冻土地区公路的病害特征及防治措施
内蒙古自治区呼伦贝尔市位于我国东北部，地处高寒地区，冻土分布较多。为研究多年冻土地区道路修筑技术“30l国道多年冻土地区路基路面稳定性研究”课题列入“八五”交通部行业联合科技攻关计划，在30l国道甘一博段上铺设了试验路，并于2002年进行了技术鉴定。111国道腾大段“高寒地区岛状冻土软土地基处理研究”课题于1998年自治区交通厅批准立项的科研课题。本文以这两个项目的研究成果为主要依据，探讨分析冻土地区公路的病害特征及防治措施。
1、冻土地区公路的病害特征及原因分析
1．1 翻浆
在高寒冻土地区，由于在土壤冻结过程中汇聚了过多的水分，且土质状态不好，到春暖化冻时水分不能及时排出，从而造成土基软弱，强度降低。在车辆荷载的作用下，路面发生弹簧、裂纹、鼓包、车辙、唧泥等现象，称为翻浆。
1．2 冻胀
高寒不良土质中所含的水分在负温下结晶，生成各种形状的冰侵人体而导致土体积的增大。其主要表现是土层表面不均匀的升高。冻胀土与结构物基础之间主要产生冻结力和冻胀力（分为切向冻胀力、法向冻胀力、冻胀反力）。
冻胀本身不仅引起道路破坏，还可引起桥梁、涵洞基础的冻害，特别对早期所修建的尤为突出。主要表现为桥梁墩、往基础冻胀隆起，融化下沉，台身在切向冻胀力和法向冻胀力共同作用下出现裂缝，甚至墩（台）基础整体上抬或倾斜。涵洞冻害主要表现为洞身的冻胀隆起和融化下沉，端墙及八字翼墙圬工开裂及涵洞管节的错位和脱离。
1．3 融沉
在多年冻土地区，由于地下冰层埋藏较浅，在施工及运营过程中各种因素使多年冻土局部融化，上覆土层在土体自重和外力作用下产生沉陷，从而造成路基严重变形。主要表现为路基下沉，路堤向阳侧路肩及边坡开裂、下滑，路堑边坡溜塌等。融沉病害多发生在低路堤地段。
1．4 其他病害
除了以上几种常见冻害外，还有冰丘、冰锥、延流冰等，也容易使路面产生纵向裂缝、横向裂缝网裂等。
2、试验路铺筑及观测情况
为了限制公路各类冻害的发生，并了解不同性质的路面路基填料、路基高度对基底多年冻土温度变化规律的影响，从而取得冻土温度及筑路材料的热物性和路基形状、气候条件等因素之间的内在规律，确保冻土地区筑路的稳定，在两个冻土研究项目上都做了一定长度的试验路段。
2．1 301国道甘一博段的试验路
在交通部科研“八五”行业联合攻关项目“30l国道沿线岛状冻土地区路基路面稳定性研究”中，其在30l国道甘一博段的施工桩号k140十400～k140十800、k158十900～kl59十400，kl80十400～k18l十300三个段落上铺设试验路。路基要求0～80 cm范围内填筑碎石土，且其中的土的含量不大于10％，以增加基底透水性，提高承载力，并起到阻止毛细水上升过高而造成路基含水量过大的作用，降低在秋冻季节低温下发生严重冻胀的可能性。路面结构为4cm沥青混凝土，25cm水泥石灰综合稳定砂砾，40cm天然砂砾。在试验路施工过程中，根据不同情况适当增加第一层碾压厚度及增大压路机吨位，减少路基沉降，提高路基整体强度。第一层填料厚度以碾压成型而不产生松软现象为宜。试验路路基填筑完工后对路基进行了弯沉和承载板试验。
2．2 111国道腾克——大杨树段试验路
在111国道腾克——大杨树段上进行的是自治区交通厅科研项目“高寒地区岛状冻土软土地基处理研究”，其中不仅要求对冻土进行处理性研究，还要对软弱地基进行处置，因而试验路上对路基进行了多种方案处理。在29十100～30十100用密实法即各类校进行挤密；在60十800～62十800采用了换填法，换填素土和换填砂砾；在64十600～65十400采用抛石挤淤法和抛石挤淤法+反压护道。路面结构为5cm沥青混凝土，20cm水泥稳定砂砾，20（40）cm天然砂砾。经多种方法经济分析，认为处理浅层软基冻土用抛石和换填比较经济科学；处理较深层的软基冻土，可结合当地实际情况，选用不同的密实法处理。
3、公路冻害的防治措施
（1）掌握影响冻土的主要因素，了解破坏机理，改进设计方法。
多年冻土地区公路设计一般可采取以下方法。
①保护冻土。在进行公路设计时，通过采取适当的措施，如设置保温层、保温护道、铺筑浅色路面等措施保证公路的人为上限不低于天然上限。该原则主要用于低温多年冻土段，年平均地温为－1．5～—3．5℃，含冰量高，冻土人为上限较浅的路段。
②控制融化速度。其路基高度按满足公路设计使用年限内路基变形量不大于允许变形量的设计方法进行设计。该原则主要用于地温较高，年平均地温－0．5～－1．5℃，含冰量低的路段。
③加速融化。主要用于地温较高少冰冻土或富冰冻土且厚度较薄的地段。前一类，冻土融化的下沉量较小，当基底融深为3～5m时，即使下沉量大一些，一般不会危及路基稳定性。后一类可采取挖除预先融化富冰土层或用人工爆破、机械铲除富含冰层并换填干燥土层。
（2）改进施工技术，加强养护管理。
（3）加强环境保护意识，维护多年冻土地区的生态平衡。
（4）采取适当措施，进行公路冻害综合防治。
①提高路基高度，降低垂直地温梯度。路基的高度应以降低垂直热流至接近热平衡为原则，使冻土上限埋深达到可能融化的最大深度，一般要根据实测资料，进行热学计算得到，也可参照表2取值
②放缓边坡或加宽加高护坡道。护坡道的宽度不宜小于2～3m，在排水不畅的地段不宜小于5m。高度一般0．8～1．5m为宜（主要考虑到经济性）。如放缓边坡，则边坡坡度可取1：2．5～3．0。
③改善排水设施，加强地面排水。
④选择适宜路基填料。在内蒙古多年冻土地区进行公路工程的建设中，设计和施工要严格遵循既有的规范规程，要认真做好冻土工程的地质勘探，正确评价工程建设条件。在条件许可的情况下，选择水文地质良好的地段通过。同时，要在实践中探索方法，寻找规律，积累经验，做到科学设计，合理施工，及时养护，避免公路冻害的发生。
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