DB21 T 20013-2024 高纬度多年冻土区公路路基设计与施工技术规范.pdf
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1、 ICS 93.080.01 CCS P 66 东 北 三 省 一 区 区 域 协 同 地 方 标 准 DB21/T 200132024 DB22/T 200132024 DB23/T 200132024 DB15/T 200132024 高纬度多年冻土区公路路基 设计与施工技术规范 Technical specifications for design and construction of road subgrade in high-latitude permafrost regions2024-11-26 发布2025-02-26 实施辽 宁 省 市 场 监 督 管 理 局 吉 林 省
2、市 场 监 督 管 理 局 黑 龙 江 省 市 场 监 督 管 理 局 内蒙古自治区市场监督管理局 发布 DB21/T 200132024;DB22/T 200132024;DB23/T 200132024;DB15/T 200132024 I 前言 为推进东北三省一区经济社会高质量发展,辽宁省市场监督管理局、吉林省市场监督管理厅、黑龙江省市场监督管理局、内蒙古自治区市场监督管理局共同组织制定本区域标准,在东北三省一区内适用。本文件按照GB/T 1.12020标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任
3、本文件由内蒙古自治区交通运输厅提出。本文件由辽宁省交通运输厅、吉林省交通运输厅、黑龙江省交通运输厅、内蒙古自治区交通运输厅归口。本文件起草单位:内蒙古自治区交通运输科学发展研究院、中交第一公路勘察设计研究院有限公司、呼伦贝尔市公路勘测规划设计有限公司。本文件主要起草人:汪双杰、张洪伟、王学营、陈建兵、刘茂海、白金泉、李铁、刘振孝、郑春明、符进、赵鑫、于晨、朱东鹏、赵晓亮、杨维亮、董元宏、吕骄阳。DB21/T 200132024;DB22/T 200132024;DB23/T 200132024;DB15/T 200132024 1 高纬度多年冻土区公路路基设计与施工技术规范 1 范围 本文件
4、规定了高纬度多年冻土区公路路基设计、施工及质量检查验收等内容。本文件适用于高纬度多年冻土区各等级公路,其他多年冻土区可参照使用。2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T 13761.1 土工合成材料 规定压力下厚度的测定 第1部分 单层产品厚度的测定方法 GB/T 13762 土工合成材料 土工布及土工布有关产品单位面积质量的测定方法 GB/T 13763 土工合成材料 梯形法撕破强力的测定 GB/T 14800 土工合成材
5、料 静态顶破试验(CBR法)GB/T 15788 土工合成材料 宽条拉伸试验方法 GB/T 17639 土工合成材料 长丝纺粘针刺非织造土工布 GB/T 19978 土工布及其有关产品 刺破强力的测定 GB 50324 冻土工程地质勘察规范 JTG D20 公路路线设计规范 JTG D30 公路路基设计规范 JTG/T D31-04 多年冻土地区公路设计与施工技术细则 JTG F80/1 公路工程质量检验评定标准 第一册 土建工程 JTG 3430 公路土工试验规程 JTG/T 3610 公路路基施工技术规范 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。多年冻土 permafrost 冻结状态
6、持续两年及两年以上的土(岩)。高纬度多年冻土区 high-latitude permafrost regions 我国东北北纬46以北、存在多年冻土的地区。DB21/T 200132024;DB22/T 200132024;DB23/T 200132024;DB15/T 200132024 2 融区 thawed area 多年冻土区中由于外力作用形成的非多年冻土区域。连续多年冻土区 continuous permafrost regions 多年冻土面积占区域总面积70%及以上的多年冻土区域,即多年冻土的空间连续性大于等于70%的多年冻土。不连续多年冻土区 discontinuous per
7、mafrost regions 空间连续性小于70%的多年冻土区域。岛状多年冻土区 isolated permafrost regions 不连续多年冻土区的一种,空间连续性小于30%的多年冻土区域。地温年较差 annual range of ground temperature 地温在一年中最高与最低温度的差值。地温年变化深度 depth of zero annual amplitude of ground temperature 地温年较差为零处的深度。年平均地温 mean annual ground temperature 地温年变化深度处的温度。多年冻土上限 permafrost ta
8、ble 天然条件或人为条件影响下形成的多年冻土层上界面。不良冻土现象 frost hazards 在冻结和融化作用下产生的对工程有不利影响的地质现象,如冰锥、冻胀丘、融冻泥流、热融湖塘等现象。又称不良冷生现象。DB21/T 200132024;DB22/T 200132024;DB23/T 200132024;DB15/T 200132024 3 冻土沼泽 marsh in permafrost areas 在多年冻土区,由于地表水、地下水的影响,地面长期潮湿,易生长喜湿和喜水植物的洼地。冻土路基最小临界高度 minimum critical thickness of embankment 路
9、面竣工后,保证原多年冻土天然上限位置不变的路基最小高度。冻土路基最大临界高度 maximum critical thickness of embankment 在冻融循环作用下路基潜在滑移面与冻土体内冻结锋面重叠时的路基高度。冷季 cold seasons 连续日平均气温在0 及以下时为寒季,高纬度多年冻土区的寒季大致时间为当年11月底至次年4月底。暖季 warm seasons 连续日平均气温在0 以上时为暖季,高纬度多年冻土区的暖季大致时间为当年4月底5月初到当年11月左右。能量平衡设计方法 energy-balance design method 基于公路构筑物与多年冻土地基间热能量互馈
10、关系,以调控多年冻土地基能量平衡状态为设计目标,通过合理路基设计,维持多年冻土地基长期稳定状态,从而确保公路路基的长期稳定。4 基本规定 应按照附录 A 中 A.1 对多年冻土进行分类。公路地质勘察除应符合 GB 50324 要求外,还应重点查明公路沿线多年冻土的范围、界限、上限、厚度,地表植被与冻土的关系,冻土周围融区及地下水情况。勘察时间应符合下列规定:a)冰椎、冻胀丘的调查在其发育期进行;b)冻土上限的勘察在每年融化深度最大时进行。路线选择除符合 JTG D20 规定外,山岭地区路线应选择在平缓、干燥和向阳的坡面上通过,线位宜高不宜低。多年冻土沼泽地区路线不宜选择在沼泽底部横坡较陡路段。
11、DB21/T 200132024;DB22/T 200132024;DB23/T 200132024;DB15/T 200132024 4 路基设计高度应考虑冻土路基临界高度,一般应大于冻土路基最小临界高度,且小于冻土路基最大临界高度。公路路基设计应遵循宁填勿挖的基本原则,考虑冻土路基尺度效应,宜采用能量平衡设计方法。充分调查评价旧路利用的可能性。路基填筑应选择不冻胀或弱冻胀的土石填料,冻胀性分类见附录 A 中的 A.2。不应使用腐质土、草炭土、泥炭土、草皮以及冻土作路基填料。开挖施工宜在初冬进行,应分层开挖、原土或洁净砾石回填,并做好隔热保温和临时排水措施。二级及以上公路路基应进行动态设计、
12、施工监测和长期监测,施工监测应包括多年冻土地温、沉降等,长期监测宜包括多年冻土地温、沉降、气候环境要素等。5 路基设计 一般规定 5.1.1 路基设计除应收集气象、工程地质等基本资料外,还应收集多年冻土的上限、厚度、类型、地温等特征资料及物理、热学、力学等参数。改建、扩建公路还应收集既有公路路况、病害调查及防治资料。5.1.2 地基处理时,应根据冻土勘察情况、设计原则及地表植被情况选择适宜的处理方案。5.1.3 路基边坡坡率选择,应考虑边坡的热、力学稳定性和对植被存活率的影响。5.1.4 路基设计应考虑水热环境变化对多年冻土的不利影响,做好路基排水防护设计。5.1.5 路基取、弃土应统一规划,
13、集中设置取、弃土场,路基两侧 200 m 内不应随意取土。取、弃土完成后,应恢复植被。5.1.6 应加强对公路两侧地表植被的保护,保护现有天然林、人工林及草地。设计原则 5.2.1 路基设计应依据多年冻土地区年平均地温、多年冻土类型、冻土总含水率以及路基病害调查资料,结合区内冻土分布、冻土变化情况以及路面类型,考虑工程建设的技术经济可行性与合理性,分段采用不同的设计原则。5.2.2 符合下列条件之一时,宜按保护冻土的原则设计:a)年平均地温低于-1.5 的低温稳定多年冻土区;b)当地多年冻土天然上限小于2 m,冻土厚度大于10 m的路段;c)厚度超过5 m的连续多年冻土区高含冰量路段或岛状多年
14、冻土区高含冰量路段;d)存在不良冻土现象的路段。5.2.3 符合下列条件之一时,宜按控制融化速率的原则设计:a)基底地质情况良好,为少冰冻土或多冰冻土,融化下沉后不致造成路基病害;b)基底多年冻土厚度2 m5 m,埋藏浅,范围小,下部为少冰冻土、多冰冻土或基岩的路段。DB21/T 200132024;DB22/T 200132024;DB23/T 200132024;DB15/T 200132024 5 5.2.4 符合下列条件之一时,宜按预融冻土的原则设计:a)地温较高、冻土厚度为不超过2 m的路段;b)邻近多年冻土分布区域边界的零星岛状多年冻土路段,多年冻土层已处在退化状态中,保护多 年冻
15、土难以取得成效时;c)需挖除和换填路段。5.2.5 融区宜按季节冻土区设计。地基处理 5.3.1 按“保护冻土”、“控制融化速率”原则设计的路堤,不宜清除腐殖土,可直接在原地表填筑砂、砂砾、碎石等粒状材料并压实,压实度应符合现行设计规范的相关要求。5.3.2 按“允许融化”原则设计的路堤,可挖除腐殖土,采用砂、砂砾、碎石等粒状材料填压,低洼积水路段可采用片、块石填压,压实度应符合现行设计规范的相关要求。5.3.3 路堑及零填挖段,应超挖换填,超挖换填深度应根据试验段确定,换填应符合以下规定:a)开挖段为低含冰量冻土,应换填砂、砂砾、碎石等粗颗粒填料;b)开挖段为高含冰量冻土,应换填片、块石。5
16、3.4 新建公路护道、护脚地基应与路基采用相同的处治材料,且与路基同步施工。5.3.5 高纬度多年冻土区沼泽、湿地地基处理应符合下列规定:a)积水路段,宜先排除坑内积水,再抛石挤淤;b)冻土沼泽路段,可采用防水土工格室+砂砾、抛石挤淤等措施稳定地基;c)强融沉路段,宜采用以桥代路方案。路堤设计 5.4.1 路堤高度 路堤高度应符合下列要求:a)公路路堤的最大设计高度不宜超过6 m;b)公路路堤的最小设计高度宜根据当地经验确定,资料不足时按照附录A中A.3取值。5.4.2 边坡坡率 低含冰量路段边坡坡率宜为1:1.51:1.75;高含冰量路段边坡坡率宜为1:1.751:2.0。5.4.3 压实
17、度 平坦地段,填土路基应在地基处理完成后,分层填筑路堤、路床。填土路基压实度应符合下列规定:a)路堤压实度应满足表1的规定;DB21/T 200132024;DB22/T 200132024;DB23/T 200132024;DB15/T 200132024 6 表1 路堤压实度要求 路基部位路面底面以下深度m 压实度%高速公路、一级公路二级公路三、四级公路上路堤轻、中等及重交通0.81.5 94 94 93 特重、极重交通1.21.9 94 94 下路堤轻、中等及重交通1.5以下 93 92 90 特重、极重交通1.9以下 b)路床压实度应满足表2的规定。表2 路床压实度要求 路基部位 路面
18、底面以下深度 m 路床压实度%高速公路、一级公路 二级公路 三、四级公路 上路床 00.3 96 95 94 下路床 轻、中等及重交通 0.30.8 96 95 94 特重、极重交通 0.31.2 96 95 5.4.4 一般路段横断面设计 5.4.4.1 当路堤实际填土高度小于最小设计控制高度要求,按照以下要求进行:a)低含冰量多年冻土区,按照一般路基处理,应符合JTG D30的相关要求;b)高含冰量多年冻土区,路基下多年冻土上限小于2 m、冻土层厚度小于2 m时,宜采用全部清除换填的路基设计方案,如图1所示。换填底部应填筑不冻胀的土石填料,厚度大于0.5 m,并做好开挖面的防排水和边坡防护
19、隔水材料采用土工布时,其质量应符合GB/T 17639 的规定,其材料形态、物理性质和力学性能应满足表3的要求;DB21/T 200132024;DB22/T 200132024;DB23/T 200132024;DB15/T 200132024 7 图1 全部换填路基横断面结构图 表3 隔水土工布性能要求 指标 项目 规定或允许偏差 检查方法 材料形态 材质及织造方法 长丝无纺布 查产品标志和检验合格证 幅宽(m)4.5 物理性质 单位面积质量(g/m2)350 GB/T 13762 厚度(mm)2.8 GB/T 13761.1 力学性质 标称断裂强度(kN/m)20 GB/T 15788
20、 CBR 顶破强力(kN)3.9 GB/T 14800 纵横向撕破强力(kN)0.56 GB/T 13763 刺破强力(kN)0.5 GB/T 19978 c)高含冰量多年冻土区,路基下多年冻土上限小于2 m、冻土层厚度大于2 m,全部清除换填困难且 不经济时,可采取部分换填的保护多年冻土路基设计方案,如图2所示。路基高度与换填深度之和应大于路基最小设计高度与天然上限之和,换填底部应填筑不冻胀的土石填料,厚度不少于0.5 m,并做好开挖面的防排水和边坡防护。图2 基底部分换填断面结构图 DB21/T 200132024;DB22/T 200132024;DB23/T 200132024;DB1
21、5/T 200132024 8 5.4.4.2 当路堤实际填土高度大于最小设计控制高度要求并小于最大设计控制高度要求时,路堤下部应采用粗粒土填筑,填筑厚度应大于 0.5 m,上部可采用当地符合工程要求的土体填筑。冻土路堤典型横断面结构如图 3 所示。图3 一般填方路基断面结构图 5.4.4.3 当路堤实际填土高度大于最大设计控制高度要求时,应进行特殊结构路基设计。5.4.5 斜坡路段设计 斜坡路段设计宜采用下列设计:a)地面横坡小于1:5时,基底不宜挖台阶;地面横坡为1:51:2.5时,原地面应挖台阶,台阶宽度 不应小于2 m。路堤上方一侧采取挡排水措施,路堤下方一侧坡脚设置反压护道,当基岩面
22、上的覆盖层较薄时,宜先清除覆盖层再挖台阶;当覆盖层较厚且稳定时,可予以保留;b)地面横坡大于1:2.5时,路基基底应开挖台阶,台阶纵断面方向长度应大于2 m,横断面方向应大于2 m,台阶高度应大于1 m,并设置2%向内倾斜的横坡。应检算抗滑稳定性,检算方法应符合JTG D30相关要求。路堑设计 5.5.1 高纬度多年冻土区路堑设计应考虑冻土条件、地表植被情况和区域气候条件,考虑工程建设的技术经济可行性与合理性进行设计。5.5.2 多年冻土地区路堑设计应包括路床换填设计和边坡设计。5.5.3 当多年冻土为低含冰量冻土时,换填应符合以下规定,典型横断面如图 4:a)换填深度应大于路床深度,且大于0
23、8 m;b)换填材料宜为粗粒土;c)一级以上公路宜采用土工格室等材料强化路基;d)换填底面宽度应路基基大于底宽度加两倍多年冻土上限之和;e)地质状况不良时,按特殊路基设计。DB21/T 200132024;DB22/T 200132024;DB23/T 200132024;DB15/T 200132024 9 图4 低含冰量冻土段路堑典型横断面型式图 5.5.4 当多年冻土为高含冰量冻土时,换填应符合以下规定,典型横断面如图 5:a)路床底部冻土层厚度小于等于4 m时,应全部挖除换填;b)路床底部冻土层厚度大于4 m时,应超挖换填,换填厚度应不小于路基最小设计高度与多年冻土上限之和,换填底面
24、宽度应不小于路基基底宽度加两倍多年冻土上限之和;c)换填材料宜为片、块石,并做好基底防渗措施;f)路床基底换填厚度过大造成施工不便或不经济时,可采用基底铺设隔热材料等其他措施;e)边坡可采用上保下挡的支挡形式,支挡结构型式宜采用挂壁式或悬臂式或其他支挡结构型式;f)挡墙下应设保温渗沟。图5 高含冰量冻土段路堑典型横断面型式图 5.5.5 对于路堑边坡,应加强涎流冰调查,涎流冰防治应符合 JTG D30 相关规定。5.5.6 岩石边坡挖方坡率应符合 JTG D30 相关规定。5.5.7 非岩石挖方边坡坡率应根据当地的地貌形态、工程地质与水文地质条件、填料的物理力学性质、路基高度、施工方法等因素综
25、合确定,并应符合以下规定:a)当边坡高度小于4 m,在富冰冻土、饱冰冻土和含土冰层等路段,细粒土层中天然含水率较高时,坡率宜为1:21:3;b)当边坡高度大于等于4m时,坡率不宜陡于1:1.75;c)当边坡高度大于等于6 m时,宜采用折线式或台阶式边坡,一级边坡坡率应为1:1.75,二级以上边坡坡率应为1:2。台阶式边坡中部应设置边坡平台,边坡平台的宽度不宜小于2 m。平台上应设置排水沟。DB21/T 200132024;DB22/T 200132024;DB23/T 200132024;DB15/T 200132024 10 5.5.8 高含冰量冻土段应对边坡采取挖除换填的措施,挖除换填厚度
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