多年凍土地區(qū)公路設(shè)計(jì)與施工技術(shù)細(xì)則

1、 提綱 1 2 3 4 1. 多年凍土區(qū)公路建設(shè)存在的問(wèn)題 花大公路 1. 多年凍土區(qū)公路建設(shè)存在的問(wèn)題 u青藏公路（g109）：是進(jìn)藏運(yùn)輸?shù)闹魍ǖ?，穿?50km多年凍土地帶，全 段二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，瀝青路面，平均速度約為80km/h 1. 多年凍土區(qū)公路建設(shè)存在的問(wèn)題 u青康公路（g214）：是青海、西藏兩省區(qū)干線公路，穿越約300km多年凍 土，全段二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，瀝青路面和水泥混凝土路面共存，平均速度約為70km/h， 現(xiàn)正進(jìn)行高速化改造 1. 多年凍土區(qū)公路建設(shè)存在的問(wèn)題 u新藏公路（g219）：是連接新藏兩省區(qū)唯一干線，是中印、中巴邊境戰(zhàn)略 主通道，穿越累計(jì)380km多年凍土區(qū)，無(wú)高級(jí)路面，20

2、03年開始升級(jí)改建， 目前平均速度不到50km/h 1. 多年凍土區(qū)公路建設(shè)存在的問(wèn)題 u其他國(guó)道317、318，東北大小興安嶺的部分公路（黑北、伊嘉、加漠等） 等均有少量路段穿越多年凍土或島狀多年凍土 1. 多年凍土區(qū)公路建設(shè)存在的問(wèn)題 1. 多年凍土區(qū)公路建設(shè)存在的問(wèn)題 1. 多年凍土區(qū)公路建設(shè)存在的問(wèn)題 1010年氣溫上升 0.30.30.4 0.4 平衡 q輸出 q進(jìn)入 熱交換 地表?xiàng)l件 水文環(huán)境 植被條件 1. 多年凍土區(qū)公路建設(shè)存在的問(wèn)題 融沉 波浪 開裂 1. 多年凍土區(qū)公路建設(shè)存在的問(wèn)題 瀝青路面：瀝青路面： 開裂 車轍 老化 混凝土路面：混凝土路面： 斷裂 松散 自然老化 1

3、. 多年凍土區(qū)公路建設(shè)存在的問(wèn)題 橋梁：橋梁： 樁基融沉 冰害 涵洞：涵洞： 凍脹 1. 多年凍土區(qū)公路建設(shè)存在的問(wèn)題 洞內(nèi)滲水 頂部掛冰 洞內(nèi)路面結(jié)冰 洞口路塹雪害 洞口冰雪融水 涌入 2. 細(xì)則編制概況 條件已經(jīng)成熟 自1954年青康公路第一次發(fā)現(xiàn)多年凍土至今， 我國(guó)多年凍土地區(qū)公路修筑技術(shù)的工程建設(shè) 歷史已有50多年，研究歷史持續(xù)30多年，特 別是成套技術(shù)的完成取得眾多突破性成 果，然而至今沒有行業(yè)技術(shù)規(guī)范出臺(tái)。 區(qū)域發(fā)展需要 我國(guó)多年凍土地區(qū)地域遼闊、資源豐富、經(jīng) 濟(jì)落后，實(shí)現(xiàn)交通的跨越式發(fā)展是西部大開 發(fā)和振興東北老工業(yè)基地戰(zhàn)略決策的需要。 對(duì)科學(xué)貫徹后續(xù)公路建設(shè)中和諧交通的理念 具

4、有重要意義。 高速技術(shù)準(zhǔn)備 青藏高速公路及東北多條省級(jí)高速公路已列 入國(guó)家高速公路網(wǎng)規(guī)劃，未來(lái)高速公路建設(shè) 中必將面臨眾多新的問(wèn)題?？紤]高速公路建 設(shè)特點(diǎn)與多年凍土地區(qū)特殊條件，形成導(dǎo)向 性文件，迎接新挑戰(zhàn)。 2. 細(xì)則編制概況 總結(jié)經(jīng)驗(yàn) 結(jié)合實(shí)際 研究試驗(yàn) 規(guī)定指標(biāo) 明確方法 提出細(xì)則 系統(tǒng)總結(jié)以往工程的成熟經(jīng)驗(yàn)，從多年凍土區(qū)氣候環(huán)境、生 態(tài)環(huán)境以及凍土環(huán)境的實(shí)際出發(fā)，有針對(duì)性的開展試驗(yàn)、檢測(cè)工 作，規(guī)定指標(biāo)、明確方法，使提出的細(xì)則不僅能滿足當(dāng)前多 年凍土地區(qū)公路改（擴(kuò)）建的需要，還能適應(yīng)將來(lái)一段時(shí)間內(nèi)新 建公路突飛猛進(jìn)發(fā)展的需要，使其成為多年凍土地區(qū)公路勘察設(shè) 計(jì)施工的科學(xué)性、實(shí)用性、導(dǎo)向

5、性的技術(shù)文件。 2. 細(xì)則編制概況 1 先進(jìn)實(shí)用 參考相關(guān)規(guī)范參考相關(guān)規(guī)范 結(jié)合地區(qū)特點(diǎn)結(jié)合地區(qū)特點(diǎn) 跟蹤已有工程跟蹤已有工程 確保先進(jìn)實(shí)用確保先進(jìn)實(shí)用 2 科學(xué)合理 廣泛征求意見廣泛征求意見 依據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)依據(jù)工程經(jīng)驗(yàn) 納入可靠成果納入可靠成果 保證科學(xué)合理保證科學(xué)合理 3 專業(yè)協(xié)調(diào) 發(fā)揚(yáng)技術(shù)民主發(fā)揚(yáng)技術(shù)民主 協(xié)調(diào)專業(yè)意見協(xié)調(diào)專業(yè)意見 開展必要研究開展必要研究 恰當(dāng)?shù)贸鼋Y(jié)論恰當(dāng)?shù)贸鼋Y(jié)論 4 突出特點(diǎn) 考慮凍土環(huán)境特點(diǎn)考慮凍土環(huán)境特點(diǎn) 突出與一般地區(qū)差異突出與一般地區(qū)差異 提出關(guān)鍵指標(biāo)方法提出關(guān)鍵指標(biāo)方法 2. 細(xì)則編制概況 單位分工編制單位名稱完成內(nèi)容 主編單位 中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研 究院

6、規(guī)范的立項(xiàng)、工作大綱、調(diào)研、編制 、統(tǒng)稿、組織評(píng)審等；凍土路基設(shè)計(jì) 與施工、特殊路基設(shè)計(jì)與施工、多年 凍土區(qū)路面設(shè)計(jì)與施工 參編單位 中科院寒旱所凍土路基設(shè)計(jì) 青海省公路科研勘測(cè)設(shè)計(jì) 院 凍土路基、多年凍土區(qū)瀝青路面設(shè)計(jì) 與施工 黑龍江省公路勘察設(shè)計(jì)院島狀凍土區(qū)路基路面設(shè)計(jì)與施工 長(zhǎng)安大學(xué)多年凍土區(qū)瀝青路面設(shè)計(jì)與施工 3. 細(xì)則編制實(shí)施過(guò)程 紅其拉浦達(dá)紅其拉浦達(dá) 坂坂 1 調(diào)研高原多年凍土地區(qū)（高海拔中低地緯度） 青藏鐵 路 青藏公 路 214國(guó) 道 318國(guó) 道 317國(guó) 道 219國(guó) 道 315國(guó) 道 中 巴 公 路 3. 細(xì)則編制實(shí)施過(guò)程 紅其拉浦達(dá)紅其拉浦達(dá) 坂坂 2 調(diào)研東北多年凍土

7、區(qū) （高緯度低海拔） 加格達(dá)奇加格達(dá)奇 北安北安 嘉蔭嘉蔭 加漠公 路 黑北公 路 哈伊公 路 伊嘉公路 3 調(diào)研阿拉斯加管線、 道路、房建等 資 料 收 集 現(xiàn) 場(chǎng) 調(diào) 查 重 點(diǎn) 座 談 調(diào) 研 方 式 3. 細(xì)則編制實(shí)施過(guò)程 調(diào)控 對(duì)流 調(diào)控 輻射 調(diào)控 傳導(dǎo) 被動(dòng)措施：改變土體表面輻射條件， 改變土體與大氣及凍土熱傳導(dǎo)狀態(tài)； 主動(dòng)措施：調(diào)控對(duì)流的方法包括通 風(fēng)路基、碎（片）石路基及熱棒路 基； 綜合措施：三類調(diào)控的相互組合， 如熱棒與隔熱板路基的組合等。 3. 細(xì)則編制實(shí)施過(guò)程 專題：多年凍土地區(qū)瀝青路面耐久性能研究 1.多年凍土地區(qū)公路工程地質(zhì)研究 2.多年凍土地區(qū)公路病害和機(jī)理研究

8、 4.多年凍土地區(qū)路基穩(wěn)定性技術(shù)研究 5.多年凍土地區(qū)路面設(shè)計(jì)與施工技術(shù)研究 6.多年凍土地區(qū)橋涵工程技術(shù)研究 7.多年凍土地區(qū)公路生態(tài)環(huán)境保護(hù)與評(píng)價(jià)技術(shù)研究 8.多年凍土地區(qū)公路養(yǎng)護(hù)與維修技術(shù)研究 9.季節(jié)性冰凍地區(qū)路基路面穩(wěn)定技術(shù)研究 10高原（山）地區(qū)筑養(yǎng)路職工安全與健康保障研究 3.水熱力耦合效應(yīng)與路基路面溫度場(chǎng)變化規(guī)律研究 多年凍 土地區(qū) 公路修 筑成套 技術(shù)研 究 5項(xiàng)國(guó)際領(lǐng)先 6項(xiàng)國(guó)際先進(jìn) 3方面填補(bǔ)空白 6方面重大創(chuàng)新 3. 細(xì)則編制實(shí)施過(guò)程 4. 細(xì)則總體解讀 細(xì)則細(xì)則 u 工程地質(zhì)勘察技術(shù)細(xì)則 u 區(qū)劃、分類評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) u 一般土質(zhì)路基設(shè)計(jì)原則、合 理斷面、處治策略、設(shè)計(jì)方法

9、 和關(guān)鍵指標(biāo)等 u 特殊路基設(shè)計(jì)原則、實(shí)用條 件、合理結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵參數(shù)等 u 施工工藝與流程 u 合理路面材料與結(jié)構(gòu) u 低溫耐久性控制指標(biāo) u 路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)型式 u 施工工藝與流程 u 提出多年凍土區(qū)橋涵設(shè)計(jì) 的特殊要求 u 提出設(shè)計(jì)方法 u 施工工藝與流程 u 路基路面施工質(zhì)量 檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn) u 環(huán)境保護(hù)策略與對(duì)策 4. 細(xì)則總體解讀 4. 細(xì)則總體解讀 4. 細(xì)則總體解讀 4. 細(xì)則總體解讀 4. 細(xì)則總體解讀 指導(dǎo)思想：寧填勿挖。 凍土融化是凍土工程病害的最主要原因，多填少挖具有避免擾動(dòng)凍土環(huán)境、 保護(hù)凍土覆蓋層的積極作用。 靠山側(cè)挖方基地發(fā)生條帶狀熱融， 波及路面發(fā)生縱向裂縫 斜坡高含

10、冰量?jī)鐾寥诨瑢?dǎo)致滑 塌現(xiàn)象，選線階段應(yīng)予以回避 斜坡高含冰量?jī)鐾寥诨瑢?dǎo)致滑 塌現(xiàn)象，選線階段應(yīng)予以回避 4. 細(xì)則總體解讀 重視環(huán)境保護(hù)。 多年凍土地區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱，植被恢復(fù)非常困難，應(yīng)特別強(qiáng)調(diào)環(huán)境保護(hù)工作。 大面積鏟除植被后發(fā)生融沉，只 得改道 大開挖引起融凍泥流大面積鏟除植被后發(fā)生融沉 4. 細(xì)則總體解讀 線形指標(biāo)選用 隨海拔升高，駕駛員血氧含量減少，反應(yīng)時(shí)間要比正常情況下增長(zhǎng)。 設(shè) 計(jì) 速 度（km/h）1201008060403020 高海拔停車視距 （m） 反應(yīng)時(shí)間3.5s280215160115755535 反應(yīng)時(shí)間3.0s260200150110705030 高海拔地區(qū)停車視

11、距 4. 細(xì)則總體解讀 4. 細(xì)則總體解讀 凍土工程地質(zhì)分區(qū)。 可根據(jù)地貌條件、凍土分布和特征及凍土物理力學(xué)指標(biāo)進(jìn)行分區(qū)，反映凍土 工程地質(zhì)條件和場(chǎng)地復(fù)雜程度。 場(chǎng)地復(fù)雜 程度 凍土溫度 （） 含冰 狀態(tài) 不良地質(zhì) 現(xiàn)象 對(duì)環(huán)境 影響 復(fù)雜場(chǎng)地-1.5厚層地下冰 發(fā)育 強(qiáng)烈發(fā)育影響大 一般場(chǎng)地-1.5地下冰發(fā)育一般發(fā)育有不利影響 簡(jiǎn)單場(chǎng)地-1.5地下冰不發(fā) 育 不發(fā)育無(wú)影響 勘察場(chǎng)地復(fù)雜程度 4. 細(xì)則總體解讀 工程地質(zhì)勘察與取樣 工程地質(zhì)勘察適宜的時(shí)間應(yīng)有利于工作，又不至于過(guò)多影響凍土環(huán)境。 凍土地質(zhì)坑探 凍土巖芯 4. 細(xì)則總體解讀 4. 細(xì)則總體解讀 路基防排水 考慮地表水對(duì)多年凍土的不

12、利影響，采取措施疏導(dǎo)地表水，做好路基排水防 護(hù)設(shè)計(jì)。 排水不良形成積水 導(dǎo)致基地融化路塹積水加速底部融化 排水溝排水不暢導(dǎo)致基地融化 設(shè)置排水通道 設(shè)置防水護(hù)坡 4. 細(xì)則總體解讀 路基高度 多年凍土地區(qū)新建路基設(shè)計(jì)高度應(yīng)大于最小填土高度。 零填路基在道路運(yùn)營(yíng)1年后即發(fā)生病害 低填路基，隨路基高度增加，凍害時(shí)間 有所延緩 中等高度路基（1.42.0 m），一般在 運(yùn)營(yíng)23年后發(fā)生凍害 凍土路基病害與路基高度存在一定關(guān)系 4. 細(xì)則總體解讀 路塹設(shè)計(jì) 應(yīng)遵循保護(hù)多年凍土的原則進(jìn)行路塹設(shè)計(jì)。 粘性土(夯填)或加鋪保溫材料 草皮或植物邊坡防護(hù)層 高含冰量多年凍土層 砂礫或粗粒土0.5m 保溫性能好的

13、填料或加鋪隔熱保溫材料 砂礫或粗粒土0.5m 路基中線 凍土上限 1m 地面線 路面結(jié)構(gòu)層 砂礫或粗粒土0.5m 當(dāng)?shù)靥盍?砂礫或粗粒土0.5m 高含冰量多年凍土層 草皮或植物邊坡防護(hù)層 粘性土(夯填)或夾鋪保溫材料 凍土上限 1m 路基中線 地面線 路面結(jié)構(gòu)層 部分挖除多年凍土換填的路塹斷面形式全部挖除多年凍土換填的路塹斷面形式 未采取保護(hù)措施的凍土挖方路塹，在施工后1年內(nèi)發(fā)生的熱融沉陷 4. 細(xì)則總體解讀 4. 細(xì)則總體解讀 隔熱層路基 適用于低溫多年凍土路段。 4. 細(xì)則總體解讀 片塊石路基 可用于高溫凍土區(qū)地下泉水發(fā)育或地表徑流較發(fā) 育的區(qū)段，也可用于治理高含冰量區(qū)段融化夾層發(fā)育 所引

14、發(fā)的路基病害。 4. 細(xì)則總體解讀 通風(fēng)管路基 可用于路基高度大于2.0m的高溫高含冰量 多年凍土路段。 4. 細(xì)則總體解讀 熱棒路基 可用于極高溫多年凍土區(qū)或凍土退化區(qū)；或用 于治理由于融化盤偏移所引起的路基不均勻沉陷、 縱向裂縫等病害。 4. 細(xì)則總體解讀 4. 細(xì)則總體解讀 瀝青面層材料的選擇 多年凍土區(qū)氣溫低、降溫速率快、晝夜溫差大、日照強(qiáng)烈、紫外線輻射強(qiáng)烈、 凍土路基不均勻變形等特殊使用條件，選用瀝青混合料的技術(shù)要求重點(diǎn)應(yīng)強(qiáng)調(diào)抗 低溫和老化性能。 4. 細(xì)則總體解讀 瀝青混合料的配比 瀝青混合料宜采用骨架-密實(shí)結(jié)構(gòu)，且混合料的瀝 青用量宜在室內(nèi)試驗(yàn)確定的最佳瀝青用量基礎(chǔ)上增加 0.5

15、-0.8個(gè)百分點(diǎn)，以提高面層瀝青混合料的低溫抗裂 性和抗凍特性。 骨架空隙結(jié)構(gòu) 懸浮密實(shí)結(jié)構(gòu) 骨架密實(shí)結(jié)構(gòu) 4. 細(xì)則總體解讀 4. 細(xì)則總體解讀 橋涵地基設(shè)計(jì)原則 融沉、強(qiáng)融沉地段，橋涵地基宜采用保護(hù)凍土的設(shè)計(jì)原則；不融沉和弱融沉 地段，橋涵地基宜采用容許融化的原則?；A(chǔ)埋深應(yīng)滿足基地強(qiáng)度、穩(wěn)定性驗(yàn)算 和凍拔力的要求。 橋臺(tái)與基礎(chǔ)埋設(shè)過(guò)淺，多年凍 土融化，大橋兩頭逐年下沉 兩年后，大橋南、北段下沉， 已成險(xiǎn)橋 舊橋凍拔破壞，新橋加大基礎(chǔ) 埋深，并換填地基土 凍脹推力使橋臺(tái)傾倒、梁板折斷 4. 細(xì)則總體解讀 金屬波紋管涵 金屬波紋管涵作為柔性結(jié)構(gòu)涵，較適合大變形和不均勻變形地基使用。 運(yùn)營(yíng)多年

16、的金屬波紋管涵運(yùn)營(yíng)多年的金屬波紋管涵 4. 細(xì)則總體解讀 4. 細(xì)則總體解讀 4. 細(xì)則總體解讀 凍土路基填料 路基填料不良、路基壓實(shí)度不夠或壓密不均勻?qū)?huì)造成凍融變形差。 4. 細(xì)則總體解讀 路基施工期積水 路基施工中造成路基側(cè)向人為積水，或原積水坑沒有在施工中處理與排除， 積水浸泡引起路基邊坡與路肩坍塌。 4. 細(xì)則總體解讀 保溫板路基施工 隔熱層施工時(shí)，施工機(jī)械不能直接碾壓隔熱板，應(yīng)按照設(shè)計(jì)的最小壓實(shí)度進(jìn) 行填料攤鋪，達(dá)到最小壓實(shí)厚度要求后再用機(jī)械壓實(shí)。 4. 細(xì)則總體解讀 片塊石路基施工 片塊石應(yīng)選擇無(wú)風(fēng)化、裂紋的石料，采用重型振動(dòng)壓路機(jī)碾壓，邊坡宜采用 人工碼砌。 重型振動(dòng)壓路機(jī)碾壓挖掘機(jī)施工平整邊坡 4. 細(xì)則總體解讀 通風(fēng)管安裝 宜采用人工或小型起重設(shè)備安裝，安裝應(yīng)平順，避免碰撞接口，損壞通風(fēng)管。 4. 細(xì)則總體解讀 熱棒安裝 熱棒吊裝時(shí)嚴(yán)禁壓傷或擦傷熱棒及上部翅片，吊裝結(jié)束后，及時(shí)用砂土回填。 4. 細(xì)則總體解讀 4. 細(xì)則總體解讀 路面施工條件 溫度低、施工期短、碾壓成型困難、養(yǎng)生條件有限。 路面攤鋪溫度 普通瀝青混合料應(yīng)在130 以上，改性瀝青混合料攤鋪溫度應(yīng)在140 以上 4. 細(xì)則總體解讀 4. 細(xì)則總體解讀 橋梁施