G214线共和至结古段多年冻土区公路勘察设计技术指南

1、1总则12术语、符号22.1术语2.2符号 53多年冻土区路线设计93多年冻土区公路选线的原则93.2多年冻土区公路线性指标选用104多年冻土工程地质勘察134.1 口的与任务 1 34.2准备工作134.3工程地质勘察144.3.1工程地质调查144.3.2路线工程地质勘察要点16433桥涵工程地质勘察要点 1 r4.3.4冻土勘探174.4冻土试验194.5资料整理215多年冻土区路基设计235.1总体设计原则5.2冻土路基设计原则5.3冻土路基设计控制指标5.4多年冻土区路基设计流程5.5 一般路基设计5.6特殊结构路基设计561 xps板隔热层路基5.6.2片块右路基.23.23.24

2、.26.29.30.315.6.3热棒xps板复合路基345.6.4通风管路基 35.6.5以桥代路方案375.7多年冻土区过渡段路基设计385.7.1填、挖过渡段路基设计385.7.2路基与桥（涵）过渡段路基设计385.7.3融区与多年冻土区过渡段路基设计385.8多年冻土地段的地表处理方案及排水设计395.9取土坑与弃土堆406多年冻土区路面设计426.1总体设计原则426.2路面结构设计 36.3路面材料配合比设计方案446.3.1而层材料组成及技术耍求446.3.2透层、封层及粘层496.3.3水泥稳定碎砾石（或砂砾）基层50634级配砂砾垫层 5 17多年冻土区桥涵设计527总体设计

3、原则537.2多年冻土区桥梁结构的选择557.3桥梁基础设计557.3.1110 557.3.2桥梁基础设计计算567.4多年冻土区涵洞工程设计617.4.1设计原则617.4.2涵洞的结构类型627 3"/hjpi 637.4.4涵洞进出口类型648隧道工程648.1 aij、pi 658.2隧道位置选择658.3隧道洞口工程668.4隧道衬砌结构668.5隧道防排水措施678.6"i k 689环境保护与景观709总体设计原则709.2冻土环境保护719.3取弃土及水土保持719 739.5景观绿化工程731总贝ijl1为统一 g214线多年冻土地区公路勘察设计技术标准

4、，提高多年冻土地区公路 设计技术水平与质量，保障工程勘察设计符合安全、适用、技术先进、经济合理的 耍求，特制定本指南。1.2多年冻土地区公路勘察设计应充分考虑其与多年冻土的和互影响，对冻土环 境应坚持主动保护、积极预防、综合治理的保护原则，工程措施应遵循导冷阻热、 减少辐射、增强对流的设计原则。1.3多年冻土地区公路工程应考虑特殊的气候、气温、多年冻土工程地质条件等 自然因素和养护维修要求，积极采用合理有效的先进技术及新材料、新工艺和新方 法。1.4共和至结古段多年冻土区公路勘察设计除应符合本指南外，还应符合国家和 行业现行的相关标准、规范和规程的有关规定。2术语、符号2.1术语1. 多年冻土

5、 permafrost持续冻结时间两年或两年以上并含冇冰的土（岩）。2. 融区 talik多年冻土区由于热力作用形成的非多年冻土地段。3. 冻土总含水率 total water content in frozen soil冻土中所含冰和未冻水的总质量与土骨架质量z比，用百分数表示。4. 季节冻结层 seasonal freezing layer每年寒季冻结、暖季融化，其年平均地温高于0°c的地表层，其下卧层为非冻 结层或不衔接多年冻土层。5. 季节融化层 seasonal thawed layer毎年寒季冻结、暧季融化，其年平均地温低于0°c的地表层，其下卧层为冻结 层。6

6、. 多年冻土天然上限 natural permafrost table天然条件下多年冻土层的上界而。7. 多年冻土人为上限 artificial permafrost table人为条件影响下形成的多年冻土上界。&多年冻土卜限 permafrost base多年冻土层下部地温一般为0°c0°c的界面。9. 衔接多年冻十.connect permafrost直接位于季节融化层z下的多年冻土。10. 不衔接多年冻土 detachment permafrost季节冻结层的冻结深度浅于天然上限的多年冻土。11 .盐渍化冻土 saline frozen soil冻土屮易溶盐的

7、含量超过规定的限值时称盐渍化冻土。12. 地温年较差 annual range of ground temperature某一深度地温在一年中最高与最低温度的差值（一般按一年中最热月与最冷月 的月平均温度计算）。13. 年平均地温 mean annual ground temperature指年零较差深度处的地温。年零较差的深度称地温年变化深度。14. 融沉系数 thaw-settlement coefficient冻土融化过程中，在自重作用下产生的下沉量与融化前相应厚度之比值。15. 冻胀率 frost heaving ratio指单位冻结深度的冻胀量。即某一冻结深度范围内的冻胀量与相应的冻

8、结深度 z比值。16. 冻结强度 freezing strength土与基础侧表面冻结在一起所能承受的最犬剪应力。17. 冻土抗剪强度 share strength of frozen soil冻土抵抗剪切破坏的能力。冻胀力 frost-heaving forces土的冻胀受到约束时产生的力。19. 切向冻胀力 tangential frost-heave force地基土在冻结膨胀时，沿切向作用在基础侧表面的力。20. 法向冻胀力 normal frost-heave force地基土在冻结膨胀时，沿法向作用在基础底而的力。21. 水平冻胀力 horizontal frost-heave f

9、orce地基土在冻结膨胀吋，沿水平方向作用在结构物或基础表面的力，包括沿切向 和法向的作用。22. 标准冻深 standard freezing depth非冻胀黏性土，地表平坦、裸露、城市z外的空旷场地中，不少于10年实测最 大冻深的平均值。23. 标准融深 standard thawed depth非融沉黏性土，地表平坦、裸露、城市之外的空旷场地屮，不少于10年实测最 大融深的平均值。24. 冻结指数 freezing index一年小低于0°c的气温与相应持续时间乘积的代数和。25. 热融滑塌 thaw slumping高含冰量冻土分布的自然坡面，市于冻土融化而引起上覆土体下滑

10、的现象。一 般具有溯源性，又称热融滑坡。26. 融冻泥流 gelifluction缓坡上的细粒土，受反复的冻融作用而结构破坏，饱水土体沿山坡向下缓慢蠕动的现象。27. 热融湖（塘）thermokarst lake多年冻土地区地下冰融化形成的积水洼地。28. 冰椎 icing多年冻土地区地下水在寒季流出地表冻结所形成的冰体。河流中形成的冰椎也 称冰幔。29. 冻土沼泽 marsh in permafrost在多年冻土区，由于地表水、地下水的影响，地面长期潮湿，生长喜湿和喜水 植物，并有泥炭堆积的山前斜坡或山间洼地。30. 冻胀丘 frost mound由土的差异冻胀作用所形成的丘状地形。31.

11、冻融圈 freeze-thaw cylinder多年冻土地区隧道洞身开挖，使围岩受环境变化而产生季节融化冻结的影 响带。32. 融化指数 thawing index一年小高于0°c的气温与相应持续时间乘积的代数和。33. 融化盘 thaw bulb采暖建筑物下，多年冻结地基土的一部分发生融化，形如盘、盆状，故称 融化盘。34. 冻土核 frozen core在多年冻土地区的天然地面上进行范围不大的人工填土时，在剖面上，保 留或出现的冻土体。35. 冻结层上水 suprapermafrost water分布在多年冻土层之上的地下水。36. 冻结层间水 intrapermafrost w

12、ater被多年冻土完全包围或半包围的自由重力水。37. 冻结层下水 subpermafrost water分布在多年冻土层z下的地下水。38. 不良冻土现象 harmful cryogenic phenomenon又称不良冷生现彖。指土体的冻结和融化作用产生的对工程有不利影响的新形 成物及中小型地形，如冰椎、冻胀丘、融冻泥流、热融湖塘等现象。39. 主动降温 positive cooling指通过调控对流或调控传导以改善冻土热状况的工程措施。40. 被动保护 passive protection指通过阻隔、封闭措施减少热交换以维持地温的原始状况或减缓冻土退化的工 程措施。41. 一般路基 ge

13、neral embankment是指采用填土修筑的路堤或直接开挖形成的路堑。42. 特殊结构路基 special structure embankment为保证多年冻土区路基稳定，采用具有调控温度作用的新技术、新材料修筑的 特殊结构的路基形式。43. 隔热层路基 thermal-insulation embankment在路基中设置工业隔热材料的路基。44. 片块右路基 crushed rock-based embankment采用一定厚度并保持一定空隙率片块石作为路基填料的路基。45. 通风管路基 ventilatedduct embankment在路基中埋设通风管的路基形式。46. 热棒

14、thermosyphon一种内部采用了液气两相转换对流循环热虹吸（重力式低温热管）的装置。47. 热棒路基 thermosyphon embankment在路基中埋置热棒的路基形式。48. 复合式路基 compound embankment采用两种以上调控工程措施的路基形式。2.2符号1. 冻土物理、力学及热学特性tcp多年冻土年平均地温；0）一总含水率；塑限含水率；cdc 一起始融沉含水率；血、%土体分别在融化和冻结状态下的导热系数；心一土层平均总应力；匕）一土层压缩系数；yd一冻土干密度；人。一起始融沉干密度即最佳干密度；ydc 一对应于（。=叭时冻土干密度；©内摩擦角；c粘聚力

15、；/水平冻胀力。2. 土的季节冻结与融化参数平均冻胀率；a（）一冻土融沉系数；1 冻土天然上限；s季节融化层压缩沉降量；p 平均融化速率；仇一路基下多年冻土人为上限；_沥青路面下多年冻土人为上限下降值。3. 路基咼度h。临界路基高度；hr路基合理高度；hs路基设计高度；h勘探年路基高度。4. 路面相关参数厶一温缩抗裂性指数；打一干缩抗裂指数；人几一基层材料在最不利情况下的最大温度变化范围；t温缩抗裂系数；一材料的极限拉应变；少一最不利情况下对应于的平均温缩系数；%，基层材料在最不利情况下含水率的最大变化幅度;w干缩抗裂系数；5最不利情况下对应于awm的平均干缩系数。5 其他类结构物参数。一挡土

16、墙顶宽；“一挡土墙基础宽；l-挡土墙埋深；h挡土墙地面以上部分高；厂一挡土墙密度；m “一挡土墙稳定力矩；挡土墙绕墙体前趾倾覆力矩；kq挡土墙抗倾覆安全系数；心，心一分别为隔热层与等效土体的厚度；心,心一分别为隔热层与等效土体的导热系数；久一隔热层合理埋深；j隔热层极限强度；r通风管冷却半径； d通风管外径。6.其他指数与系数y 一年份（如2009年即）尸2009 ）；道路设计年限；ay 沥青路面竣工至勘探的时间;m冻土类型修正系数；儿一v类土融沉修正系数；k 气温修正系数；0融化速度衰减系数；p一轮胎压强；"max压路机最大接触应力；q单位线载荷；£° 一压实层

17、的变形模量。3多年冻土区路线设计3.1多年冻土区公路选线的原则1. 多年冻土地区公路路线设计应重视沿线植被、湿地和珍稀野生动物的保护， 做好水土保持工作，尽量绕避环境敏感区，远离已建自然保护区和规划屮的自然保 护区，远离野生动物聚集和频繁活动的地区；无法绕避时，应设计野生动物通道， 提出野生动物环境的保护方案，最大限度地减轻对生态坏境的影响。2. 路线线位的选择应综合考虑地形、地貌、冻土、地质和水文条件等因索，避 免因路线选择不当而诱发工程病害或其他隐患。3. 线形设计除考虑冻结期长、路面冰滑的不利因索，还要考虑驾驶员的心理负 荷增大、血氧含量减少、反应延缓等特点，从驾驶员视觉与心生理反应分析

18、的角度, 确保交通安全与行驶舒适性。4. 路线宜选择在平缓干燥、向阳的斜坡上通过，避免穿越低洼、潮湿和较陡的 山坡。尽量绕避富冰冻土、饱冰冻土、含土冰层地段、冻胀丘、冰椎、多年冻土沼 泽、热融湖（塘）等危害严重的多年冻土地段；无法绕避时，应选择分布较少、病 害较轻的地带，以最短距离通过。5. 路线穿越河谷时，线位宜选择在多年冻土工程地质条件较好的地段通过，尽 量绕避沼泽、湿地和腐殖土地段。6. 路线经过微丘坡地或阶地时，线位高程宜高不宜低，宜在融冻坡积层缓坡上 部或高阶（台）地上通过，应避免沿融区附近的多年冻土边缘地带布线。7. 路线穿越多年冻土地区圾口时，应对深挖路堑和隧道方案进行经济技术比

19、 较；隧道应避免穿过地下水发育的地层，洞口位置宜避开热融滑塌、冰椎、冻胀丘 及厚层地下冰等不良地质地段。8. 公路路基应尽可能缩短零断面、半填半挖和低填浅挖路段的长度。9. 在厚层地下冰分布的斜坡路段，路线宜从上方以路堤形式通过。在热融滑塌 体分布的路段，路线应远离热融滑塌区，且宜从下方以路堤形式通过。10. 在冻胀丘、冰椎发育地段，路线应避绕，从有利于路基稳定的方位通过， 有困难吋，可采用桥梁跨越。11. 改扩建公路应充分利用原有较为稳定的公路线位；在地形、地质条件允许的情况下，可改移线位，采用较高的平、纵面指标。3.2多年冻土区公路线性指标选用1. 在高海拔地区，一般平曲线最小半径的指标，

20、应考虑冰冻季节路面摩擦系数 急剧衰减的特点，圆曲线最小半径根据设计速度按照表31的规定选取。设计交通 量在道路等级适应交通量下限附近的地方公路或改建公路，当条件受限吋，平曲线 指标可按现行规范规定选用。表31高海拔地区平曲线半径设计速度(km/h)1201008060403020高海拔平曲线半径(m)710500310200905525横向力系数0.10.10.10.080.080.080.08最人超咼6%6%6%6%6%6%6%标准极限最小半径(m)6504002501256030152. 在海拔高度3000m及以上地区，最大纵坡应考虑驾驶员的心生理反应与积雪 冰冻地区的不良路面条件，最大纵

21、坡宜按7%控制，同时各种设计速度下各级公路的 最人纵坡应按照表3-2的规定予以折减。最犬纵坡折减后小丁 4%吋，仍采用4%o 当地形条件特別困难，按表3-2进行纵坡折减会对多年冻土造成较大破坏时，纵坡 折减可根据现场情况灵活掌握。表32 高原最大纵坡折减海拔高度(m)30003500350040003500400040004500450050005000以上纵坡折减()0.51.01.52.02.533. 在高海拔地区，不同纵坡公路的最大坡长可按照表33的规定选用。公路连续 纵坡长度超过坡长限值吋，应在规定范围内设置缓和坡段。缓和坡段的纵坡应不人 于2%,其长度应符合最小坡长的规定。表33 不

22、同纵坡最大坡长(m)设计速度(km/h)1201008060403020纵 坡 坡 度 (%)370080046007509005500600700650055060070074004505004. 爬坡车道和超车道的设置规定如下：（1）双车道公路连续上坡路段，符合下列情况之一者，宜在上坡方向行车道右 侧设置爬坡车道：（1）交通流屮重型车比例大于20%以上；（2）交通流量在500辆/h以上；（3）纵坡坡度大于4%,坡长500m （含）以上；（4）相邻的平坡路段和上坡路段，服务水平相差超过2个级别；（5）坡道上服务水平降低至四级；（6）沿连续上坡方向载重汽车的运行速度降低到表34的容许最低速度以

23、下。表34 上坡方向容许最低速度设计速度（km/h）806040容许最低速度（km/h）504025表35超车道长度和间距的推荐值交通屋（辆/h）推荐的超车道长度（km）推荐的超车道间距（km）4000.81.210 126001.2 2.0898002.0 2.45710002.4 2.84612002.8 3.245（7）超车道的设置标准应以跟车率作为评价指标确定，设置超车道后，在不同 的交通量条件下，服务水平应不低于3级。推荐的超车道设置标准应符合表35的 规定。超车道及爬坡车道的横断面布置型式如图3-1所示，沿行车道外侧将路基拓 宽。过渡段长度按式（31）和（3-2）计算。最短分流过渡

24、段长度ld"wi36 （3-1）最短合流过渡段长度lm=vw/2a6 （3-2）其中：v运行速度（km/h）;w拓宽宽度（m）。引导1车驶正鴛车通引曷慢车驶入右车n图3-1超车道及爬坡车道横断面布置图4多年冻土工程地质勘察4.1目的与任务根据勘察任务，深入调查研究，实事求是，精心勘察，注重经济效果及勘察质 量，为公路设计施工提供正确、完整的勘察、调查资料。多年冻土地区工程地质勘察，应重点查明沿线一定范围内多年冻土的类型，分 区、分布、冻土层上限及冻土层厚度，冻土含水率、含冰量以及冻土地温，水文地 质等情况，在冻土沼泽、冻胀丘、冰椎、热融湖（塘）地段，应详细调查其分布范 围、规模、发生

25、原因及发展趋势等。在改建工程中，还应对原有路基病害进行调查、 统计，分析各类病害分布范围，分布规律，对病害机理进行初步分析研究等。具体 归纳如下：1. 收集资料的途径调研、踏勘、地质勘探、病害调查、室内实验等等2. 收集资料的目的（1）为公路设计、施工提供正确、完整的勘察、调查资料；（2）对修建道路后冻土的发展趋势、危害程度以及道路的工程性质做岀评价；（3）对病害严重路段，推荐提出有效的处理措施。3. 工程地质勘察的任务（1）广泛充分收集、分析多年冻土地区道路工程以前的科研、勘察、设计、施 工等右关资料；（2）通过地质勘察、病害调查等，查明沿线冻土工程地质以及冻土不良地质现 象发育区段等的冻土

26、工程地质特征；（3）分析和评价公路路基下多年冻土的动态变化和稳定条件，为设计提供详实 冻土工程地质资料以及必须的设计参数。4.2准备工作熟悉勘察设计的任务，i般情况下应收集如下资料：1. 沿线气彖、气候资料：包括日照、辐射、一年内暖期和寒期的起记持续时间, 冻结、融化深度等，积雪的时间和厚度（历年来的平均值、最大值和最小值），年降 水量、蒸发量，降雨季节，年平均气温、1月平均气温、7月平均气温、年最低气温 和最高气温。2. 沿线已有的地形、地貌、工程地质、水文地质、多年冻土以及环境保护等资 料。3. 以往做过的冇关区域冻土条件：多年冻土的分布、厚度、成份、冰冻构造、 年平均地温。年地温振幅为零

27、的深度；冻土的物理、热物理及力学性质；季节融化 层和季节冻结层的深度及其性质。冻融过程和形成规律以及用于评价冻土工程条件 变化特征的原始资料等。4. 多年冻土地区道路及其它有关的科研、试验工程资料。5. 原冇公路建设及改建工程的设计、施工及原冇道路路况病害调查资料。6. 认真研究齐有关方面的审批、评议和意见以及与本工程项目有关的可利用的 资料等。在综合研究所收集资料的基础上，编制勘察工作大纲，完成钻探、物探及试验 设备、仪器的准备和检校工作。组织有关工程技术人员熟悉和核对现场情况，确定 重点勘察路段，落实勘探（孔）位、物探路段，并进一步补充、修正勘察工作大纲。 作到不缺项，不遗漏勘探内容。4.

28、3工程地质勘察4.3.1工程地质调查多年冻土地区工程地质调查首先应满足部颁公路工程地质勘察规程的有关 要求。工程地质调查范围一般为公路中线左右两侧各200米，如遇特别复杂路段为 查明病害原因或为了满足工程需要应扩大调查范围。在不同设计阶段调查主要内容 如下：1. 初设阶段：（1）冻土分布路段的地形、地貌及岩土性质；（2）基本查清影响冻土分布的因索：包括地理纬度、海拔高度、地形、地貌、 地表水体（湖塘、河流等）、植被、地质构造，岩土性质、含水率及冻土温度等，用 以分析其与冻土工程特征的关系；（3）查明高含冰量冻土的分布情况及分布规律，对复杂地段应进行详细的工程 地质调绘、勘察和相应的试验工作；（

29、4）调查人为活动对冻土环境的影响情况，详细记录（或填图）已有取土坑 的位置、取土范围、取土深度，并通过挖探、钻探等手段查明取土坑的冻土上限和 天然地面的冻土上限，用以分析路基人为上限的变化情况，此类探坑或钻孔每公里 不宜少于2至3个；（5）调查地卜水的位置、类别、活动情况，补给与排水条件以及地卜水与地表 水的关系；（6）在改扩建工程屮，调查路技术状态及病害，分析道路病害成因，记录完 好的结构物形式及防护措施，评价冻土对道路的影响程度。（7）调查现冇排水沟、挡水：t念、截水沟等排水设施，记录好流水方向，以便进 行系统排水工程设计。（8）根据勘察路段冻土分布状况，适当增加物探工作，基本查清季节冻十

30、区与 多年冻土区的分布界限。初步勘察阶段所进行的工程地质测绘比例尺宜为1:100001:2000,其范围视地 质条件的复杂程度和设计需要而定，一般为路线两侧各200mo2. 详勘阶段：多/冻土地区道路工程详细勘察阶段的工作，应在已确定的线路范围内及初步 勘察的基础上进行补充和完善，包括调查、测绘、勘探、试验和资料整理等工作。 需要完成的具体任务如下：（1）根据冻土的分布情况划分出不同的地质分段，说明其类型、分布范围、厚 度、冻土构造、季节融冻层深度和地下冰埋藏条件、厚度、分布、地下水类型及分 布、平均地温、冻胀融沉的可能性，环境变化与冻土贮存的关系。（2）分段对冻土进行必要的物理、化学、构造、

31、力学性质指标的测试及现场试 验和原位测试，提供进行道路稳定性设计计算的技术指标。（3）按地貌单元收集多年冻土的多年地温资料，不同冻土地区路段进行评价， 分段捉出相应的设计原则和工程技术措施的建议。（4）详细调查各种不良地质现象的起讫及平面分布范围，及其成因、分布、构 造、土质和含冰状况；查明季节冻融层的厚度，土的种类和融化后的潮湿程度；分 析不良地质现象产生原因、发育程度及发展趋势。提出处理和防治措施的建议及在 设计、施工运营过程中应注意的事项。（5）对如下不良冻土现象应重点勘察：热融滑塌、热融沉陷及热融湖塘发生热融变化的原因、发展阶段及地下冰的分 布与暴露情况，热融湖塘的地表排水条件及水位变

32、化情况；对融冻泥流、寒冻堆塌以及因热融产生的基底松软地段，收集必耍的地质资料; 冰椎的类型及规模，冰椎发育地段的冻土情况和水文地质情况；对冻胀丘及爆炸性充水鼓丘应查明原因，发生、发展的特点，变迁情况及积水 量；沼泽的成因、类型，其与地表水和地下水的联系，冻土特征、埋藏深度、植物 群落、泥炭和淤泥厚度及其含水率。4.3.2路线工程地质勘察要点在工程地质调查的基础上，通过对新建道路或改建整治路段的调查，编制1/5000 或1 /2000的冻土工程地质平面图和工程地质纵断面图，必需吋编制1/200的冻土 工程地质横断面图。路线工程地质调查内容1. 通过勘探查明齐路段冻土的天然上限和路基的人为上限。对

33、于多年冻土区的 边缘地带，布设物探查清多年冻土区与季节冻土冻土区的界限。2. 查明各路段地表水、地下水条件和变化规律，以及对路基稳定的影响程度；3. 查明冻土工程类型及分布界限，根据需要提出冻土的力学和热学参数；4. 各种不良冻土地质现彖的分布位置、规模及危害程度。由于多年冻土平面分布上具有不连续性，勘探地点的选择至关重要。因此在勘 探时要根据山坡朝向、河流、湖沼分布、植被覆盖等条件，结合工程经验合理的选 择勘探地点（含物探）。冻土是一种温度敏感性极强的特质，勘探时间不同对所得结果有一定影响。冻 土勘探最好在最大融化季节进行，对天然地而宜在89月,沥青路而路基宜在910 月。当在非最大融化季节

34、钻探时，对冻土上限的确定，可根据冻土上限特性（含冰 量高）通过岩样直接判定，也可以按融化速率推算，还可根据现场室内含水率试验 判定。低填浅挖段应查明地层岩性、多年冻土上限及含冰量、地下水分布等情况。评 价冻土对路基的影响，捉出工程处理方案的建议。4.3.3桥涵工程地质勘察要点对于桥涵工程地质勘察除常规水文调查外，还应注意计算其冬季的拥冰高度， 河冰椎及流冰对桥涵的危害情况。多年冻土区桥位和涵洞基础的工程地质调查，应注意查明各种不良冻土地质现 象如冰椎、冻胀丘、热融滑坍等的位置、规模和发育情况，通过勘察杳明多年冻土 在平面及深度方向上的分布情况，厚度、类型等，季节融化层的深度，地表水、地 下水的

35、理化性质等等，通过资料分析和必要的室内试验，提供冻土的物理性质，冻 胀力，地基承载力，冻结强度等数据，对大桥桥位应完成工程地质填图。改建工程，在进行原冇桥涵破坏情况调查时，对于因基础原因造成的变形破坏 需耍加固处理的情况，应查明冻土地基条件，提出处理方案的建议。4.3.4冻土勘探勘探工作必须在冻土地区工程地质调绘的基础上进行。同吋依据设计阶段的技 术要求提供数量足够并具有代表性的现场原位勘探点取样进行室内试验，其成果为 设计捉供较齐全、完整的地质资料。鉴于多年冻土分布的复杂性，对多年冻土的勘察工作，宜釆用钻探、挖探和物 探相结合的综合勘察技术进行。多年冻土对温度的敏感性强，修筑道路对多年冻土的

36、热干扰以及冻土路基的热 稳定性的影响较大，所以冻土的年平均地温资料是冻土工程地质勘探的主要内容， 在勘探时，应选择有代表性的地段测试道路沿线多年冻土的地温，每个大地貌单元 中至少应有一个冻土年平均地温测温孔，且相关地温测试设备宜尽早布设。1. 勘探点（孔）的数量勘探点（孔）位的布设应依据地基和冻土条件的复杂程度确定，应能查清其形 态、范围、冻土特征、地下水、地下冰的埋藏条件及不良地质现象产生的原因为条 件。按以下条件布设：（1）对现有路线地质钻孔，一般路段孔距300500米，路基严重变形路段的孔 距100300米，新建公路每公里布设35个钻孔，适当布设物探数量，同时孔位 和数量应能满足多年冻土

37、工程地质分区的需要。（2）桥位钻探，钻孔数量应满足查明冻土分区界限与桥梁设计的需要。根据桥 梁工程重要程度，确定新建桥梁对地基条件的要求，在满足设计需要的前捉下，大桥可以隔墩布孔；一般中桥最少不应少于23个孔；小桥不应少于1个孔。（3）涵洞及其他人工构造物基础可采用挖探查清冻土地质条件，并结合路线已 有勘探进行成果分析，当遇特殊条件时涵洞及其他人工构造物基础下冻土条件均应 钻探。2. 钻孔深度（1）-般现冇公路路基孔深为多年冻土上限下23米，且不宜小于10m。（2）新建工程-般路段路基孔深不少于天然上限深度的23倍，并不宜小于 上限以下23米，挖方段自设计高度起算不少于天然上限23倍深度，且不

38、宜小 于 10m。（3）桥梁及其它人工构造物勘探深度应至基础底面以下不少于1.5米；（4）对于岛状多年冻土区的冻土岛路段，至少有一个钻孔深度应超过岛状多年 冻土下限以下1.0米。毎个勘探孔（点）都必须进行详细的地质描述，除一般规范规定的项目外，对 冻土的构造、冰层结构特征及厚度以及与矿物冇机体的关系，地下冰动态和类型、 上限位置、密度等应特别描述。为查明冻土特性，对取样数量规定为：（1）需满足一般规程、规范的取样及原位测试要求。（2）为测定含水率和含冰量、密度，对路基孔季节融化层内，在01.0米，每 0.3米取一个样，1.0米以下，每0.5米取一个样，上限附近范围内每隔0.20.3米取 一个样

39、，多年冻土层含冰量变化层位取样，进行含冰量及密度试验。每一土层均需 取一个土样，厚度大于2米时在上、中、下三个部位分别取样作物理试验。对于冻 土区桥梁钻孔，含水率取样可适当减少，但季节融化层上、中、下部位不得少于三 个样。除基岩外，多年冻土钻探必须采取干钻，其钻进可采用转速稍缓慢、增加压力 的方法。在勘探手段上，除采用挖探、钻探等方式外，新建、改建工程均宜利用测地雷 达配合钻探用以查明多年冻土的分布及上限变化情况，探测按路屮线方向和选取代 表路段的横断面方向布置。要求路线纵断面方向，测地雷达发射点距不超过5米， 同时应能满足全段的冻土区划界线的要求。横剖而不遗漏各代表路段，即通过勘探 应能杳明

40、路线通过的多年冻土区段，冻土上限变化情况，同时满足冻土工程地质区 霁中交第一公路勘察设计研究院有限公司第匹页划的需要。4.4冻土试验准确地确定冻土设计参数是确保多年冻土地区路基稳定的而提条件。在实践中, 结合工程勘探成果，密切联系工程实际，根据有关规范，进行相关的室内、室外试 验。室内试验项口见表41,可根据实际情况进行试验、委托试验、查表等。表4-1 冻土工程地质调查与勘探的室内试验项目表试验项目工程名称路基桥涵隧道挡土墙房建1总含水率w%aaaaa2天然密度。aaaaa3比p 5aaaaa4塑限含水率wpaaaaa5液限含水率wlaaaaa6孔隙比eaaaaa7颗粒分析daaaaa8土的冻

41、结温度匕b cb、cb、cb、cb、c9未冻水含量wub cb、ccb、cb、c10相对含冰量iob、cb、cb、cb、cb、c11体积含冰量ivb cb、ccb、cb、c12导热系数血、/b、cb、cb、cb、cb、c13导温系数%b. cb> cb、cb、cb、c14比热b、cb、cb、cb、cb、c15冻胀系数“b、cb、cb、cb、cb、c16切向冻胀力db、cc、dc、db、c17法向冻胀力db、cb、ccb、c18水平冻胀推力db、ccbc19相对融化圧缩 a %b cb、cdcb、c20抗压强度rdd> cbdc (b)21冻结力匚db、cddc (b)22冻土的流变

42、试验da、bbdda.试验b、委托试验 c、查规程上的表 d、不进行冻土的物性参数，包括热参数与物理力学指标。这些参数指标受温度制约，故 试验环境多要求负温和具冇一定负恒温的控温条件。冻土的颗粒分析，其它常规物 理试验和融土的力学试验及原位测试按部颁有关规程执行。根据工程需要，冻土的力学和热学参数，宜在钻孔取样后立即试验，如因条件 限制，可在室内模拟现场实际环境进行试验，但要根据室外实际情况作必要的修正。含水率应在现场称重且放入保温瓶内在住地烘干且再称重，冻土密度试验可用 排液法现场测定。两种试验每组不宜少于3个试样作平行试验。多年冻土依据其相关物理性质和对工程的影响程度不同，其综合工程分类见

43、表42o表4-2 综合冻土工程分类表名称土的类别总含水率w融化后的潮湿程度融沉性评价少冰冻土粉、粘粒含量较少的粗粒土w<12潮湿粉、粘粒含量较多的粗粒土 细砂、粉砂稍湿粘性土w<wp半干硬多冰冻土粉、粘粒含量较少的粗粒土12<w<18饱和弱融沉粉、粘粒含量较多的粗粒土 细砂、粉砂潮湿粘性土wp<w<wp +7便犁富冰冻土粉、粘粒含最较少的粗粒七18<w<25饱和出水，出水 屋约为10%以下融沉粉、粘粒含最较多的粗粒七 细砂、粉砂饱和粘性土wp+7<w<wp+15软塑饱冰冻土粉、粘粒含最较少的粗粒七25<w<44饱和出水，出

44、水 量约为10%20%强融沉粉、粘粒含量较多的粗粒土 细砂、粉砂饱和出水，出水 量约为10%以下粘性土wp +15<w< wp +36流塑含土冰层碎石土、砂土w>44流塑强沉陷粘性土w>wp +36流动为了确定冻土融深与道路融化下沉变形的关系，以便预报冻土路基的融沉变形 规律，或进一步采取相应工程措施保证路基稳定，要通过融沉试验、融化压缩试验 确定单位厚度冻土的融化变形量。在进行冻土工程地质调查与勘探时，室内试验项廿及其内容可参照冻土工程 地质调查与勘探室内试验项口表确定。4.5资料整理工程地质勘察应能准确可靠地反映工程建设的冻土工程地质条件，完整地提供 设计所需的各种

45、资料。外业资料应及时整理、分析，在确认原始资料准确、完整的基础上编篡图表及 文字报告。对钻探资料分析应紧密结合施工季节，如在最大融化季节钻取到冰品容 易判断上限位置，在非最大融化季节钻取到冰晶，上限位置就不能简单判定，要结 合含水率延深度的变化，冻土地温延深度的变化等确定。对多年冻土路段沿线1:50001程地质图测绘应充分利用已有资料和调查、物探、 钻探资料编绘后进行现场核对。路线横断面地质剖面比例尺1:2001:500。路线工程 地质平而图宜在路线平而设计图的基础上绘制，多年冻土路段地质纵剖而图宜在多 年冻土路段路线纵断面图上绘制。大、中桥、试验工程、复朵路段（视需要）应与 相应的设计图单独

46、绘制，比例尺与设计图同。一般冻土工程地质勘察报告应提供以下资料：1. 多年冻土路段工程地质平面图（1： 5000或1： 2000）；2. 多年冻土路段地质纵剖而图（1： 5000或1： 2000）；3. 多年冻土分布特别发有路段工程地质平、纵断面图和横断面图；4. 桥梁及重要工点地质剖面图（1:5001:2000）；5. 冻土工程地质勘察报告；6. 钻孔柱状图；7. 试验报告表；8. 勘察工作实际材料图（与平面图合并）；9. 调查资料（包括气象资料），改建工程旧路现有病害调查、分析统计资料及 各项原始记录；10. 其他，包括冻土地区勘察照片、图件等附件。冻土地质图应反映的主要内容包括以下几个方

47、而：1. 冻土各级区划界线；2. 冻土特征：分类、分布、上限深度等；3. 不良冻土地质现象范围、界线、类型；4. 各冻土分区代表性地质横剖面。冻土工程地质勘察报告应能综合分析冻土工程地质测绘、勘探、试验及既有的 各种资料，阐明冻土工程地质分区原则条件及区划指标，各类病害产生的原因和发 展趋势，冻土环境的工程地质评价，提出可供选用设计方案的建议，主要应包括以 下内容：1. 概述：说明任务依据勘察工作的口的、方法、工作吋间、完成项口及其它问 题；2. 自然地理条件：阐明工作区地形、地貌、气候、植被、环境条件；3. 地层岩性及地质构造：区域内地层层序、地质年代、岩性及产状、分布范围、 风化程度；4.

48、 冻土条件、说明其类型、分布范围、厚度、冻土构造、季节融冻层深度和地 下冰埋藏条件、厚度、分布、地下水类型及分布、平均地温、冻胀融沉的可能性， 环境变化与冻土贮存的关系；5. 区域内工程地质、水文地质条件，各种不良地质现象的分布范围。产生原因, 发育程度及发展趋势，地下水类型，补给条件及其对公路的影响等；6. 桥梁及人工构造物的地基概况，冻土地基与构造物相互作用及变化；7. 冻土物理、热物理及力学性质指标的定量数值，并做出分析评价；8. 对各冻土工程地质区段分别做出评价，并捉出相应的设计原则和工程方案， 预报环境改变对冻土的影响程度；9. 对主要冻土工程地质问题，提出处理和防治措施的建议。提出

49、在设计、施工 运营过程屮应注意的事项。5多年冻土区路基设计5.1总体设计原则1. 多年冻土地区路基设计，应查明沿线多年冻土的分布、类型、冻土层上限、 年平均地温及水文地质等情况；对于岛状多年冻土区，还应查明多年冻土与季节冻 土区的分界线、冻土下限等情况。在冻土沼泽、冻胀丘、冰椎、热融湖（塘）地段 修筑路基，应详细调查其范围、规模、发生原i大i及发展趋势；对改建工程在此基础 上还应查明多年冻土人为上限、路基的融化核厚度及埋置深度、路基中水分分布状 态等。2. 多年冻土地区的路基，宜以路堤通过，冻土沼泽（沼泽化湿地）、热融湖（塘） 地段，应以路堤或桥梁通过，路堤高度应高出沼泽暖季积水水位加毛细水上

50、升高度 加有害冻胀高度再加0.5m, ii满足保温厚度的要求，通过较大的热融湖（塘），还 需考虑波浪雍水的影响。3. 填挖过渡段、低填方地段应进行基础换填，换填厚度与材料由热工计算确定, 换填基底与挖方地段换填基底应顺接。4. 路基填料设计应考虑冻结层上水的发育情况及填料的冻胀敏感性，有条件时 应优先采用卵石土或碎石土、片块石作填料。严禁使用塑性指数大于12、液限大于 32%的细粒土和富含腐殖质的土及冻土。保温护道填料，应就地取材，可采用泥炭、 草皮或细粒土。5. 路基位于少冰冻土、多冰冻土地段，可按一般路基设计；位于富冰冻土、饱 冰冻土、含土冰层地段，以及冻胀丘、冰椎、多年冻土沼泽、热融湖（

51、塘）、地下水 路堑地段，应进行特殊设计。6. 路基设计应与路面结构设计综合考虑，减少路基过人变形或不均匀沉降引起 路面结构性破坏。7. 多年冻土地段高含冰量冻土路基，必要时可采用土工合成材料加筋结构。8. 多年冻土地段路基采用控制融化速率原则设计时，其地表不宜清除，可采用 碎砾石土冲压入表层。5.2冻土路基设计原则根据原有科研成果及工可勘察资料，公路沿线冻土年平均地温基本在-1.5°c以 上，属于高温冻土，结合近20年公路沿线气象资料的分析，其具有地温高、退化速 率较快的特点，是典型的高温不稳定型与极不稳定型多年冻土。根据冻土具体情况 确定的路基设计原则为允许融化原则和控制融化原则，

52、允许融化原则指多年冻土在 公路修筑与运营过程屮全部或者部分融化的设计原则，其主要适用于少冰冻土、多 冰冻土及平均地温小于零度的基岩路段.控制融化原则指在路面设计使用年限内，路基下卧多年冻土的人为上限下降导 致冻土路基产牛的融沉变形在设计容许变形范围以内的原则。控制融化原则采取的 调控措施可分为被动保护与主动冷却路基两种。被动保护原则指采用铺设保温板等手段增加路基热阻、延缓多年冻土的融化， 主耍针对于多年冻土上限较大，埋深较深的路段。通过增加路基热阻，延缓多/冻 土的融化，减小路基的年变形量。冷却路基的原则指采用主动冷却手段，以调控对流为主，调控辐射与传导为副 的工程措施冷却路基下多年冻土，控制或延缓地温的升温速率。主要针对于多年冻 土含冰量较高，厚度较大，融沉系数较大的地段。5.3冻土路基设计控制指标1. 容许变形控制指标多年冻土地区路基的变形破坏过程是水、热、力三种因素共同作用的结果，在 设计中耍以多年冻土的退化规律为基础