《季節性凍土地區冰湖地基路基施工工法》是龍建路橋股份有限公司、黑龍江省建工集團有限責任公司完成的建築類施工工法，完成人是鄭立君、陸要武、史新春、張鵬、李梓豐。該工法適用於東北、西北等季節性凍土地區冰湖地基的路基工程施工。
《季節性凍土地區冰湖地基路基施工工法》主要的工法特點是：節約社會資源，降低建設成本，減少後期運營維護費用。
2011年9月30日，《季節性凍土地區冰湖地基路基施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2009~2010年度國家二級工法。
基本介紹
- 中文名：季節性凍土地區冰湖地基路基施工工法
- 工法編號：GJEJGF181-2010
- 完成單位：龍建路橋股份有限公司、黑龍江省建工集團有限責任公司
- 主要完成人：鄭立君、陸要武、史新春、張鵬、李梓豐
- 審批單位：中華人民共和國住房和城鄉建設部
- 主要榮譽：國家二級工法（2009-2010年度）
形成原因,工法特點,操作原理,適用範圍,工藝原理,施工工藝,材料設備,質量控制,安全措施,環保措施,效益分析,套用實例,榮譽表彰,
形成原因
中國東北及西北等寒冷地區修建公路，常常在路線通過的段落或路線上緣因泉湧水形成冰湖，使地基軟弱化、承載力降低、穩定性差，引起路基邊坡坍塌、基身沉陷或滑動，嚴重時泉湧水漫過路面，使路面結冰或形成冰丘，影響道路的使用。為解決這一難題，龍建路橋股份有限公司、黑龍江省建工集團有限責任公司聯合設計單位和大專院校對綏滿公路擴建工程亞布力至海林段冰湖地基路基工程施工的研究和試驗，總結出《季節性凍土地區冰湖地基路基施工工法》：即採用在路基底部或上緣泉湧水的出水點處、凍脹線以下設定集水溝（縱向盲溝）、橫向盲溝並輔以砂礫墊層排水至路基外的綜合處理施工工藝，盲溝出水端設保溫出水口，盲溝輔以砂礫墊層可根據泉湧水出水點及出水量多少來設定。綏滿公路擴建工程亞海段等三項工程對該工法進行了套用，達到了預期效果。
工法特點
《季節性凍土地區冰湖地基路基施工工法》的工法特點是：
一、通過在路基底部或上緣泉湧水的出水點處、凍脹線以下設定集水溝（縱向盲溝）、橫向盲溝來匯集泉湧水，攔截流向路基的層間水。匯集於盲溝內的地下水經保溫出水口排到路基範圍以外。
二、通過設定一定厚度的砂礫墊層，在路基底與盲溝之間形成一定的排水面，來疏導地下水，阻隔毛細水，促進土層固結，提高地基承載力。
三、集水溝（縱向盲溝）橫向盲溝的設定改變了整個冰湖地基場的水文地質條件：降低地下水位，切斷補給水源，加強排水能力。
四、能有效增強路基抵禦凍脹翻漿能力、保持路基整體穩定性良好。
五、與傳統施工方案相比：節約社會資源降低建設成本，減少後期運營維護費用。
操作原理
適用範圍
《季節性凍土地區冰湖地基路基施工工法》適用於中國東北、西北等季節性凍土地區冰湖地基的路基工程施工。
工藝原理
《季節性凍土地區冰湖地基路基施工工法》的工藝原理敘述如下：
根據水文地質條件和地下排水原則，通過“追蹤尋源，截斷水流，降低水位，疏乾土體”來改變土體中附加應力分布規律，讓砂礫墊層承受上部較大的應力，軟弱土層承受較小的應力，甚至不增加土基的附加應力，以滿足設計對地基的要求。
施工工藝
- 工藝流程
《季節性凍土地區冰湖地基路基施工工法》的施工工藝流程：
施工準備→測量放樣→開挖盲溝→基底處理→回填盲溝→砂礫墊層→分層壓實→效果分析。施工工藝流程圖（下圖）。
工藝流程圖
- 操作要點
《季節性凍土地區冰湖地基路基施工工法》的操作要點如下：
一、施工準備
制定實施性施工組織設計，勘察施工現場，核對設計檔案；確定地基處理段落，清理施工現場；材料和機械設備的購置、調配、試驗和儲存；施工現場供水、供電、便道、便橋的修建，臨時生產生活房屋的搭建，臨時排水系統的構建；全面技術交底。
二、測量放樣
根據地基處理施工方案，每一施工作業段，用漸進法準確標定出盲溝開挖及砂礫墊層鋪築界線，並撒上白灰。開挖作業時需隨時檢查，確保開挖盲溝斷面尺寸符合設計要求。
三、開挖盲溝
開挖作業用挖掘機和自卸汽車進行，開挖前應修好便道，配足車輛，保證開挖連續進行。開挖時應避開雨季，由遠及近向出水點處進行見下圖。出水點處設集水溝（橫向盲溝），溝內積水用水泵抽走，邊挖邊抽，直至開挖回填工作完成。開挖的棄土用自卸汽車運至棄土場。開挖至設計要求的斷面後，如有非適用材料，經確認後，按要求繼續開挖並處理。
路基平面圖
四、基底處理
盲溝開挖達到設計要求的斷面後，要對基底進行整平、清理。保證基底縱坡滿足排水要求。
五、回填盲溝
盲溝回填分層進行，避免大小混填。溝內填砂石材料，粒徑要底層粗，逐層向上減小。填入的砂石材料，應篩分沖洗，規格均勻，不含雜物。在盲溝底部設定Φ10厘米透水軟管，軟管距盲溝底面15厘米，周圍填細砂。為防止泥砂堵塞盲溝，在溝四周設定一層土工布。如下圖。
盲溝斷面圖
六、砂礫墊層（下圖）
路基橫斷面圖
墊層材料套用透水性好的級配砂礫，厚度≥0.5米，寬度應寬出路基坡腳0.5~1.0米，兩側以片石護砌。砂礫墊層套用推土機分層填築，每層填築厚度控制在30厘米內。採用順序推進攤鋪法。
七、分層壓實
每層整平後先用振動壓路機靜壓一遍，後振壓2~4遍，最後再靜壓兩遍。達到要求的壓實度，同時沒有明顯輪跡。碾壓時由內側向外側進退式進行，嚴禁壓路機在作業段上“掉頭”和急剎車。對壓路機無法碾壓的邊部、死角等用振動設備進行夯實。
八、施工要點
1、縱、橫向盲溝設定應根據冰湖地基水文地質情況而定。盲溝設定不宜過長，路基外一般以25米為限。斷面尺寸不小於60×60厘米，溝底具有1~2%的縱坡。盲溝出水口應高出口外最高水位20厘米以上，並做保溫處理。如下圖。
盲溝效果圖
2、冰湖地基的處理工作宜在春融至雨季前施工，開挖盲溝同時做好防、排水工作。構建防、排水設施以不破壞或減少破壞天然排水系統為宜。採用擋、疏、排相結合的方法，除了在冰湖地基兩側設定排水溝外，在上游斜坡地帶要設截水溝，在下游設排水滲溝，在平坦、匯水不明顯地段加設路基自然散水坡。
3、在盲溝和砂礫墊層施工過程中，都應避免對地基表層的過大擾動，以免受泥土及其他雜質污染，影響排水效果。另外，在鋪設砂礫墊層前，應清除地基表面的淤泥和雜物，並做整平處理。
- 人員組織情況
《季節性凍土地區冰湖地基路基施工工法》的人員組織情況見下表。
序號 | 單項工程 | 所需人數 | 備註 |
1 | 管理人員 | 3 | / |
2 | 技術人員 | 5 | 含測量 |
3 | 盲溝施工 | 35 | / |
4 | 砂礫墊層施工 | 25 | / |
5 | 雜工 | 6 | / |
/ | 合計 | 74人 | / |
材料設備
《季節性凍土地區冰湖地基路基施工工法》所用的材料及設備明細如下：
一、主要材料指標（見下表1~表3）。
技術指標 | 技術要求 | |
碎石 | 砂礫 | |
強度等級 | <Ⅲ級 | ≤Ⅲ級 |
壓碎值（%） | <30 | <30 |
針片狀顆粒含量（%） | <25 | <25 |
硫化物顆粒含量（%） | <1.0 | <1.0 |
含泥量（%） | ≤3 | ≤3 |
泥塊含量（%） | ≤0.7 | ≤0.7 |
有機物含量（%） | 合格 | 合格 |
堅固性（%） | <12 | <12 |
空隙率（%） | / | <47 |
篩孔尺寸（毫米） | 53 | 37.5 | 9.5 | 4.75 | 0.6 | 0.075 |
通過質量百分率（%） | 100 | 80~100 | 40~100 | 25~85 | 8~45 | 0~15 |
液限（%） | <28 | |||||
塑性指數 | <9 | |||||
單位面積質量 | 300~500克/平方米 |
伸長率 | <5% |
撕裂強度（牛） | ≥500 |
刺破強度（牛） | ≥500 |
CBR頂破強度（牛） | ≥3500 |
二、主要機械、設備（見下表）。
機械名稱 | 規格型號 | 功率 | 產地 | 使用數量 |
挖掘機 | PC300 | 177千瓦 | 日本 | 1台 |
推土機 | T140-1 | 114千瓦 | 河北宣化 | 1台 |
平地機 | PY160 | 117千瓦 | 天津 | 1台 |
振動壓路機 | YZ25 | 162千瓦 | 山東 | 2台 |
光輪壓路機 | 3Y/18-21 | 74千瓦 | 徐州 | 2台 |
裝載機 | ZL-50B | 154千瓦 | 廈門 | 1台 |
自卸汽車 | 解放 | 15噸 | 長春 | 6台 |
質量控制
施工單位採用《季節性凍土地區冰湖地基路基施工工法》的質量控制要求如下：
一、執行的標準規範
《公路軟土地基路堤設計與施工技術規範》JTJ 017-1996；《公路土工合成材料套用技術規範》JTJ/T 019-1998；《公路路基施工技術規範》JTGF 10-2006；《公路工程技術標準》JTGB 01-2003；《公路工程集料試驗規程》JTGE 42-2005；《公路工程質量檢驗評定標準》JTGF 80/1-2004。
二、質量控制標準
1、盲溝施工嚴格按有關標準和規範執行，允許偏差見下表。
項次 | 檢查項目 | 規定值或允許偏差 | 檢查方法和頻率 |
1 | 溝底高程（毫米） | ±15 | 水準儀：每10~20米測1處 |
2 | 斷面尺寸（毫米） | 不小於設計值 | 尺量：每20米測1處 |
2、砂礫墊層允許偏差按下表的規定執行。
項次 | 檢查項目 | 規定值或允許偏差 | 檢查方法和頻率 |
1 | 壓實度（%） | 90 | 每200米4處（灌砂法） |
2 | 寬度（毫米） | 不小於設計規定 | 每200米4處（尺量） |
3 | 厚度（毫米） | 不小於設計規定 | 每200米每車道1點（規定方法） |
4 | 縱斷高（毫米） | +10，-15 | 每200米4處（水準儀） |
3、土工布允許偏差按下表的規定執行。
項次 | 檢查項目 | 規定值或允許偏差 | 檢查方法和頻率 |
1 | 下承層平整度拱度 | 符合設計要求 | 每200米檢查4處 |
2 | 搭接寬度（毫米） | +50，-0 | 抽查2% |
3 | 搭接縫錯開距離（毫米） | 符合設計要求 | 抽查2% |
三、質量保證措施
1、為達到工程質量目標所採取的技術措施和管理方法應嚴格按國家、企業有關技術標準和規範進行，加強技術交底和檢查驗收工作，制定必要的獎懲措施，確保工程質量。
2、在保證開挖盲溝斷面尺寸的前提下，控制填料的粒徑、含泥量及有機質含量等指標；盲溝施工應根據現場情況積極採取措施防止塌方，對意外出現的超挖或塌方應採取有效措施進行處理，並及時進行回填密實；盲溝施工必須按隱蔽工程要求做好施工記錄。
3、砂礫墊層材料應有良好的級配，滲透係數應滿足施工要求，同時應能起到一定的反濾作用；施工過程中嚴格控制砂礫墊層填築厚度、材料粒徑；分層碾壓，層層檢測，使壓實度達到規定標準
4、路基填築施工過程中，要進行位移和沉降觀測，控制填築速度；路基填築施工完成後，要繼續進行位移和沉降觀測，確保路基整體穩定，直至通車運營。
安全措施
施工單位採用《季節性凍土地區冰湖地基路基施工工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，尚應遵守注意下列事項：
一、認真貫徹“安全第一，預防為主，綜合治理”的方針，施工過程中嚴格執行國家有關安全生產的法律、法規，建立健全安全生產管理制度，實行安全生產責任制。
二、建立完善的安全保證體系，加強施工中的安全檢查，確保施工作業標準化、規範化；施工前，對現場施工人員進行安全教育和培訓，提高全員安全意識。並完善布置各種安全標識。
三、施工現場做好交通安全工作，由專人指揮車輛、機械。路口應設定明顯的限速及其他交通標誌。夜間施工應保證有足夠照明，路口及基坑附近應設警示標誌。
四、施工現場操作人員必須按規定佩戴防護用具，機械燃料庫必須設消防防火設備。對現場易燃品必須分開放置，保證一定安全距離。
五、機械操作人員應經培訓合格，持證上崗，作業時應遵守各自機械工種的安全操作規程。
六、人機配合施工作業時，必須設專人指揮機械作業時，配合作業人員嚴禁處在機械作業和走行範圍內。
七、多台壓路機同時作業時，壓路機前後間距應保持在3米以上。挖掘機裝車作業時，鏟斗不得碰撞車輛，嚴禁鏟斗內有人，嚴禁鏟斗從駕駛室頂上越過。
八、施工現場臨時用電必須嚴格遵守《施工現場臨時用電安全技術規範》JGJ 46-2005的規定。嚴禁挖掘機、裝載機等機械在電力架空線路下作業。需在一側作業時，垂直及水平安全距離應符合安全規定。
環保措施
施工單位採用《季節性凍土地區冰湖地基路基施工工法》的環保措施如下：
一、施工中嚴格執行國家有關環保的各項規定，減少對周圍環境的污染。加強對施工燃油、工程材料、機械設備、生產生活垃圾的控制和處理，遵守有防火及廢棄物處理的規章制度。
二、材料堆放場地四周設圍，地面硬化；材料應按類型、規格進行存放，並設立標牌。對於怕曬易損的材料要進行遮蓋。
三、優先使用先進環保、節能降耗的機械。採取設立隔聲罩等降低施工噪聲措施；施工現場做到無積水，施工機械行進時順暢。
四、施工期間，應隨時保持施工現場整潔；工程竣工驗收後，及時將設備、剩餘材料、垃圾和各種臨時設施等進行清理，保持現場整潔。
五、防止水土流失和污染水資源，做好臨時排水，並與永久性排水設施相連線，不得引起淤積和沖刷，污水經處理後排放。
六、加強施工期間的檢查和監測工作，杜絕對環境的污染。
效益分析
《季節性凍土地區冰湖地基路基施工工法》的效益分析如下：
一、經濟效益
該工法在季節性凍土地區冰湖地基路基施工中的套用，雖然增加盲溝開挖土方施工、砂石材料回填施工及砂礫墊層鋪築施工，但與傳統施工方案相比，能夠節約社會資源，降低建設成本，減少後期運營維護費用。如果改用其他方案，如填石路基、修涵洞或橋樑等，不僅增加建設費用，而且增加施工難度，不利於工程建設和資源節約。據測算：對於10延長米冰湖地基，採用該工法進行處理所需費用不超過10萬元，而採用其他方案費用要幾十萬元，甚至更多。該工法經濟效益顯著。
二、社會效益
該工法在季節性凍土地區冰湖地基路基施工中不斷進行改進和創新，並得到廣泛套用，解決了中國東北、西北等寒冷地區冰湖地基路基施工的難題，且使工程安全、質量、工期均得到有效保證，盲溝及砂礫墊層的套用既節能又環保，該工法社會效益明顯。
註：施工費用以2009-2010年施工材料價格計算
套用實例
《季節性凍土地區冰湖地基路基施工工法》的套用實例如下：
一、綏（芬河）至滿（州里）公路擴建工程亞布力至海林段工程，該工程位於張廣才嶺上，全長80千米，公路設計等級為四車道高速公路。該區域地面海拔高度610~720米，地形起伏，地下水豐富，地表水發育，冷暖季節溫差較大，冬季極端溫度達-41攝氏度，局部地段冬季產生冰湖，屬季節性凍土地區冰湖地基路基施工區域。該工程2005年5月開工，2007年9月竣工。採用該工法對冰湖地基路基進行施工，工程質量達到優良，安全生產無事故，節省了建設費用；竣工後經過三年的通車運營，路基整體穩定性良好，未出現各種路基病害，得了經濟效益和社會效益。
二、北（安）至黑（河）公路擴建工程A11契約段工程，起止樁號K240+000~K265+000，全長25千米，公路設計等級為四車道高速公路。該工程位於小興安嶺西麓，地面海拔高度大，地形起伏，地下水發育，冬夏季節溫差大，冬季多雪，夏季多雨，局部地段呈冰湖狀態，屬寒冷地區冰湖地基路基施工。該工程於2008年9月開工，2009年10月竣工。採用該工法進行冰湖地基路基施工，保證了工程質量，完成了施工任務，降低了建設成本，合理使用社會資源，有效治理了冰湖地基路基施工問題，解決了凍結期較長帶來的路基病害，取得了經濟效益和社會效益。
三、漠（河）至北（極村）高速公路第二契約段工程，路線起止樁號K20+000~K35+000，全長15千米。工程位於大興安嶺北部，該區域地形起伏，地下水豐富，地表水發育；冬夏季節溫差大，冬季多雪，夏季多雨，最大雪深50厘米；地面凍結期較長，達6個月；局部地段冬季結成冰湖，凍脹翻漿現象嚴重。給路基施工帶來一定難度。該工程於2009年3月開工，2009年10月完成路基填築，採用該工法進行冰湖地基路基施工，保證了工程質量，節約了社會資源，大幅節省建設資金，取得一定的經濟效益和社會效益。
榮譽表彰
2011年9月30日，中華人民共和國住房和城鄉建設部審定《2009-2010年度國家二級工法名單》，以建質[2011]154號檔案公布，《季節性凍土地區冰湖地基路基施工工法》被評定為中國國家二級工法。
