一种多年冻土地区高速公路路堑边坡施工方法

摘要

本发明公开了一种多年冻土地区高速公路路堑边坡施工方法，做好坡顶截水沟及四周临时排水设施；挖方边坡预留一定厚度的覆盖层，待到正常施工季节后再修整到设计坡面；暖季清方成型后在高含冰量多年冻土边坡表面回填砂砾垫层；在砂砾垫层上夯填黏土，由高到低逐段填筑；夯填黏土层内铺设XPS保温板，单层错缝拼接，采用U型锚钉固定在黏土层内；黏土层上铺设拱形骨架防护层，内部回填种植土，并撒播草种；边坡坡脚处设排水渗沟，渗沟基底位于边坡边脚以下。本发明充分发挥黏土层、XPS保温板、植被的保温、隔水性好的特点，防止或者延缓边坡多年冻土温度升高而造成冻土退化，减少寒区高速公路冻土边坡冻胀、热融滑塌等次生病害的发生，保证边坡的稳定性。

说明书

技术领域

本发明涉及路基边坡防护技术领域，具体涉及一种多年冻土地区高速公路路堑边坡施工方法。

背景技术

多年冻土指冻结状态持续两年或两年以上的土(岩)，中国位居全球第三大冻土国家，多年冻土面积约占国土面积的22.3％，西部高山、青藏高原和东北大小兴安岭地区是我国多年冻土的主要分布区。冻土中由于冰及未冻水的存在，其性质极其复杂且对温度极为敏感。近年来随着寒区经济的发展，冻土地区交通设施建设的要求逐渐提高，然而，多年冻土地区高速公路建设属于世界难题，多年冻土的退化导致高速公路路基稳定性受到极大挑战，严重影响公路的运输安全与后期运营。

多年冻土区路堑边坡常见坡面冻胀隆起、热融滑塌等次生病害等问题，其根本原因是受气候变化或人为干扰导致边坡多年冻土层温度变化引起冻土上下限波动。多年冻土区开挖路堑，将路堑及边坡中多年冻土直接暴露在大气中，造成边坡夏季的热融滑塌；后期公路运营期间，由于边坡多年冻土退化造成边坡土体含水率增加，形成边坡挂冰、涎流冰上路等病害，含水率增加还造成边坡反复冻融循环严重影响到边坡的稳定性。现有的设计原则对边坡多年冻土的保护技术尚不成熟，如何采取措施有效预防寒区冻土边坡病害问题，从根源上解决寒区边坡的冻害问题并能保证冻土区路堑边坡稳定性的处理技术有待完善。

目前工程实践中对多年冻土区路堑边坡的处理措施主要是采用黏性土夯填并加铺草皮等保温措施来限制或延缓多年冻土的上下限波动，黏土隔热层往往换填厚度较大而给施工造成不便，且保温隔热往往达不到要求。另外边坡多年冻土层退化，引起边坡内水分迁移，若不及时将水分引出边坡，留存在边坡内的水分经反复冻融循环后，必定会诱发边坡冻胀、融沉等病害。因些，需要一种新型多年冻土区路堑边坡施工方法，减小边坡换填厚度同时满足边坡保温隔热要求，并在边坡内形成排水通道，将边坡内的水分及时排出，避免多年冻土边坡发生冻胀融沉病害，保证边坡的稳定性。

发明内容

技术问题：本发明的目的在于提供一种适用于多年冻土区的路堑边坡施工方法，克服路堑开挖造成的边坡多年冻土暴露，采取保温措施限制或延缓多年冻土的上下限波动，保护多年冻土，同时解决边坡内部积水的排水问题，防止边坡冻胀融沉等病害的发生，保证边坡的稳定性、耐久性，增强寒区多年冻土高速公路股役性能。

技术方案：本发明的一种多年冻土地区高速公路路堑边坡施工方法，该施工方法包括下列步骤：

a、路堑正式开挖前先做好路堑坡顶截水沟及四周临时排水设施。

b、寒季路堑开挖成型，挖方边坡不得一次挖到设计线，预留一定厚度的覆盖层，待到正常施工季节后再修整到设计坡面；

c、暖季清方成型后在高含冰量多年冻土边坡表面回填砂砾垫层；

d、在砂砾垫层上夯填第一层夯填黏土层，由高到低逐段填筑；

e、在第一层夯填黏土层上铺设XPS保温板，XPS保温板采用单层错缝拼接；采用U型锚钉将XPS保温板固定在第一层夯填黏土层内；

f、XPS保温板上夯填第二层夯填黏土层，第二层夯填黏土层上铺设拱形骨架作为坡面的防护层，拱形骨架的内部回填种植土，并在拱形骨架内的种植土中撒播草种；

g、高含冰量多年冻土层的边坡坡脚处设有排水的渗沟，渗沟的基底位于高含冰量多年冻土层边坡边脚以下。

其中，

所述路堑及边坡开挖施工，采用跨年作业，即寒季开挖成型，来年暖季回填，从而保证路堑稳定。

所述寒季挖方边坡，不得一次挖到设计线，预留一定厚度的覆盖层，暖季再修整到设计坡面1：1.5。

所述暖季回填作业，在高含冰量多年冻土边坡表面回填砂砾垫层，坡度1：1.5，粒径不大于5cm，厚度为10cm。

所述在砂砾垫层上的第一层夯填黏土层，坡度为1：1.5，厚度不大于50cm，由高到低逐段填筑，填筑后及时夯实，以利于边坡保温。

所述XPS保温板，铺设在第一层夯填黏土层内，XPS保温板采用单层错缝拼接，采用U型锚钉固定在第一层夯填黏土层内，XPS保温板尺寸统一采用200cm×100cm×5cm。然后铺设第二层夯填黏土层。

所述拱形骨架铺设在第二层夯填黏土层上，拱形骨架的高度为2-2.5m，纵向间距为2-3m，拱形骨架内部回填种植土，并撒播草种。

所述排水渗沟，设于路堑边坡坡脚处，渗沟基底位于边坡边脚以下，渗沟内设聚氯乙烯带孔塑料管，并填筑碎石或砂砾。

有益效果：本发明通过合理选择路堑边坡施工时间，充分结合简单、易行的换填方法、保温方法，并通过在边坡内部设置排水通道，综合解决了寒区路堑边坡多年冻土的退化等难题。本方法利用黏土层、XPS保温板、植被的保温、隔水性好的特点，防止或者延缓边坡多年冻土温度升高而造成冻土退化；砂砾垫层、排水渗沟共同形成的排水通道，将边坡内由于冻土退化而形成的积水及时排出边坡，降低边坡土体含水率，减少冻土边坡热融滑塌、冻胀等病害的发生，保证边坡的稳定。本施工方法实现了多年冻土区路堑边坡病害的预防，从根源上限制路堑边坡的冻胀、热融滑塌等问题，提高路基稳定性与耐久性，直接增强了多年冻土区高速公路服役性能。

附图说明

图1为一种适用于多年冻土区的路堑边坡施工方法示意图。

图中，1、砂砾垫层，21、第一层夯填黏土层，22第二层夯填黏土层,，3、XPS保温板，4、拱形骨架，5、边沟，6、渗沟，7、路面，8，高含冰量多年冻土层，9，冻土上限，10、地面线。

具体实施方式

下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。

实施例1

一种适用于多年冻土区的路堑边坡施工方法，如图1所示。其特征在于，包括下列步骤：

a、路堑正式开挖前先做好路堑坡顶截水沟及四周临时排水设施，截水沟置于坡顶以外5m，采用矩形断面，M10浆砌片石砌筑，深40cm，宽40-60cm，厚度为30cm。

b、根据路堑设计断面，确定开挖线的位置；根据挖方的高度及现场条件等选取适宜的开挖方法，地表部分可用的松方，横向推置于堑侧开挖界限30m外；上限以下含土冰层或饱冰冻土，视路堑长度，采用纵向一次推出或横向通道分段推出的方法，推弃于堑外适当地点。

c、选择寒季施工，挖方边坡不得一次挖到设计线，预留50cm厚的覆盖层，待到正常施工季节后再修整到设计坡面；

d、暖季清方成型后在高含冰量多年冻土边坡表面回填砂砾垫层，粒径不大于5cm，厚度为10cm，回填时从两侧边坡顺坡铺散，再逐层运送到基底，以利于边坡保温；填料抛散后要及时夯实。

e、在砂砾垫层上夯填黏土，厚度50cm，由高到低逐段填筑，分层夯实。

f、夯填黏土层内铺设XPS保温层，XPS保温层由尺寸200cm×100cm×5cm的保温板单层错缝拼接，并采用U型锚钉固定在黏土层内。

g、黏土层上铺设拱形骨架防护层，拱形骨架的高度为2-2.5m，纵向间距为2-3m，拱形骨架内部回填种植土，并撒播草种。

h、边坡坡脚处设排水渗沟，渗沟基底位于边坡边脚以下，渗沟内设聚氯乙烯带孔塑料管，并填筑碎石或砂砾。

一种适用于多年冻土区的路堑边坡结构，包括砂垫层1、夯填黏土层2、XPS保温板3、拱形骨架4、边沟5、渗沟6；高含冰量多年冻土层8的坡面上施作砂垫层1，砂垫层1上施作第一层夯填黏土层21，第一层夯填黏土层21上锚固XPS保温板3，然后再施作第二层夯填黏土层22；第二层夯填黏土层22上放置拱形骨架4进行固定。

进一步地，高含冰量多年冻土层8与路面7连接的坡脚处施作边沟5和渗沟6。渗沟6内设聚氯乙烯带孔塑料管，并填筑碎石或砂砾。

进一步地，在地面线10进行放线量测；在地面线上填筑有坡顶挡土堆。

进一步地，拱形骨架4的内部回填草种的种植土。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。