗粒料土，并做好基底纵向排水。②底全部换填有困难时，可部分换填。③基底换填粗粒土时，上部应铺设厚度大于0.5m的粘性土隔水层，隔水层下铺0.2m左右的垫层；当回填细粒土时，底部应铺设一定厚度的碎石土，以利施工。⑷施工组织此处仅以K210+000—K213+000段的施工组织为例。①工程数量：挖石方：21000m3挖土方：30000m3利用石方填筑：21000m3借土填筑：90000m3换填：15000m3②上场人员10 上场人员配置表序号工种数量备注1施工队长3队长一名，施工副队长两名2技术负责人13测量工34特种机械司机15推土机为单班司机，其他为双班司机5自卸车司机206其他人员10③上场机械上场机械设备表序号机械名称机械型号数量上场时间1挖掘机日立22000、5、102挖掘机小松12000、8、103压路机YZ14G22000、5、104推土机鞍山10022000、5、105推土机东方红80222000、5、106推土机宣化12012000、8、107自卸车5t122000、5、108自卸车10t42000、8、10④施工安排施工队伍2000年5月10日进场，进行施工准备，5月20日正式开始路基施工，截止至2000年10月20日，路基土石方除桥涵两侧台背填土和少量换填土外基本完成。2、路基填料在永冻土地区修筑路基，净砂和砂砾石最宜于作路基填料，因为这种填料具有非冻结性，排水性能好，在冻结季节便于开挖和运输，本工程除尽量采用砂砾作为路基填料外，还因地制宜的利用石方路堑的爆破石方作为永冻土地段的路基填料。㈢、永冻土地区路基沉降情况1、概述通过前面对永冻土物理力学性质的研究，我们可以知道，永冻土的物理力学性质受外部环境的制约。永冻土地区路基的稳定性，主要受永冻土的制约。经研究分析表明，影响永冻土层路基稳定性的因素有：太阳的辐射与气温、降水和蒸发、季节融化层的土质和工程地质条件、地表水与冻结层上水、路基填料和路基断面、路11 面结构、路基高度、永冻土的土质与工程性质。永冻土路基的总变形量是路基稳定的主要问题，它包括融沉变形、压密变形、固结变形。其量的大小与冻土类型、土质状况、含水量、时间及温度场有关。沉降变形主要由填土的压缩沉降变形、季节融化层的压缩和热融沉降、永冻土的上限下移后的热融沉降组成。由于填土及季节融化层的压缩变形有一定限度（也易计算和控制），故沉降变形主要以上限加深的融化沉降为主。如前面施工方案中所述，施工中采取的一系列措施的主要目的就是要减少并控制这种永冻土上限加深的融化沉降。为了检验所采取的施工方案的效果，更好地控制并指导施工，同时进一步研究永冻土地区路基沉降的规律及其影响因素，以期形成更科学合理的施工细则。施工一开始，我们就设立了沉降观测网，定期收集、整理观测数据，并据此制定相应措施，确保路堤稳定。2、路基施工过程中的沉降变形此处以K211+025断面的路基沉降观测为例，因K210+950—K211+050新路基与旧301国道部分重合，且位于永冻土区，施工中在旧路侧面开挖台阶，同时减缓并控制填土速度，以此来保证路基的均匀沉降。填筑头两层土后，暂停10天后进行观测，发现新旧路基结合部分局部出现裂缝，裂缝宽0.5cm，长2.5m，新旧路基顶面沉降量差至1.5cm，现场观察裂缝无发展后，用挖掘机沿裂缝开挖长8m，宽2m，深至原地面的路槽，重新进行分层碾压。停止填筑后继续观测，10天后未出现异常现象，继续填筑，并适当控制填筑速度，同时进行沉降观测。其基底沉降观测曲线如下图：沉降量（mm）010020030040056789101112时间（月份）K211+025断面基底沉降观测曲线通过k211+025断面基底沉降观测曲线可以看出路基填筑前期基底的沉降量比较 12大，这部分变形主要源于季节活动层（草皮、泥炭层）压缩变形以及永冻土层因荷载增加和填料热能传递引起的少量融沉变形。路基填筑后期，随着荷载的不断加大基底沉降缓慢增加，但逐渐趋于稳定，10月份以后，随着季节融化层的冻胀，基底标高略有回升。可见，路基施工中沉降变形的绝大部分发生在路基施工前期。3、路基填筑成型后的沉降我们根据本段工程的实际，有代表性的在全线设立了沉降观测网，埋设路基沉降板，定期收集、整理观测数据，经过一年多的观测，得出本段路基沉降的规律，具体数据如下表：路基沉降观测结果汇总表时间沉降量观测地点2000.7.152000.9.152000.11.152001.3.152001.5.152001.7.152001.9.15总沉降量K199+20006.8cm-0.2cm-0.3cm0.6cm0.2cm0.1cm7.1cmK201+70006.5cm-0.2cm-0.4cm0.8cm0.1cm06.8cmK212+50006.3cm-0.2cm-0.2cm0.6cm0.1cm0.1cm6.7cmK201+90009.2cm-0.2cm-0.2cm0.8cm0.3cm-0.1cm9.8cm由上表我们不难发现路基前期的沉降量比较大，在冻结期标高略有回升，在路基成型一年后整体趋于稳定。我们在研究本段工程路基沉降的同时，也注意到路基的沉降观测经历周期比较长，不能简单用一年多的观测结果来评价，必须进行进一步观侧，方可得出正确结论。因此我们一方面将继续进行路基的沉降观测，同时又对当地设计部门的对当地以往路基沉降观测的结果进行了分析研究，此处仅以一个铁路路基断面的沉降观测曲线为例进行简要说明。沉降量（mm）010020030040067、868、268、869、269、870、270、8时间 13从上图可以看出，永冻土路基当年下沉量最大，一般在总下沉量的60%以上，融期施工的比例更大；永冻土路基基底标高在冻结期有所回升，在融化期略有下降，在经历两个或两个以上的冻融交替后，路堤便趋于稳定，不再继续下沉。4、路面成型后的沉降因为301国道采用的是沥青混凝土路面和少量水泥混凝土路面，路面成型后，将对路堤顶表面的热量平衡产生直接影响，吸、放热的不平衡，使路面下卧层正积温增多，有可能造成永冻土上限下移，导致路基热融变形，从而失去稳定。设计中已考虑到了此方面的影响，路面面层以下设有总厚70cm左右的砂砾垫层和水稳基层，我们在施工中严把质量关，按照设计文件和施工规范要求施工，严格控制沙砾垫层的含土量，水稳基层严格按照配合比施工，同时根据当地填料的特点，变更设计增加了底基层，并对特殊路段进行特殊处理（如高填方路段路基完成后经过一年的沉降期路基稳定无下沉后，才进行路面工程施工），确保了路面成型后路基的稳定。㈣、冻土地区不良地质的处理技术由于永冻土地区气候寒冷，且永冻土层作为底板使地表水的下渗和永冻土上层水的活动受到约束，从而使永冻土地区存在着多种不良地质现象。这些不良地质会对公路路基工程产生种种病害，从而直接影响了公路路基施工的质量和日后的正常运营。因此，正确了解永冻土地区这些特殊地质现象的发生、发展、消亡的规律，进而制定出相应的处理方案，对公路路基施工有着重大意义。大小兴安岭永冻土地区常见的不良地质现象有：冰丘、冰椎、厚层地下冰、冻土沼泽等。我们在借鉴了当地以往的施工经验的基础上，结合施工中的具体实践，总结了这几种不良地质现象相应的处理技术，具体内容如下：1、冰丘、冰椎在永冻土地区，永冻土层上水由于季节冻结层的封闭形成承压水，随着地下水冻结成冰，体积膨胀，压力增加，将冻结层顶起形成隆丘，即成冰丘；若地下水突破地表，冻结堆积即成冰椎。由于冰丘的隆起可将低路堤一同抬起，靠近桥墩的冰丘可使桥墩产生倾斜；对于那些较大的冰锥可造成冰漫路基，或堵塞桥梁或使涵洞产生冰塞。防治冰丘、冰椎方法有：⑴首先从路基设计时就应合理选择线路位置，尽可能绕避冰丘、冰椎地段，绕避不开时尽量选择在冰丘、冰椎发育最小，规模最小的地段，并进可能从下方通过； 14路堤高度应尽可能大于最大积冰高度，以防冰椎掩埋路基。⑵在路基上方取土，取土坑破坏了地下水渗流通路，致使地下水从取土坑边流出，冬季随流随冻结，形成冰椎。本标段K212+000—K212+300段采用了这种方法。⑶加深边沟，使其深度大于永冻土的上限，利用沟底的冻结使季节活动层与永冻土层（或不透水层）在冬季衔接成一个整体，形成封闭的截水墙，截断地下水流，使冰丘、冰椎在边沟上方发展，避免了对路基的危害。本标段K203+000—K204+000段采用了这种方法。⑷设置积水坑，拦截地下水使其流入天然或人工设置的坑（沟）场地冻结、储存，防止对路基造成冰害，待春季融化后再排走。本标段K212+300—K212+700段采用了这种方法。⑸设置渗沟，通过渗沟降低地下水，把地下水汇集起来，排至线路以外，这样就能较彻底的消除冰丘、冰椎引起的对路基的危害。本标段K203+860处采用了这种方法。防治冰椎、冰丘的方法很多，主要是根据当地的实际情况，冰椎、冰丘的特点，发育程度等因素，因地制宜地采取切实可行的处理方法，这样才能取得良好的效果。2、厚层地下冰含水量较大的粘性土地区，当冻土上限位置不断上升时，就会形成地下水在土层冻融交替的作用下，含土冰层厚度大于0.1m或饱冰冻土的厚度大于0.3m的即称为厚层地下冰。厚层地下冰是形成热融滑坍、热融沉陷、热融湖（塘）的基本原因。为防止上述病害的出现，我们根据本标段各工程部位的具体特点采取了如下措施：⑴K201+300—K202+000、K210+950+K211+050段内有厚层地下冰存在，厚度在0.3m—0.5m之间，该段地势平坦，路基基底为塔头草覆盖，保温状态良好，且该段路堤填高均在1.5m以上，为防止路基发生热融沉陷，施工中采取了保护地下冰不融化的措施，即不破坏原地面植被，直接填筑土方，确保厚层地下冰不融化，从而发挥其强大、完整性好的优点。⑵K202+000—K202+300段内有厚层地下冰存在，厚度在0.3m—0.5m之间，该段地势起伏较大，原地面坡度大于1：5，路基左右半幅填土高度差异较大，这种地质条件下如施工方法不当，很容易发生路基热融滑坍，为避免这种危害的出现，施 15工中将基底全部换填至厚层地下冰底（厚层地下冰位于地表以下1m左右），并在填筑前，开挖内坡2%的台阶，分层填筑至设计标高。⑶K212+450—K212+500段有一热融湖（塘），是厚层地下冰融化后地表下陷形成的，其线右50m处的滨州铁路在该段落沉降严重（10年沉降50多厘米），为防止同样的病害发生，施工时在最高水位以下全部填筑渗水性材料，路基两侧加宽作防水保温护道。3、冻土沼泽在永冻土地区排水不畅的地带，因冻土层形成的大面积隔水层，使地表长期过湿，沼泽植物繁育并泥炭化，即形成冻土沼泽。冻土沼泽也容易产生不均匀冻胀和热融沉陷。本标段K198+000—K199+000段内存在冻土沼泽，为防止上述病害的出现，施工中采取了如下措施：加强了排水，疏干地表土层，利用草皮做基底隔温层以保持冻土上限不下降，路基底部1.5m全部用渗水料填筑（含土量≤15%）。㈤、永冻土路基的边坡防护永冻土地区路基防护工程的方法很多，路堑边坡一般可采用草皮保温层与粘性土保温层或两者相结合，还可以采用预制的保温材料如硅藻土砖、石棉板、蛭石板、泡沫塑料、泡沫混凝土、加气混凝土等保温性能均较良好，由于在路基工程中使用量较大，结合大小兴安岭植被生长茂密的特点，一般优先考虑选用当地的草皮、泥炭、粘性土等天然材料。路基填方路段的边坡防护采用的浆砌片石基础、干砌片石网格并在网格内种草的方式，个别路段为避免水流对路基的侵蚀，设置了挡水坝和挡水墙。当施工边坡防护基础时，特别要注意基坑随挖随砌随填，严禁基坑长期暴露，致使基坑一侧冻土层融化，冻土上限下降，从而引起路基沉陷。四、采取的研究和试验方法㈠、冻土天然上限的测定冻土天然上限确定的方法有很多，如：直接勘探法、冰面法、统计上限法、经验公式法、以及融化百分率法等等，我们采用的是直接勘探法和统计上限法。采用直接勘探法，是利用桥涵基坑开挖过程中，观察并测得永冻土的上限，最佳季节选在9—10月份，采用统计上限法，是根据冻土层覆盖层的保温条件及土层种类通过 16查统计表格得出永冻土的上限，经测定K189+000—K199+000段永冻土的上限为2。1—3。5米，K201+000—K217+000，永冻土的上限为0。5—1。6米。㈡、各路段土（泥炭土、冻土、填料）的颗粒筛分试验，液塑限测定试验，天然含水量、天然密度、干密度试验，CBR强度试验，击实土收缩、膨胀量试验，击实土冻融试验为研究本合同段永冻土的物理力学性质和工程性质，我们做了大量的土工试验，分别对永冻土地段的地表的泥炭土，下卧层的冻土、路基填筑材料进行了颗粒分析试验，液塑限测定试验，天然含水量、天然密度、干密度试验，CBR强度试验，对泥炭土、冻土、填料的工程性质有了正确的评价，进而确定科学合理的施工方案指导施工（部分试验记录及分析结果见第三章测试资料部分），同时我们又参与本段的设计科研单位（呼盟交通局、内蒙自治区交通设计院）的冻土研究工作，通过做击实土收缩、膨胀量试验，击实土冻融等试验，使我们对永冻土的性能和理论研究有了更深入的理解和认识，为冻土路基施工的实践工作奠定了基础。㈢、路基压实度、弯沉试验路基的压实度和弯沉试验是路基工程质量评定的重要指标。在施工过程中，我们采取自检与抽检相结合的方式，按照路基施工规范规定标准和频率，运用灌砂法（土方）和观察法对路基每一层都进行了检测，压实度检验合格后方可进行下道工序的施工。路基弯沉试验是评价路基整体刚度的试验，每一段路基成型后进行了弯沉检测，对于存在永冻土路基地段还加大了检测频率，在确保路基弯沉检测100%合格后，方可进行路面工程的施工（成型路基弯沉检测汇总表见测试资料部分）。通过全体工程技术人员的努力，路基弯沉检验合格率为100%，压实度检验合格率100%以上，实现了年初制定的质量管理目标。㈣、路基沉降观测路基施工开始，我们就设立了沉降观测网，分别在K199+200、K201+700、K201+900、K212+500处埋设了路基沉降板，每两个月进行了路基沉降观测，并定期收集、整理观测数据，并据此制定相应措施，确保路堤稳定。（路基沉降观测汇总表见测试资料部分）五、永冻土地区路基施工工艺和操作细则通过对永冻土地区工程特性的研究，结合301国道博牙段A标段的具体工程实践，我们分析总结了一套适合永冻土地区公路路基的施工工艺和操作细则，以便为 17今后类似的工程施工提供经验。㈠、施工工艺永冻土地区路基施工作业按标准化、程序化进行，路基填筑过程分为三个阶段、五个区段、八个流程。三个区段：准备阶段、施工阶段、竣工阶段五个区段：填土区、晾晒区、平整区、碾压区、检验区八个流程：施工准备→基底处理→分层填土、晾晒→摊铺平整→碾压夯实→检查签证→路拱整修→整坡护坡㈡、施工细则虽然永冻土地区公路路基施工工艺与其它路基施工工艺大致相同，但工艺流程中的具体细节则必须与永冻土路基施工相适应。因此，在施工细则方面永冻土路基施工有着其自身的特点，具体体现在：1、施工准备阶段：除正常进行各项技术准备和施工准备外，还应着重、详细地调查沿线的永冻土分布、类型、性质及特征、永冻土的上下限、冰层上限、地面水、地下水及有无冰椎、冰丘、厚层地下冰、冻土沼泽等不良地质路基地段情况，并根据不同地段的地质情况，制定相应的施工方案。⑴熟悉设计文件和招标文件，对施工现场进行详细调查，核查冻土分布的类型、性质及特征，掌握冻土的上下限、冰层上限、地面水、地下水及有无冰锥、冰丘、厚层地下冰，冻土沼泽等不良地质路基情况。⑵对当地气候、地质、水文等情况进行详细调查，掌握春融解冻时间，通过取样试验确定其段落的性质。⑶查阅资料，学习本地区路基施工经验，掌握该特殊地区的特殊施工方法。⑷对土场取样通过试验，选定具有特殊性填料土场。⑸根据填料的特殊性，施工季节的特殊性选定与普通路基不同的特种机械。 2、基底处理：必须与相应路段的施工方案相适应，对于路堤填高大于最小临界高度的路基，采取保护冻土施工方案，保护基底植被、草皮、树根使基底始终保持冻结状态，能够保持路基整体的稳定性；对于路基填高小于最小临界高度或浅挖段的路基，根据基底季节融化层和冻土的性质将基底进行换填，填料选择含土量小于15%的碎石土，两侧加深临时排水沟，降低基底的地下水，控制毛细现象的发生，如在施工过程中发现地质条件与设计不符时，应及时与业主及设计单位勾通，制定合18理的设计和施工方案。3、路基填筑：路基施工前做试验段，选定可行方案，对于冻土地段具有它的特殊性。⑴填料必须选择含土量小于15%的碎石土，填料粒径偏大略好，但不能过大，级配均匀。⑵保护冻土施工方案可在雪融化后，地表层未解冻前施工，也可在表层解冻后施工，破坏冻土层只能在处理层融化后进行。⑶工机械选定：必须有湿地性质的推土机，带有湿地履带的挖掘机，18t以上的压路机。⑷施工方法：第一层路基填筑必须采用滚填方式，从一端上料，自卸车、推土机、压路机同步做业，随着卸料及时推平碾压，保持滚填的连续性，填筑厚度以保持重载机械在上工作不发生弹软为止（一般厚度为0.5~0.8m），另一种方式基本上同抛石挤淤类似，不同的是选取大于30cm的石块。大面朝下进行分层摆码，然后用小石块填隙，该填料主要以爆破石方为主，机械同上，其他层同一般路基土石方施工。4、摊铺整平：用推土机将土石方摊铺开并大致整平，细粒土用平地机进行精平，粗粒土、巨粒土用人工配合推土机进行精平。5、碾压夯实：路基土方整平后，测定土的含水量，当土的含水量达到最佳含水量+2%时，方可进行碾压，否则应进行晾晒或洒水。碾压时，先用12T的振动式压路机静压两遍，再从弱振到强振碾压6—8遍，使路基碾压密实。路基石方用激振力50T以上的振动式压路机碾压6—8遍，使路基达到稳定，无轮迹。6、检查签证：路基碾压完毕后，应对路基碾压密实度进行自检，自检不合格应进行补压，路基局部的软弹、翻浆应进行处理，自检合格后方可向监理工程师报检。经监理工程师检查签证后，进行下一层路基填筑。7、路拱整修：路基施工过程中应形成路拱，路拱坡度一般为2%，雨季为3%—4%，路基达到设计标高后，应使路拱达到设计要求。 8、整坡护坡：路基填筑成型后，对路基边坡进行刷坡整形（高填方路段应随填随整），边坡整形采用挖掘机和人工配合的方式进行，边坡整形时，应严格控制路基边坡的坡度和顺直度。对有防护的路段要快速挖基，突击砌筑，缩短暴露时间，以保证基底不被融化，无防护的段落将刷坡土方堆积在路基两侧，形成护坡道，起到隔热保温作用，并严格按照施工规范和设计文件处理。199、取土：尽量采用集中取土场。富冰冻土、饱冰冻土及含土冰层路段确需就近解决部分土源时，应在路基坡脚10m以外取土；位于倾斜地形上的路基，取土坑应设在路堤上侧上坡，取土坑与路基坡脚间天然护道宽度不小于20m，路基两侧取土坑的最大深度不得超过天然上限的80%。宽度不宜超过20m，坑底应有坡度，有出口，水能及时排出。取土完毕后将取土时挖出的草皮回填，填入坑中靠路基一侧并大致铺平，使其形成完整坡面。春季，在解冻天气到来之前，需将取土坑和挖方段落上的积雪和青苔植被清除（堆放在一起），以加快土壤融化。10、普通路段路基基底填料选用保温隔水性能好的细粒土，上部（厚度不小于60cm）需用粗粒土。对于换填路段的换填料选用砂性土和砾石土等渗水土或当地非膨胀土。对于路旁有积水的路段，路基底部选用石方进行填筑。采用粘性土或透水性不良的土壤填筑路堤时，要控制土的湿度，碾压时含水量不超过最佳含水量+2%，不得用冻土块或草皮层及沼泽地含草根的湿土填筑。通过热融湖（塘）段的路基，水下部分必须用渗水性良好的土填筑，并高出最高水位0.5m。11、永冻土的排水应尽量远离路基坡脚，并力求排水畅通，不得在路基边坡附近形成积水洼地，更不能在边坡积水，以免引起路基永冻土的融化，影响路基稳定。施工的临时性排水与永久性排水相结合，使排水系统始终保持畅通。对于路基坡脚无法与排水沟连同时，施工时用路基填料将积水坑回填，把积水挤至路基坡脚5m以外。地下水发育地段，路基边沟设有防渗措施。路堑坡顶修挡水埝时，挡水埝与坡顶距离不应小于6m。12、对于处于不良地质地段的路基，应详细调查分析不良地质产生的原因，制定相应的处理方案，彻底根除不良地质对公路路基的危害。六、主要科技成果通过对永冻土路基施工技术立项研究，我们了解并掌握了永冻土的物理力学性质和工程性质，制定了科学合理的永冻土地区路基施工方案，正确指导和控制301国道A标段的永冻土路基工程的施工，进而制定了永冻土地区公路路基施工工艺及操作细则，为今后类似此工程的施工积累经验。七、社会经济效益分析 ㈠、301国道联系着绥分河和满洲里两个边境口岸，是呼盟境内的主要交通干线。301国道的修通对搞活呼盟经济，促进呼盟经济发展起到重要作用。运用科学的施工方案，解决永冻土地区公路路基病害问题，对确保建成后301国道的正常运营起到20了保障作用。㈡、通过运用科学合理的施工方法，使我处在进行路基施工时，最大限度地避免了永冻土病害造成的返工等现象，减少了不必要的损失。㈢、通过301国道的修筑，使我处总结出永冻土地区公路路基施工工艺及操作细则，积累了在永冻土地区进行公路路基施工的经验，为今后类似此工程的施工打下了基础。㈣、经济分析评价涉及到一系列比较模糊的问题，而且各段的情况也不一致，本研究未作深入的考虑。单从节约工期和设计变更给单位带来的经济效益来看，本成果为301国道工程创造经济效益可达到50多万元。八、结束语本研究结合了301国道工程具体的施工实践，使我们了解并掌握永冻土的性质，积累处理永冻土层不良地质的施工经验，正确理解并分析永冻土层路基沉降的各种因素，制定科学合理的施工方案，形成正确指导和控制永冻土路基工程的施工工艺及操作细则，为我处今后类似工程施工积累经验，提供了经验数据。由于研究人员的理论水平有限，加之现有的试验手段、试验仪器不完备，本研究只能是对永冻土地区公路路基工程施工技术进行了一些初浅的探讨，不足之处在所难免。永冻土公路路基施工技术研究是一个系统的、长期的过程，随着永冻土研究理论、测试手段、施工设备、施工方法等的不断进步，永冻土地区公路路基施工技术必将逐步趋于完善。 21永冻土地区公路路基施工技术研究(测试资料)研究单位：中铁某局四处八公司2001年9月 颗粒分析试验记录试样名称：粗砾土试验日期：2000.6.5筛前总质量：10500g筛后总质量：10482g筛孔尺寸（mm）60402010520.50.250.074<0.074各筛筛余量（g）24994577106056766149322084147199分计筛余百分率（%）23.843.410.15.46.34.72.10.81.41.9累计筛余百分率（%）23.867.277.382.789.093.795.896.698.099.9通过百分率（%）76.232.822.717.310.06.34.23.42.00.1试验员：王晓丹负责人：赵卫军说明:该填料取自K211+400石质挖方段，用于K212+300—K212+700段的热融湖塘和永冻土路基的底层填料。该填料大于38mm粗颗粒含量67.2%，根据《公路路基施工技术规范》规定，采用观察法判定压实质量。1 颗粒分析试验记录试样名称：粗砾土试验日期：2000.5.20筛前总质量：8977g筛后总质量：8963g筛孔尺寸（mm）60403020105210.50.250.075各筛筛余量（g）18672729799781907566431314206162117分计筛余百分率（%）20.830.48.98.710.16.34.83.52.31.81.3累计筛余百分率（%）20.851.260.168.878.985.290.093.595.897.698通过百分率（%）79.248.839.931.221.114.810.06.54.22.41.1试验员：陈培海负责人：赵卫军说明:该填料取自K201+150右侧400m铁路隧道弃碴，用于K201+000—K202+450段的永冻土路基的底层填料。该填料大于38mm粗颗粒含量51.2%，根据《公路路基施工技术规范》规定，采用观察法判定压实质量。2 液塑限联合测定试验记录试验次数试验项目123h-W图入土深度h15.9411.8118.54h25.9812.3919.261/2（h1+h2）5.9612.1018.90含水量盒号242526354231盒质量8.058.158.008.158.107.55盒+湿土质量20.6420.6724.7823.3629.422.99盒+干土质量17.4817.3419.4118.4521.8217.21水分质量3.163.335.374.927.585.78液限Wl=59干土质量9.439.1911.4110.3013.729.66塑限Wp=24含水量33.4736.2147.0747.7655.2459.90塑性指数IP=15平均含水量34.8447.4157.57说明:该土样取自K213+100段路床部分，经测定为高液限粘土，不能做路基填料。因该段路基为低填浅挖路基，且为岛状冻土衔接带，所以K212+700—K213+200段路床顶面以下1m全部换填砂砾土。3 液塑限联合测定试验记录说明:该土样取自K210+200段路床部分，经测定为高液限粘土，不能做路基填料。因该段路基为低填浅挖路基，且为岛状冻土衔接带，所以K210+100—K210+400段路床顶面以下1m全部换填砂砾土。4试验次数试验项目123h-W图入土深度h15.1812.4319.98h25.4012.5120.281/2（h1+h2）5.2912.4720.13含水量盒号242526354231盒质量8.058.158.008.158.107.55盒+湿土质量26.3626.1823.5529.4730.1924.79盒+干土质量21.4221.0917.9921.4320.6517.32水分质量4.945.095.568.059.547.47液限Wl=76.0干土质量13.3712.949.9913.2812.559.77塑限Wp=24.0含水量36.9139.3155.6560.5976.0076.54塑性指数IP=4.2平均含水量38.1158.1276.27 液塑限联合测定试验记录试验次数试验项目123h-W图入土深度h13.6013.2716.43h23.8013.6116.691/2（h1+h2）3.7013.4416.56含水量盒号242526354231盒质量8.058.158.008.158.107.55盒+湿土质量23.8525.1525.1220.4919.4320.17盒+干土质量21.4221.9221.9118.0917.2217.67水分质量2.433.233.212.402.212.50液限Wl=25.0干土质量13.3713.7713.919.949.1210.12塑限WP=21.0含水量18.2023.4823.1024.1424.1924.71塑性指数IP=4.0平均含水量20.8423.6224.455 颗粒分析试验记录试样名称：K211+200处02#中砾土试验日期：2000年6月10日筛前总质量：10000g筛后总质量：9999g筛孔尺寸（mm）50401050.50.075底各筛筛余量（g）440760308012203200740550分计筛余百分率（%）5.23.436.214.433.44.22.9累计筛余百分率（%）5.28.644.859.292.696.899.7通过百分率（%）94.891.455.240.87.43.20.3试验员:李岩负责人:孟庆宏6 含泥量试验记录试验名称:黄色砾石土送样单位:试验室取样取样地点:K211+200处(取样深度1.5m)试样编号:02#试验时间:2000年6月10日试验次数123平均烘干试样重g0(克)400400大于0.08mm试样重g1(克)380380.8小于0.08mm试样重g2(克)2019.2含泥量P(%)5.04.84.9说明:该土样取自K211+200左侧200m处，经测定为低限中砾土，含土量为4.9%,适合作为K210+100—K210+400、K212+700—K213+200段路床顶面以下1m换填土。7 液塑限联合测定试验记录试验次数试验项目123h-W图入土深度h123.1015.8013.20h223.0015.4013.601/2（h1+h2）23.0515.6013.40含水量盒号190199186188195191盒质量8.59.39.38.618.718.71盒+湿土质量30.2531.5135.435.7830.335.59盒+干土质量25.927.1230.430.5226.3130.65水分质量4.354.395.05.263.994.94液限Wl=23.5干土质量17.417.8221.121.9117.621.94塑限WP=16.2含水量25.024.623.724.022.722.6塑性指数IP=7.3平均含水量24.823.822.58 颗粒分析试验记录试样名称：K195+700处中砾土试验日期：2000年6月5日筛前总质量：4100g筛后总质量：4086g筛孔尺寸（mm）60402010520.50.250.074<0.074各筛筛余量（g）66874043052556031546090120180分计筛余百分率（%）16.318.010.512.813.77.711.22.22.94.4累计筛余百分率（%）16.334.344.857.671.379.090.292.495.3通过百分率（%）83.765.155.242.428.721.09.87.64.7试验员:陈培海负责人:赵卫军9 含泥量试验记录试验名称:黄色砾石土送样单位:试验室取样取样地点:K195+700处(取样深度1.5m)试样编号:02#试验时间:2000年6月5日试验次数123平均烘干试样重g0(克)10001000大于0.08mm试样重g1(克)930925小于0.08mm试样重g2(克)7075含泥量P(%)7.07.57.3说明:该土样取自K195+700左侧200m处，经测定为低液限中砾土，含土量为7.3%,适合作为K195+000—K199+000冻土沼泽路段底层填料。10 液塑限联合测定试验记录试验次数试验项目123h-W图入土深度h14.0311.9118.56h24.3912.2918.601/2（h1+h2）4.2112.1018.58含水量盒号242526354231盒质量8.058.158.008.158.107.55盒+湿土质量24.2525.4827.623.4825.3826.78盒+干土质量18.8219.5420.4017.7318.8119.06水分质量5.435.957.205.756.577.72液限Wl=65.0干土质量10.7711.3912.409.5810.7111.51塑限WP=45.0含水量50.4452.2158.0260.0461.3067.03塑性指数IP=20.0平均含水量51.3259.0364.17(冻土)11 各路段土的试验记录指标桩号土质天然含水量（%）天然密度（%）干密度（g/cm3）土的CBR值土方膨胀量（%）K198+000泥灰土31.5_____1.750.04K201+70033.0_____1.640.05K212+50035.1_____1.51K198+000冻土34.21.571.57K212+50039.41.601.60K198+000填料9.4_____2.02K213+1007.7_____1.9512 击实土收缩试验记录时间dh百分表读数（1/100）单项收缩率（mm）线收缩（%）试样质量（g）水质量（g）含水量（%）110:000118.615.3514.86111:0040.041.96118.114.8514.38112:0060.062.94117.614.3513.89113:00100.104.90117.113.3513.41117:00200.209.80115.412.1511.74121:00290.2914.21114.110.8510.328:00500.5024.50110.87.557.31210:00530.5325.98110.16.856.62211:00540.5426.47109.36.055.85212:00560.5627.45109.05.755.56310:00560.5627.45107.64.354.21410:00560.5627.45107.03.753.63510:00570.5727.94106.63.353.24610:00570.5727.94106.43.153.05710:00570.5727.94106.43.153.0513 击实土膨胀量测定测定时间dhmin经过时间hmin百分表读数R(min)膨胀量VH(Rt-R0)/20*100%含水量(%)1104000104550.421055150.783.91110301.236.151130501.336.3512001201.437.1513002201.537.6515004201.557.7518007201.628.1260019201.758.75360043201.809.0460067201.839.15560091201.839.256600115201.879.357600139201.889.4025.51 14 击实土冻融试验记录序号质量高度第一次冻第一次融第二次冻第二次融第三次冻第三次融第四次冻第四次融第五次冻第五次融11974.881964.881974.931974.941964.941954.941954.911944.911934.891924.871914.9021964.871954.861964.931954.931954.911944.911934.911934.931924.911914.911914.9231974.871964.831974.911964.921964.911954.921944.911944.011934.891934.891924.9041904.881894.831904.911894.931884.931874.941864.941854.961844.961834.951834.9851884.881874.831884.921884.931874.921874.921864.891854.901844.881844.871834.8961904.891914.851904.941894.941894.921884.931864.911854.921844.901844.891834.9271911911904.811914.941904.951894.931894.941884.931874.941864.921854.921844.9481951951934.881954.951944.971944.961944.981934.961934.981924.961924.951904.9691884.851874.831884.911874.921874.911864.911864.911854.931844.931834.931824.95101904.821894.801904.951894.971894.941874.971864.961874.961834.941814.931794.95111924.841904.851924.911914.921904.901904.921894.891884.901864.881864.861854.89平均193.45193.09193.72191.36190.91190.18189.27188.55187.36186.73185.73平均4.864.814.924.944.924.934.924.934.914.914.9315 试验路段路基顶面弯沉值测定桩号弯沉值桩号弯沉值左右左右195+0008753+950130120+05067112K196+0008066+10011989+05011480+1505643+100116106+2009869+1507684+25067103+2006050+300165156+25044100+350113109+30090150+4009046+3505652+4507590+40090120+50011480+4506480+55082108+5005678+6009646+5509057+6505670+6006832+700100134+6508963+7506468+7007989+80084124+7507885+8507296+80069101+90011464+85012414316 试验路段路基顶面弯沉值测定桩号弯沉值桩号弯沉值左右左右+90078123+850130120+9504586+9008066K197+000134124+95080144+0509058K198+000110240+1007093+050114116+15011085+10013690+2009798+150128210+2508060+20024098+300102116+250106144+350149210+300128213+400179156+350112232+450159146+40088209+500215218+4504078+5509750+50019066+6008760+550135123+6505985+6008290+7004860+6507895+7504959+7009557+8008697+75011215717 试验路段路基顶面弯沉值测定桩号弯沉值桩号弯沉值左右左右+800110108+8509877+9007095+950129170K199+0004664+0505894+1007448+150129130+200158120+25012397+3004669+3507386+395.89=K198+8009084+8506084+9004967+950126147K199+000578718 试验路段路基顶面弯沉值测定桩号弯沉值桩号弯沉值左右左右K201+0007849+9505668+05097115+9008058+100157134K202+0009086+1509757+0506986+2009679+1006446+2509776+1507567+3006875+2005768+3508996+2506875+4006857+3005379+4508990+3506886+5006458+4003543+5509975+4507994+600122118+500134123+6506588+5509473+7007873+6005896+7508249+8009540+8509469+900597519 试验路段路基顶面弯沉值测定桩号弯沉值桩号弯沉值左右左右K210+000134231+950145178+050145167K211+000167189+100178157+050213220+1505883+10086114+200124183+150127128+2506897+2008780+3005895+2509559+3509875+3007596+4005997+3509558+4509675+4008676+5009778+4506786+5509679+5005965+600135124+5508984+650167145+6004675+700189157+650114157+750210224+70021596+8009657+7507894+8508793+8009764+9008668+850688720 试验路段路基顶面弯沉值测定桩号弯沉值桩号弯沉值左右左右+900156179+8505688+9508796+900146186K212+0007990+950164125+0507584K213+0008068+1005079+15090145+200232134说明:K195+000—K196+000段路基弯沉设计值为339；K196+000—K199+000段路基弯沉设计值为279；K201+000—K201+400段路基弯沉设计值为279；K201+400—K202+600段路基弯沉设计值为183；K210+000—K212+300段路基弯沉设计值为339；K212+300—K213+000段路基弯沉设计值为279。+25012658+3005790+350168145+4006896+45013653+50011055+55012473+6006788+65079104+70070116+75012598+800808421 路基沉降观测测量结果汇总表时间实测标高观测地点2000.7.152000.9.152000.11.152001.3.152001.5.152001.7.152001.9.15K199+200834.982834.914834.916834.919814.913814.911814.910K201+700918.822918.757918.759918.763918.755918.754918.754K212+500910.660910.597910.599910.601910.595910.594910.593K201+900925.856925.764925.766925.768925.760925.757925.758路基沉降观测沉降量汇总表时间沉降量观测地点2000.7.152000.9.152000.11.152001.3.152001.5.152001.7.152001.9.15总沉降量K199+20006.8cm-0.2cm-0.3cm0.6cm0.2cm0.1cm7.2cmK201+70006.5cm-0.2cm-0.4cm0.8cm0.1cm06.8cmK212+50006.3cm-0.2cm-0.2cm0.6cm0.1cm0.1cm6.7cmK201+90009.2cm-0.2cm-0.2cm0.8cm0.3cm-0.1cm9.8cm22 永冻土地区公路路基施工技术研究(建设单位意见)研究单位：中铁某局四处八公司2001年9月 国道301线博—牙段A合同段公路路基工程建设单位意见国道301线是呼盟境内的主要交通干线，是内蒙自治区的重点工程，中铁某局四处承建的博克图——牙克石A合同段，跨越大兴安岭，是全线的重点、难点工程，施工范围内广泛分布有岛状冻土，因永冻土和季节性冻土引起的路基翻胀、冻胀、沉陷、滑坍等病害，是长期困挠这一地区公路路基施工的一大难题，冰锥、冰丘等不良地质现象也是影响公路工程质量的重要因素，如何解决永冻土地区公路路基施工中的各种病害是能否保质保量地修好301国道的关键，中铁某局四处自1999年10月中标后，根据工程的特点和难点，对本地区冻土的性质进行了深入研究，充分利用现有设备，科学地组织施工，出色地完成了301线的公路路基施工任务，同时也总结出一套适合于永冻土地区的公路路基施工技术，形成了具体的施工工艺和施工细则，使该处在永冻土地区进行公路路基施工的经验得到丰富。希望中铁某局四处在明年的路面施工中，再接再励，确保301国道的顺利贯通，为呼盟地区的社会、经济发展作出更大的贡献。内蒙古自治区呼伦贝尔盟301国道工程建设指挥部二OO一年九月 永冻土地区公路路基施工技术研究(主要参考文献)研究单位：中铁某局四处八公司2001年9月 主要参考文献1、邴文山，《道路冻害与防治译文集》，哈尔滨工业大学出版社。2、马祖罗夫箸，梁惠生等译，《冻土物理力学性质》，1980，科学出版社。3、王伯惠编箸，《道路翻浆防治》，1959，人民交通出版社。4、张金喜，《压实土冰冻性质的室内试验研究》，北京市市政工程研究所硕士论文，1988.6。5、邴文山，《道路路基工程》，哈尔滨工业大学出版社。6、黄文熙主编，《土的工程性质》，水利电力出版社。7、A.R.袭来斯基箸，翁朝庆等译，《道路工程中的冻渗问题》，1959，人民交通出版社。8、田得延、戴惠民编著，《道路桥梁冻害极其防治》，1987，人民交通出版社9、杨盛福，《高速公路路基设计与施工》，人民交通出版社10、启葆辉、候仰慕，韩浩《高寒地区岛状冻土软土地基处理研究》研究报告11、铁路第三勘测设计院，《冻工工程》，中国铁道出版社12、《冻土地区建筑地基基础设计规范》，中国建筑出版社13、交通部第一铁路设计院《铁路工程师地质手册》人民交通出版社1'