岛状多年冻土路基的特点及施工方法研究对我国北方地区基础设施建设至关重要。通过分析多年冻土的成因、路基病害及伊春地区多年冻土特点，提出针对不同冻土类型和埋深的施工方法。对于饱冰或富冰冻土，可采用挖除换填法；对于多冰或少冰冻土，可采用挖除换填结合预融法。这些方法在铁力至伊春高铁工程中的应用显示出良好效果。路基最大沉降量控制在18.3mm内，温度场趋于稳定。研究结果为我国北方地区冻土路基建设提供技术支持和实践经验。
为揭示岛状多年冻土区高速铁路路基热状态，提出合理有效的制冷结构，在新建哈尔滨至伊春高速铁路某车站试验段开展现场监测，获得岛状多年冻土的地温数据；基于实测地温数据，采用冻土水热耦合理论，对将在试验段实施的两侧双排普通热棒路基、两侧双排+中心单排全季热棒路基、两侧单排+基底横向通铺全季热棒路基3种制冷路基结构进行数值模拟，对比了3种制冷路基结构的地温分布特征及对下伏岛状多年冻土的降温效果。研究结果表明：铁力地区年均气温和降水呈增大趋势，天然场地岛状多年冻土地温在-0.3℃左右，属于高温极不稳定多年冻土。3种制冷路基结构中，两侧单排+基底横向通铺全季热棒对岛状多年冻土保护及降温效果最优，两侧双排普通热棒最差。普通热棒路基的多年冻土上限呈“两侧凸，中间凹”形态，抬升不明显；全季热棒路基的多年冻土上限呈“上凸缓斜平顶”形态，抬升显著。研究成果可对多年冻土区高速铁路路基建设和结构优化提供技术支撑。
针对内蒙古岛状多年冻土区公路冻害问题，对区域内博克图至牙克石、室韦至拉布大林、伊尔施至柴桥三条公路进行了冻害调查统计。基于调查结果以及冻土地基和路基温度场计算结果阐述了冻土路基主要病害类型与形成原因，分析了区域内外界环境对公路冻害的影响。研究结果表明：该路域环境具有地表植被茂密、水体丰富、季节性积雪融水等显著特征；博克图至牙克石和室韦至拉布大林两条公路病害主要是由多年冻土融沉作用引起，而伊尔施至柴桥公路的病害主要由冻胀作用导致；区域内新建公路会破坏原有的沼泽湿地生态系统，从而影响路基结构内部的热状态以及永久冻土；路域环境地表丰富水体、路基坡脚积水或径流、季节性积雪融水也会增加路基路面的病害风险，影响路基的稳定性。
以铁力-伊春新建高速铁路工程为研究对象，采用室内冻胀融沉试验，研究冻结温度、水泥改良剂掺量和补水条件对岛状多年冻土区路基填料冻胀融沉的影响。研究结果表明：水泥改良填料对控制冻胀融沉有显著作用；补水工况下，试验冻胀率更大；冻结温度越低，冻胀率越大；在冻结温度与融化温度不变情况下，补水方式对试样融沉率影响不明显。初步获得了岛状多年冻土区高铁路基填料冻胀融沉规律，研究结论对穿越岛状多年冻土区的高铁建设有一定参考意义。
结合铁伊（铁力—伊春）高速铁路沿线岛状多年冻土的分布特征，通过室内试验研究了铁伊高速铁路沿线不同种类的岛状多年冻土在不同影响因素条件下的融沉特性，并根据不同种类的多年冻土融沉特性进行了工程措施分析。研究结果表明：岛状多年冻土的融沉系数随着含水率的增大而增大，随着干密度的增大而减小；岛状多年冻土的融化压缩系数在不同试验荷载作用下并非常数，而是随着荷载的增大而减小。对于融沉系数较大且埋深较浅的富冰或饱冰多年冻土采取挖除换填的工程措施；对于融沉系数较小的多冰或者少冰冻土，采用挖除换填+预融的工程措施；对于埋深较大的多年冻土采取桩基加固的工程措施。
当利用岛状多年冻土作为建筑工程的地基时,其不稳定的性质容易引起的工程质量事故,处理难度及费用较高。文中通过对岛状多年冻土进行石灰桩预融处理试验,得出岛状多年冻土预融处理的一系列试验参数,填补了建筑工程行业岛状多年冻土处理技术的空白,为将来实际工程中普通应用提供借鉴。
高速铁路岛状多年冻土区钻孔灌注桩在保证桩身稳定性和承载力前提下施工具有可行性,但需采取必要的施工控制措施。本文以小兴安岭南麓,沿线穿越多处岛状多年冻土的铁力至伊春高速铁路钻孔桩基础为研究对象,研究了冻土区的施工工艺和施工方案。结果表明:(1)旋挖钻机可用于高速铁路岛状多年冻土钻孔桩的施工;(2)可采用双层护筒钻孔桩施工,冻土段位于承台及以上的护筒分段钻进下放护筒,冻土段位于承台底及以下的采用双层长护筒施工;(3)导管采用分段吊装入孔技术,提前分段将导管组装完成,减少吊装过程中使用的连接接头;(4)泥浆可根据现场条件采用膨润土造浆;(5)钻孔灌注桩清孔后的泥浆性能指标应符合要求。值得注意的是施工时及时安装温度传感器以掌握周围温度场情况,在施工后采取保温隔热措施减小冻深。
在岛状多年冻土区,冻土路基的自适应侧向变形季节性特征较明显,当变形过大时,极易诱发纵裂、滑坡等严重的路基病害,因此准确掌握该类路基侧向位移的规律特征,是提高公路设计质量、保障公路安全通行的关键。因此,以实际工程为依托,选取代表性路基试验断面,通过对工后一年内路基土体侧向位移的试验观测,发现岛状多年冻土路基年周期性侧向位移具有明显的阶段性特点。其中,由于水分迁移导致的位移累积曲线近似呈S状,年周期内路基侧向变形最大位置一般位于路基活动层附近;根据试验结果的对比分析,揭示了冻土上限覆土厚度、含水率对路基侧向位移的影响作用。
热棒技术是国内外寒区工程中广泛使用的主动冷却地基的有效方法和关键技术。针对根河至拉布大林公路独特的气候和岛状多年冻土条件,设计间距4 m热棒来保护多年冻土路基,对比分析直式热棒和L型热棒路基的降温效能,实测结果表明:经过2个冬季工作,热棒降低周边半径2. 5 m范围路基温度平均降温幅度超过4℃,能有效抵御夏季路面传下热量,有效地保护多年冻土上限不下移,热棒间距4 m是合理的;与直式热棒相比,L型热棒能更快散发黑色路面传下的热量,L型热棒对于宽幅路面下部冻土保护具有更好的工程效果。