JTG／T D31-06-2017  季节性冻土地区公路设计与施工技术规范

在空旷野外、地表裸露平坦的不冻胀性黏性土冻深观测站，实测不少于10年的 大冻深的平均值。

2.1.5道路冻深frostdepthofroad

填筑高度内冬季路基土全部冻结的路堤。

基填筑高度内冬季路基土未全部冻结的路

给水标准规范范本2.1.9路基冻胀量heaveof subgrade

路面横断面宽度内各测点的冻胀量平均值

面横断面宽度内各测点的冻胀量平均值。

2.1.10土的冻胀率frostheaveratioofs

试件土体的冻胀量与其冻结厚度的比值，以百分率表示

试件土体的冻胀量与其冻结厚度的比值，以百分率表示。

2.1.11路面防冻层

2.1.11路面防冻层frostprotectionlayerofpavement

表征季节性冻土在一定的含水率及冰冻条件下的冻胀特性，分为不冻胀 冻胀、强冻胀和特强冻胀5个冻胀等级，分别以I、IⅡ、Ⅲ、IV、V表示

表征水泥混凝土结构在冰冻气候条件和化学腐蚀环境等综合影响下的冻害严重 度，分为7个等级，分别以D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7表示。

表征水泥混凝土在标准试验条件下抵抗反复冻融破坏的能力，分为8个等级，分 以F100、F150、F200、F250、F300、F350、F400、F450表示。

根据工程所在地的标准冻深、地基土的类别及冻胀性、地形坡向等环境因素计算确 定的桥梁与涵洞基础冻深最大值。

体冻胀受到约束时产生的作用力，以切向冻胀力、法向冻胀力和水平向冻胀力表示

2.1.19隧道防冻保温层

2.1.19隧道防冻保温层antifreezingandinsulatinglayeroftunnel

2.2.1作用与作用效应

2.2.2物理和力学性质参数

沥青路面低温开裂指数； E。 平衡湿度状态下路基回弹模量设计值； F 冻结指数； MR 标准状态下路基回弹模量值； S, 沥青劲度模量值； TpAV 沥青路面低温设计温度； Wo 起始冻胀含水率； 土的冻胀率。

A融化层中基础的侧面面积； 基底最小埋置深度； H, 边坡融滑土层厚度； 土质路基冰冻临界高度； 土体冻结过程中地下水上升高度； l 冻结线以下各土层的厚度； u 在季节性冻土层中，基础和墩身的平均周长； 设计冻深； Zo 标准冻深； Zmax 道路多年最大冻深； (x） 隧道设计断面x处的围岩冻结深度。

F.抗融滑稳定系数：

K。一路基回弹模量湿度调整系数； K，—季节性冻土地区路基土回弹模量冻融循环折减系数； k—一冻胀力修正系数； kx—冻结深度系数；

K。一路基回弹模量湿度调整系数； K，一季节性冻土地区路基土回弹模量冻融循环折减系数； k一冻胀力修正系数； k一冻结深度系数；

3.1.1季节性冻土地区公路工程应根据不同工作阶段的需要收集和调查相关资料， 及当地既有工程的冻害资料和相应的冻害防治经验。 3.1.2可行性研究阶段应调查区域的气象、地形地貌、水文、地质等资料，重点调 查当地的冻土深度及强冻胀土、岛状冻土、雪害等分布范围及对工程方案的影响。 3.1.3初步勘察阶段应查明公路沿线水文条件、地质条件，冻结指数、标准冻深， 以及涎流冰等特殊冻害，提出抗冻设计方案。 3.1.4详细勘察阶段应在初步勘察的基础上，通过进一步勘察和试验查明沿线地基 及路基填料的冻胀特性，并确定路基、路面、桥梁、涵洞及隧道等设施抗冻设计所需的 设计参数。 3.1.5施工阶段应核查施工图抗冻设计中相关的基础资料，不符合实际情况时应及 时调数设计

1.4详细勘察阶段应在初步勘察的基础上，通过进一步勘察和试验查明沿线地基 基填料的冻胀特性，并确定路基、路面、桥梁、涵洞及隧道等设施抗冻设计所需的 参数。

1.5施工阶段应核查施工图抗冻设计中相关的基础资料，不符合实际情况时应 周整设计。

应根据冻结指数按表3.2.2确定工程所

表3.2.2季节性冻土区划分表

李节性冻土地区约占我国国土面积的53.5%，各地区冰冻程度不一，公路路基、 路面、桥涵及隧道构造物冻害形式和冻害程度各异。本规范根据公路工程抗冻要求，结 合近10年的冻结指数及冻深调查结果，对季节性冻土区进行了区划。冻区划分方法 如下： 重冻区：当冻结指数为2000℃·d时，标准冻深平均为1.5~1.7m，路基冻深范 围在1.3~1.5m，路基填料选用冻胀率较小（为2%~3%）的填料，路基产生的冻胀 量为30~40mm，满足路基容许总冻胀量的要求。当冻结指数大于2000℃·d时，冻深 增加，这时即使路基选用冻胀率较小的填料，路基冻胀量也大于路基容许冻胀量，这种 情况下要求对路基填料及路面结构进行抗冻设计。基于以上原因，把F≥2000℃·d的 地区划为重冻区。 中冻区：当冻结指数为800℃·d时，标准冻深平均值为0.9~1.1m，路基冻深范 围在0.5~0.7m，路基填料选择冻胀率较大（为5%）的填料，路基产生的冻胀量为 25~38mm，满足路基容许总冻胀量的要求。当冻结指数大于800℃·d时，冻深增加， 选择冻胀率大的填料，路基冻胀量超出容许值。所以，当800℃·d≤F<2000℃·d 时，只需对路基填料进行选择，控制冻胀率，就能满足路基容许冻胀量的要求。因此， 把800℃·d≤F<2000℃·d的冻土区划为中冻区。 轻冻区：冻结指数小于800℃·d的地区，路基冻深小于0.7m，路基填料即使选择 冻胀率稍大（为5%～6%）的材料，冻胀量也很小，该地区路面及公路构造物在冬季 产生的冻害也较轻。所以，把50℃·d

轻冻区应重点调查标准冻深、年最低气温、最冷月平均气温、冻前的降雨量 量等资料，以及调查不少于30年的水泥混凝土年有害冻融循环次数。中冻区 尚应调查地形和坡向等环境因素对冻深的影响、降温速率等资料

中：n一水泥混凝土年有害冻融循环次数的多年平均值（次/年）当最冷月平

气温低于－10℃时，如计算得到的年有害冻融循环次数不足60，按60 次计； 水泥混凝土第i年有害冻融循环次数（次/年），=1～n

3.3水文和地质资料调查

3.3.1中冻区、重冻区水文调查及水文地质勘察应查明冻前地表水的分布及水位变 化情况、地下水位及波动范围、涎流冰规模、地下水出露情况等。 3.3.2工程地质勘察应按下列要求确定地基土、路基土的岩土类型及冻胀特性： 1对地基土和拟用取土场的土进行颗粒分析，试验确定冻前天然含水率、液限 塑限、天然密度等指标，明确土的类型。 2试验确定土的冻胀特性，对粒径小于0.075mm的颗粒含量超过15%的路基土应 则定其冻胀率，试验方法应符合现行《公路土工试验规程》（JTGE40）中T0187的规 定。无条件实测时、冻胀率可按式（3.3.2）计算

3.3.1中冻区、重冻区水文调查及水文地质勘察应查明冻前地表水的分布及水位 清况、地下水位及波动范围、涎流冰规模、地下水出露情况等。

式中：m 一王的冻胀率（%）； w—路基土冻前含水率（%）； wo——起始冻胀含水率（%），可取（0.80~0.84）×wp（wp为塑限）或参考表 3.3.2选用； 入—系数，黏质土、粉质土及黏土质砂取0.25细粒土质砾、粉土质砂取0.28。

表3.3.2不同土质的起始冻胀含水率

3.4既有工程冻害资料调查

3.4.1季节性冻土地区公路工程设计应按下列要求调查公路所在区域既有工程的冻 害资料和冻害防治措施： 1调查已有路基的冻胀、融沉变形、翻浆、边坡融滑、涎流冰等常见冻害，调查 防护和排水设施的冻害情况。 2调查沥青路面的冻胀和开裂、松散、沉陷等；调查水泥混凝土路面的冻胀、错 台、裂缝、表面脱皮等。 3调查桥梁的基础冻胀和融沉、桩基冻拔、翼墙开裂、上部结构冻害、附属设施 东害等。 4调查隧道衬砌的开裂与破碎、衬砌的漏水与挂冰、路面积水与结冰、洞口挂冰 与仰坡热融滑塌、排水设施出水口积水与结冰等冻害情况。 5调查工程所采取的冻害防治措施及使用效果。 3.4.2应调查融雪剂对路面、桥梁、隧道等工程结构与材料的腐蚀情况。 3.5改扩建工程资料调查 3.5.1改扩建工程除应按本规范第3.4.1条的有关规定调查既有公路的冻害资料外 尚应调查冻害位置、分布区段、类型、损害程度以及冻害防治措施的有效性。 3.5.2对冻害严重的路段，应通过勘探、测试等查明水文及地质情况、路基土质及 含水率，分析冻害的产生原因及发展规律。对冻害严重的构造物，尚应分析其结构形式 及材料抗冻特性等的影响。 3.5.3既有路基有明显冻胀路段应分段进行冻胀观测，绘制冻胀曲线，计算冻胀量。 3.5.4应分段进行路面各结构层材料的取样和冻融试验，按本规范附录B与现行 （公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（JTGE51）中T0858评价其抗冻性能，确 定利用方式。

3.4.1季节性冻土地区公路工程设计应按下列要求调查公路所在区域既有工程的冻 售资料和冻害防治措施： 1调查已有路基的冻胀、融沉变形、翻浆、边坡融滑、涎流冰等常见冻害，调查 防护和排水设施的冻害情况。 2调查沥青路面的冻胀和开裂、松散、沉陷等；调查水泥混凝土路面的冻胀、错 台、裂缝、表面脱皮等。 3调查桥梁的基础冻胀和融沉、桩基冻拔、翼墙开裂、上部结构冻害、附属设施 东害等。 4调查隧道衬砌的开裂与破碎、衬砌的漏水与挂冰、路面积水与结冰、洞口挂冰 与仰坡热融滑塌、排水设施出水口积水与结冰等冻害情况。 5调查工程所采取的冻害防治措施及使用效果。

3.5改扩建工程资料调查

3.5.1改扩建工程除应按本规范第3.4.1条的有关规定调查既有公路的冻害资料外， 尚应调查冻害位置、分布区段、类型、损害程度以及冻害防治措施的有效性。 3.5.2对冻害严重的路段，应通过勘探、测试等查明水文及地质情况、路基土质及 含水率，分析冻害的产生原因及发展规律。对冻害严重的构造物，尚应分析其结构形式 及材料抗冻特性等的影响。 3.5.3既有路基有明显冻胀路段应分段进行冻胀观测，绘制冻胀曲线，计算冻胀量。 3.5.4应分段进行路面各结构层材料的取样和冻融试验，按本规范附录B与现行 《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（JTGE51）中T0858评价其抗冻性能，确

3.5.4应分段进行路面各结构层材料的取样和冻融试验，按本规范附录B与现 公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（JTGE51）中T0858评价其抗冻性能， 利用方式。

4抗冻水泥混凝土和抗冻水泥砂浆技术要求

4.1.1季节性冻土地区公路工

4.1.3抗冻水泥混凝土和抗冻水泥砂浆配合比应根据所在地区环境条件、工程特点 结合原材料情况进行设计。

对C60以下的水泥混凝土，适量的引气是目前提高水泥混凝土抗冻性较为经济有 效的措施。 引气除可以提高水泥混凝土的抗冻性（包括抗盐冻性）、耐腐蚀性等耐久性外，还 可以提高水泥混凝土的抗弯强度，有利于水泥混凝土的韧性，但单纯引气对水泥混凝土 的弹性模量和徐变有不利影响。

4.2水泥混凝土冻融环境等级的确定

表4.2.1水泥混凝士的冻融环境等级

注：1.偶尔浸水的水泥混凝土构件，其冻融环境等级可按表4.2.1中度饱水的规定适当降低，但降低后的冻融

抗冻水泥混凝土和抗冻水泥砂浆技术要求

环境等级不应低于D1。 2.有盐环境是指冻结的水中含有盐，包括海水、盐渍土或其他含有氯化物的环境，以及使用有机、无机类 除冰盐环境。 3.位于冻深线以上土中的水泥混凝土构件，其冻融环境等级可根据当地实际情况和经验适当降低，但降低 后的冻融环境等级不应低于D1。 4.本表适用于阳光可经常照射的水泥混凝土构件，对阳光较少照射或照射不到的水泥混凝土构件，冻融环 境等级可按表4.2.1的规定适当降低，但降低后的冻融环境等级不应低于D1

4.1公路工程水泥混凝土构件的饱水程度示例

本规范中冻融环境等级是依据各地地表受到的有害冻融循环次数划分的。专题对水 泥混凝土结构的冻害状况调研情况结果表明，河北北部、北京、辽宁、吉林等地的冻害 较为严重，而黑龙江、内蒙古东部等严寒地区的冻害则相对较轻。主要原因是黑龙江、 内蒙古东部等严寒地区，由于冬季气温较低，长期处于冻结状态，冻融循环次数相对较 少，冻害相对较轻，因此冻融循环次数引起的冻害大于冻结温度。故本规范采用有害冻 融循环次数来划分水泥混凝土的冻融环境等级。 对阳光较少照射或照射不到的水泥混凝土构件，如隧道衬砌用喷射水泥混凝土等 其受到的冻融循环次数远低于外露表面，故其冻融环境等级适当降低。

4.3水泥混凝土的抗冻等级及技术要求

4.3.1水泥混凝土的抗冻等级应满足下列要求： 1水泥混凝土的抗冻等级应根据水泥混凝土结构所处冻融环境等级和结构设计使 用年限按表4.3.1确定。 2对直接经受盐冻的水泥混凝土尚应进行盐冻试验，经过30次盐冻循环后，5块 式件的平均剥落量应小于1.0kg/m。

表4.3.1水泥混凝土的抗冻等级要求

《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》（JTGE30一2005）中T0565的4.7第一 款规定达到300次即停止冻融循环试验，而本规范表4.3.1最高抗冻等级为450次，所 以本规范规定冻融循环次数按表4.3.1执行。此处冻融试验未使用《普通混凝土长期性 能和耐久性能试验方法标准》（GB/T50082一2009）的方法，原因是该国标规定在放置 控温传感器的橡胶筒内盛防冻液而不是水，由于防冻液的热容小，特别是没有水变冰、 水变水的相变热，导致试件的抗冻性试验结果偏高。 水泥混凝土盐冻试验按现行《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》（JTGE30）进行

4.3.2引气水泥混凝土的最

注：表中C.50表示引气水泥混凝土的强度等级为50MPa

气泡间距系数与水泥混凝土的抗冻性密切相关，用于施工过程中水泥混凝土的抗冻 性质量控制或实体工程抗冻性评价。气泡间距系数按《公路水泥混凝土路面施工技术 细则》（JTG/TF302014）中附录B规定的方法测试。 与现行其他规范规定的含气量、气泡系数相比较，表4.3.3规定的含气量有所降 低，而气泡间距系数有所增大。一方面是表中的含气量由出机口测定值改为浇筑现场测 定值；另一方面哈尔滨工业大学、同济大学、中国水利水电科学研究院等的研究成果以 及国外的最新研究成果表明，强度较高的混凝土在较低含气量下和较高气泡间距下即可 获得良好的抗冻性。此外，采用本规范规定的引气剂，有助于提高混凝土拌合物含气量 的稳定性、减少硬化混凝土的气泡间距系数。在确保抗冻性的前提下，适当降低含气 量、增大气泡间距系数有利于保证中高强度引气混凝土的强度。

4.3.4引气水泥混凝土单位体积的胶凝材料用量宜满足表4.3.4的要求。 表4.3.4引气水泥混凝土单位体积的胶凝材料用量

表4.3.4引气水泥混凝土单位体积的胶凝材料

适当的胶凝材料用量可以保证水泥混凝土的致密性，在一定程度上对水泥混凝土的 抗冻性及耐久性有利，但胶凝材料用量过多会增大水泥混凝土的干缩、徐变，对水泥混 凝土的抗裂性、耐久性均有不利影响。当不能满足最大胶凝材料用量限制时，需要采取 改善粗、细集料的级配，减少针片状集料含量与含泥量，采用高性能减水剂等措施以减 少胶凝材料用量。

抗冻水泥混凝土和抗冻水泥砂浆技术要求

水泥混凝土中浆体体积应满足表4.3.5的

表4.3.5引气水泥混凝土中浆体体积要求

浆体体积指1m水泥混凝土拌合物中浆体体积（含引气剂引入的气体体积）。适宜的 浆体体积是水泥混凝土获得良好的和易性、强度、耐久性的基本保证；浆体体积过大， 则硬化过程中水泥混凝土的体积变形大，易产生微裂纹，对水泥混凝土的耐久性不利。

4.3.6引气水泥砂浆的抗冻等级、强度等级、胶砂比、水胶比、拌合物含气量应满 足表4.3. 6的要求。

3.6引气水泥砂浆的技

2.M,15表示引气水泥砂浆的强度等级为15MPa，其余类推。 3.表中胶砂比是指胶凝材料与砂的质量比。 4.引气水泥砂浆的抗冻性试验采用快速冻融试验方法，按现行《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》 （JTGE30）中水泥混凝土抗冻性试验方法（快冻法）T0565进行。 5.引气水泥砂浆含气量的检测按现行《建筑砂浆基本性能试验方法标准》（JGJ/T70）进行。

对水泥砂浆，胶凝材料用量偏少或胶砂比偏小时虽然常常能够满足水泥砂浆的强度 要求，但浆体不足以填充满砂粒间的空隙，硬化后水泥砂浆的密实性很差。限制引气水 泥砂浆的最小胶砂比和最大水胶比是为了保证水泥砂浆的密实度，提高抗冻性。为减少 引气水泥砂浆的水胶比与用水量，配制引气水泥砂浆时需要掺加适量减水剂。 限于目前的技术条件，配制抗冻等级大于F300且经济性合理的引气水泥砂浆较困 难，故本规范对用于冻融环境等级为D5、D6和D7的引气水泥砂浆，抗冻等级均要求达 到F300。对此类环境下的水泥砂浆砌体需加强运营期养护，保证砌体结构的抗冻耐久性。

4.4.1水泥应满足下列要求：

1应采用旋窑生产的强度等级为42.5及其以上的硅酸盐类水泥。水泥混凝土路面 不应采用火山灰质硅酸盐水泥。除冬季施工或其他有早强要求的工程外，不宜使用早强 型水泥。 2硅酸盐水泥、抗硫酸盐硅酸盐水泥的比表面积宜小于350m/kg，其他水泥的 80um方孔筛筛余宜不大于10%且不小于2%。 3氯盐环境与硫酸盐环境中，不得使用掺加石灰石粉的水泥。氯盐环境中不宜使 用抗硫酸盐硅酸盐水泥。 4各种水泥在进人水泥混凝土搅拌机前的温度不宜高于60℃，对高温季节施工的 水泥混凝土路面、桥面混凝土铺装层、大体积水泥混凝土等水泥温度不宜高于50℃。

石灰石粉对水泥混凝土的抗盐冻性能有不利影响，且在低温下可能引起碳硫硅钙石 腐蚀。 抗硫酸盐硅酸盐水泥中的C3A含量少，不利于对氯离子的吸收与固化，对钢筋防 锈有不利影响。

表中矿物掺合料的掺量指掺加的矿物掺合料占胶凝材料（水泥和矿物掺合料）总量的百分比 对水泥混凝土，当水胶比大于或等于0.45时，掺合料总量不宣超过15%。 对大体积水泥混凝土，可较表中掺合料掺量增加15个百分点。

：1.表中矿物掺合料的掺量指掺加的矿物掺合料占胶凝材料（水泥和矿物掺合料）总量的 2.对水泥混凝土，当水胶比大于或等于0.45时，掺合料总量不宜超过15%。 3.对大体积水泥混凝土，可较表中掺合料掺量增加15个百分点。

抗冻水泥混凝土和抗冻水泥砂浆技术要求

适当掺加活性矿物掺合料可以减小水泥混凝土的水泥用量，降低水化温升，改善水 泥混凝土的和易性，减小水泥混凝土的干缩变形与水化温升变形，提高水泥混凝土的抗 渗性（特别是抗氯离子扩散）、耐腐蚀性等耐久性，有利于后期强度增长；但掺加量过 多，会引起水泥混凝土的抗冻性下降，对钢筋的保护作用降低，并且早期强度下降 较大。 粉煤灰的烧失量较大时不利于引气，且会增大拌和用水量以及受冻时水泥混凝土 的水饱和程度，明显降低水泥混凝土的抗冻性，故对粉煤灰的烧失量进行较严格的 控制。

4.4.3粗集料应满足下列要求：

1粗集料应满足表4.4.3的要求，且最大粒径不宜超过31.5mm。当最大粒径大 5mm时，应采用不少于3种粒级的粗集料进行级配

表4.4.3粗集料技术要求

设计使用年限为100年时，针片状颗粒含量应小于5%。 自然堆积状态空隙率按现行《公路工程集料试验规程》（JTCE42）进行试验与计算，但计算时将振实法 测定的堆积密度用自然堆积密度替代。

2对石灰岩碎石，当用于氯盐冻融环境与硫酸盐环境时，石灰石粉含量应小于 0.5%。特大桥、长大隧道等重要工程应进行石灰岩低温抗硫酸盐腐蚀试验，验证其可 行性。

4.4.4细集料应满足下列要求：

1细集料应满足表4.4.4的要求技术标准，宜使用中砂，

1细集料应满足表4.4.4的要求，宜使用中砂。

表4.4.4细集料技术要求

2对石灰岩机制砂，当用于氯盐、硫酸盐环境时，石灰石粉含量应小于1%。 桥、长大隧道等重要工程应进行石灰岩低温抗硫酸盐腐蚀试验，验证其可行性

表4.4.3、表4.4.4主要参考了《水工混凝土耐久性技术规范》（DL/T5241 0）、《铁路混凝土结构耐久性设计规范》（TB10005一2010）、《普通混凝土配合比 规程》（JGJ55一2011）等规范及相关研究成果。

照明标准规范范本4.4.5 养护用水与水泥混凝土的温差应小于15℃。高温李节拌和用水的温度应低 于30℃

4.4.6外加剂应符合下列规定： 1引气水泥混凝土中掺加的引气剂或引气减水剂应符合有关规定。应选用三皂 代、松香热聚物类或改性松香皂类引气剂，不得使用烷基苯磺酸钠、烷基磺酸钠类、木 质素磺酸盐及其他不符合使用质量要求的引气剂。 2选用外加剂时，应进行外加剂与胶凝材料的相容性、和易性、强度、耐久性等 式验，确定外加剂的品种、复配组成，并用工程所用原材料进行配合比试验获得外加剂 的最佳掺量。 3不宜使用无机盐类早强剂、防冻剂，不得使用含有碱金属或氯盐的外加剂