多年冻土地区公路设计与施工技术细则

1、 提纲 1 2 3 4 1. 多年冻土区公路建设存在的问题 花大公路 1. 多年冻土区公路建设存在的问题 u青藏公路（g109）：是进藏运输的主通道，穿越750km多年冻土地带，全 段二级标准，沥青路面，平均速度约为80km/h 1. 多年冻土区公路建设存在的问题 u青康公路（g214）：是青海、西藏两省区干线公路，穿越约300km多年冻 土，全段二级标准，沥青路面和水泥混凝土路面共存，平均速度约为70km/h， 现正进行高速化改造 1. 多年冻土区公路建设存在的问题 u新藏公路（g219）：是连接新藏两省区唯一干线，是中印、中巴边境战略 主通道，穿越累计380km多年冻土区，无高级路面，20

2、03年开始升级改建， 目前平均速度不到50km/h 1. 多年冻土区公路建设存在的问题 u其他国道317、318，东北大小兴安岭的部分公路（黑北、伊嘉、加漠等） 等均有少量路段穿越多年冻土或岛状多年冻土 1. 多年冻土区公路建设存在的问题 1. 多年冻土区公路建设存在的问题 1. 多年冻土区公路建设存在的问题 1010年气温上升 0.30.30.4 0.4 平衡 q输出 q进入 热交换 地表条件 水文环境 植被条件 1. 多年冻土区公路建设存在的问题 融沉 波浪 开裂 1. 多年冻土区公路建设存在的问题 沥青路面：沥青路面： 开裂 车辙 老化 混凝土路面：混凝土路面： 断裂 松散 自然老化 1

3、. 多年冻土区公路建设存在的问题 桥梁：桥梁： 桩基融沉 冰害 涵洞：涵洞： 冻胀 1. 多年冻土区公路建设存在的问题 洞内渗水 顶部挂冰 洞内路面结冰 洞口路堑雪害 洞口冰雪融水 涌入 2. 细则编制概况 条件已经成熟 自1954年青康公路第一次发现多年冻土至今， 我国多年冻土地区公路修筑技术的工程建设 历史已有50多年，研究历史持续30多年，特 别是成套技术的完成取得众多突破性成 果，然而至今没有行业技术规范出台。 区域发展需要 我国多年冻土地区地域辽阔、资源丰富、经 济落后，实现交通的跨越式发展是西部大开 发和振兴东北老工业基地战略决策的需要。 对科学贯彻后续公路建设中和谐交通的理念 具

4、有重要意义。 高速技术准备 青藏高速公路及东北多条省级高速公路已列 入国家高速公路网规划，未来高速公路建设 中必将面临众多新的问题。考虑高速公路建 设特点与多年冻土地区特殊条件，形成导向 性文件，迎接新挑战。 2. 细则编制概况 总结经验 结合实际 研究试验 规定指标 明确方法 提出细则 系统总结以往工程的成熟经验，从多年冻土区气候环境、生 态环境以及冻土环境的实际出发，有针对性的开展试验、检测工 作，规定指标、明确方法，使提出的细则不仅能满足当前多 年冻土地区公路改（扩）建的需要，还能适应将来一段时间内新 建公路突飞猛进发展的需要，使其成为多年冻土地区公路勘察设 计施工的科学性、实用性、导向

5、性的技术文件。 2. 细则编制概况 1 先进实用 参考相关规范参考相关规范 结合地区特点结合地区特点 跟踪已有工程跟踪已有工程 确保先进实用确保先进实用 2 科学合理 广泛征求意见广泛征求意见 依据工程经验依据工程经验 纳入可靠成果纳入可靠成果 保证科学合理保证科学合理 3 专业协调 发扬技术民主发扬技术民主 协调专业意见协调专业意见 开展必要研究开展必要研究 恰当得出结论恰当得出结论 4 突出特点 考虑冻土环境特点考虑冻土环境特点 突出与一般地区差异突出与一般地区差异 提出关键指标方法提出关键指标方法 2. 细则编制概况 单位分工编制单位名称完成内容 主编单位 中交第一公路勘察设计研 究院

6、规范的立项、工作大纲、调研、编制 、统稿、组织评审等；冻土路基设计 与施工、特殊路基设计与施工、多年 冻土区路面设计与施工 参编单位 中科院寒旱所冻土路基设计 青海省公路科研勘测设计 院 冻土路基、多年冻土区沥青路面设计 与施工 黑龙江省公路勘察设计院岛状冻土区路基路面设计与施工 长安大学多年冻土区沥青路面设计与施工 3. 细则编制实施过程 红其拉浦达红其拉浦达 坂坂 1 调研高原多年冻土地区（高海拔中低地纬度） 青藏铁 路 青藏公 路 214国 道 318国 道 317国 道 219国 道 315国 道 中 巴 公 路 3. 细则编制实施过程 红其拉浦达红其拉浦达 坂坂 2 调研东北多年冻土

7、区 （高纬度低海拔） 加格达奇加格达奇 北安北安 嘉荫嘉荫 加漠公 路 黑北公 路 哈伊公 路 伊嘉公路 3 调研阿拉斯加管线、 道路、房建等 资 料 收 集 现 场 调 查 重 点 座 谈 调 研 方 式 3. 细则编制实施过程 调控 对流 调控 辐射 调控 传导 被动措施：改变土体表面辐射条件， 改变土体与大气及冻土热传导状态； 主动措施：调控对流的方法包括通 风路基、碎（片）石路基及热棒路 基； 综合措施：三类调控的相互组合， 如热棒与隔热板路基的组合等。 3. 细则编制实施过程 专题：多年冻土地区沥青路面耐久性能研究 1.多年冻土地区公路工程地质研究 2.多年冻土地区公路病害和机理研究

8、 4.多年冻土地区路基稳定性技术研究 5.多年冻土地区路面设计与施工技术研究 6.多年冻土地区桥涵工程技术研究 7.多年冻土地区公路生态环境保护与评价技术研究 8.多年冻土地区公路养护与维修技术研究 9.季节性冰冻地区路基路面稳定技术研究 10高原（山）地区筑养路职工安全与健康保障研究 3.水热力耦合效应与路基路面温度场变化规律研究 多年冻 土地区 公路修 筑成套 技术研 究 5项国际领先 6项国际先进 3方面填补空白 6方面重大创新 3. 细则编制实施过程 4. 细则总体解读 细则细则 u 工程地质勘察技术细则 u 区划、分类评价标准 u 一般土质路基设计原则、合 理断面、处治策略、设计方法

9、 和关键指标等 u 特殊路基设计原则、实用条 件、合理结构、关键参数等 u 施工工艺与流程 u 合理路面材料与结构 u 低温耐久性控制指标 u 路面结构组合设计型式 u 施工工艺与流程 u 提出多年冻土区桥涵设计 的特殊要求 u 提出设计方法 u 施工工艺与流程 u 路基路面施工质量 检测标准 u 环境保护策略与对策 4. 细则总体解读 4. 细则总体解读 4. 细则总体解读 4. 细则总体解读 4. 细则总体解读 指导思想：宁填勿挖。 冻土融化是冻土工程病害的最主要原因，多填少挖具有避免扰动冻土环境、 保护冻土覆盖层的积极作用。 靠山侧挖方基地发生条带状热融， 波及路面发生纵向裂缝 斜坡高含

10、冰量冻土融化，导致滑 塌现象，选线阶段应予以回避 斜坡高含冰量冻土融化，导致滑 塌现象，选线阶段应予以回避 4. 细则总体解读 重视环境保护。 多年冻土地区生态环境脆弱，植被恢复非常困难，应特别强调环境保护工作。 大面积铲除植被后发生融沉，只 得改道 大开挖引起融冻泥流大面积铲除植被后发生融沉 4. 细则总体解读 线形指标选用 随海拔升高，驾驶员血氧含量减少，反应时间要比正常情况下增长。 设 计 速 度（km/h）1201008060403020 高海拔停车视距 （m） 反应时间3.5s280215160115755535 反应时间3.0s260200150110705030 高海拔地区停车视

11、距 4. 细则总体解读 4. 细则总体解读 冻土工程地质分区。 可根据地貌条件、冻土分布和特征及冻土物理力学指标进行分区，反映冻土 工程地质条件和场地复杂程度。 场地复杂 程度 冻土温度 （） 含冰 状态 不良地质 现象 对环境 影响 复杂场地-1.5厚层地下冰 发育 强烈发育影响大 一般场地-1.5地下冰发育一般发育有不利影响 简单场地-1.5地下冰不发 育 不发育无影响 勘察场地复杂程度 4. 细则总体解读 工程地质勘察与取样 工程地质勘察适宜的时间应有利于工作，又不至于过多影响冻土环境。 冻土地质坑探 冻土岩芯 4. 细则总体解读 4. 细则总体解读 路基防排水 考虑地表水对多年冻土的不

12、利影响，采取措施疏导地表水，做好路基排水防 护设计。 排水不良形成积水 导致基地融化路堑积水加速底部融化 排水沟排水不畅导致基地融化 设置排水通道 设置防水护坡 4. 细则总体解读 路基高度 多年冻土地区新建路基设计高度应大于最小填土高度。 零填路基在道路运营1年后即发生病害 低填路基，随路基高度增加，冻害时间 有所延缓 中等高度路基（1.42.0 m），一般在 运营23年后发生冻害 冻土路基病害与路基高度存在一定关系 4. 细则总体解读 路堑设计 应遵循保护多年冻土的原则进行路堑设计。 粘性土(夯填)或加铺保温材料 草皮或植物边坡防护层 高含冰量多年冻土层 砂砾或粗粒土0.5m 保温性能好的

13、填料或加铺隔热保温材料 砂砾或粗粒土0.5m 路基中线 冻土上限 1m 地面线 路面结构层 砂砾或粗粒土0.5m 当地填料 砂砾或粗粒土0.5m 高含冰量多年冻土层 草皮或植物边坡防护层 粘性土(夯填)或夹铺保温材料 冻土上限 1m 路基中线 地面线 路面结构层 部分挖除多年冻土换填的路堑断面形式全部挖除多年冻土换填的路堑断面形式 未采取保护措施的冻土挖方路堑，在施工后1年内发生的热融沉陷 4. 细则总体解读 4. 细则总体解读 隔热层路基 适用于低温多年冻土路段。 4. 细则总体解读 片块石路基 可用于高温冻土区地下泉水发育或地表径流较发 育的区段，也可用于治理高含冰量区段融化夹层发育 所引

14、发的路基病害。 4. 细则总体解读 通风管路基 可用于路基高度大于2.0m的高温高含冰量 多年冻土路段。 4. 细则总体解读 热棒路基 可用于极高温多年冻土区或冻土退化区；或用 于治理由于融化盘偏移所引起的路基不均匀沉陷、 纵向裂缝等病害。 4. 细则总体解读 4. 细则总体解读 沥青面层材料的选择 多年冻土区气温低、降温速率快、昼夜温差大、日照强烈、紫外线辐射强烈、 冻土路基不均匀变形等特殊使用条件，选用沥青混合料的技术要求重点应强调抗 低温和老化性能。 4. 细则总体解读 沥青混合料的配比 沥青混合料宜采用骨架-密实结构，且混合料的沥 青用量宜在室内试验确定的最佳沥青用量基础上增加 0.5

15、-0.8个百分点，以提高面层沥青混合料的低温抗裂 性和抗冻特性。 骨架空隙结构 悬浮密实结构 骨架密实结构 4. 细则总体解读 4. 细则总体解读 桥涵地基设计原则 融沉、强融沉地段，桥涵地基宜采用保护冻土的设计原则；不融沉和弱融沉 地段，桥涵地基宜采用容许融化的原则。基础埋深应满足基地强度、稳定性验算 和冻拔力的要求。 桥台与基础埋设过浅，多年冻 土融化，大桥两头逐年下沉 两年后，大桥南、北段下沉， 已成险桥 旧桥冻拔破坏，新桥加大基础 埋深，并换填地基土 冻胀推力使桥台倾倒、梁板折断 4. 细则总体解读 金属波纹管涵 金属波纹管涵作为柔性结构涵，较适合大变形和不均匀变形地基使用。 运营多年

16、的金属波纹管涵运营多年的金属波纹管涵 4. 细则总体解读 4. 细则总体解读 4. 细则总体解读 冻土路基填料 路基填料不良、路基压实度不够或压密不均匀将会造成冻融变形差。 4. 细则总体解读 路基施工期积水 路基施工中造成路基侧向人为积水，或原积水坑没有在施工中处理与排除， 积水浸泡引起路基边坡与路肩坍塌。 4. 细则总体解读 保温板路基施工 隔热层施工时，施工机械不能直接碾压隔热板，应按照设计的最小压实度进 行填料摊铺，达到最小压实厚度要求后再用机械压实。 4. 细则总体解读 片块石路基施工 片块石应选择无风化、裂纹的石料，采用重型振动压路机碾压，边坡宜采用 人工码砌。 重型振动压路机碾压挖掘机施工平整边坡 4. 细则总体解读 通风管安装 宜采用人工或小型起重设备安装，安装应平顺，避免碰撞接口，损坏通风管。 4. 细则总体解读 热棒安装 热棒吊装时严禁压伤或擦伤热棒及上部翅片，吊装结束后，及时用砂土回填。 4. 细则总体解读 4. 细则总体解读 路面施工条件 温度低、施工期短、碾压成型困难、养生条件有限。 路面摊铺温度 普通沥青混合料应在130 以上，改性沥青混合料摊铺温度应在140 以上 4. 细则总体解读 4. 细则总体解读 桥梁施