多年凍土地區(qū)路基的設(shè)計探究

米海榮 魯濤

摘 要：多年凍土給我國當代工程建設(shè)帶來了較大的影響，路基作為工程建設(shè)的基礎(chǔ)工程，其質(zhì)量問題直接關(guān)系到工程建設(shè)的質(zhì)量。在我國多年凍土地區(qū)，其路基設(shè)計顯得更為重要。文章對我國多年凍土地區(qū)路基設(shè)計進行了相關(guān)的探究。

關(guān)鍵詞：多年凍土；路基；設(shè)計

引言

我國凍土地區(qū)分不廣泛，多年凍土地區(qū)路基施工的關(guān)鍵技術(shù)對我國當代工程建設(shè)質(zhì)量有著這重大影響。在我國多年凍土地區(qū)主要分布在大小興安嶺、青藏高原、喜馬拉雅山以及東部某些山地。而我國全面建設(shè)小康社會當中，大力修建公路來加強東西區(qū)域間的聯(lián)系。而這些地區(qū)的凍土對我國當代公路工程建設(shè)影響是非常大的，路基作為工程建設(shè)的基礎(chǔ)工程，是受凍土直接影響最大的一項工程。為了保障我國當代工程建設(shè)質(zhì)量，就必須對這些多年凍土地區(qū)的路基進行合理設(shè)計。

1 我國多年凍土概述

多年凍土是指持續(xù)多年凍結(jié)的土石層，可分為上下兩層，上層每年夏季融化，冬季凍結(jié)，稱活動層，又稱冰融層；下層常年處在凍結(jié)狀態(tài)，稱永凍層或多年凍層。在我國，多年凍土地區(qū)主要分布集中在青藏高原、喜馬拉雅山、大小興安嶺等地區(qū)，我國多年凍土地區(qū)面積占到我國總面積的百分之二十。在這些凍土地區(qū)，地基土的凍結(jié)給地基工程的整體建設(shè)造成了很大的影響。中、低緯高山和高原地區(qū)的凍土層，主要受海拔高度的控制。一般來講，海拔越高，凍土層越厚，低溫也越低，永凍層頂?shù)穆癫厣疃仍叫?。土層的凍融變化是土木工程建設(shè)中必須考慮的重要因素，處置不當將帶來嚴重后果。

2 多年凍土給路基造成的危害

2.1 路基凍脹

在我國多年凍土地區(qū)，海拔較高，氣溫較低，在季節(jié)融凍層中，當土層中的水分達到了一定限值時，受溫度的影響，土層中的水分就會凍結(jié)，水分凍結(jié)就會成為固體，長期以來，凍土地區(qū)的路基就會出現(xiàn)凍脹現(xiàn)象，給道路安全造成一定的隱患。

2.2 路基沉降

路基基底土層分布著土冰層，這些土冰層是常年受低溫影響，土層水分被凝固，但是我國當前路面每天所承受的荷載是連續(xù)不斷的，時常還會出現(xiàn)負載，當路面受到的負荷超過路面的最大限值時，就會出現(xiàn)路基下降，土層之間的間隙就會縮小，同時冰土層就會加速融化，路基基底融化就會產(chǎn)生路基下沉，如果修筑路基工程不注重排水工作，就會造成積水，水越積越多就會產(chǎn)生熱效應，使得凍土地區(qū)的地下冰加速融化，從而導致融沉。

2.3 冰害

在我國多年凍土地區(qū)，冬季氣溫低，地下水容易結(jié)冰，結(jié)冰后會產(chǎn)生凍脹現(xiàn)象從而使得地面被迫隆起，形成冰錐，當冰錐面積達到一定范圍時，就會使得路面出現(xiàn)裂縫，寒凍裂縫主要由土體局部不均勻凍脹形成的路基橫向扭曲，或冬季氣溫急劇變化引起的土體不均勻收縮引起的。寒凍裂縫一般在冬季逐步出現(xiàn)而到春季會慢慢回落，但反復凍融會破壞路基穩(wěn)定性，在車輛振動作用下可引起路堤邊坡的滑坍，從而不利于道路車輛以及行人的過往。

3 多年凍土地區(qū)路基設(shè)計的重要性

近年來，我國建設(shè)工程規(guī)模不斷擴大，在我國當前公路工程中，路基作為公路工程的一項基礎(chǔ)工程，路基是行車部分的基礎(chǔ)，它是由土、石按照一定比例要求建筑呈帶狀土工構(gòu)筑物，因此，路基必須具有一定的力學強度以及穩(wěn)定性，從而保障公路的使用壽命[1]。然而在我國多年凍土地區(qū)，路基的穩(wěn)定性受到凍土結(jié)構(gòu)、水分等多種因素的影響，使得路基質(zhì)量問題一直存在。路基作為我國當前道路工程的重要組成部分，它是工程建設(shè)的基礎(chǔ)，是公路的支撐結(jié)構(gòu)，是我國交通的基礎(chǔ)設(shè)施，承載著過往車輛、人的負荷，路基質(zhì)量的好壞直接決定著公路的使用壽命。我國多年凍土地區(qū)地形復雜，地勢多樣，對路基進行合理性設(shè)計不僅可以降低人力、物力、財力等方面的消耗，同時還可以改善人們的生活質(zhì)量，促進我國經(jīng)濟的穩(wěn)定發(fā)展。

4 多年凍土地區(qū)路基設(shè)計

多年凍土地區(qū)地形結(jié)構(gòu)的復雜性使得其路基設(shè)計工作越來越重要了。在多年凍土地區(qū)，其路基質(zhì)量關(guān)系到該地區(qū)經(jīng)濟的穩(wěn)定發(fā)展，對我國經(jīng)濟的全面發(fā)展有著重大關(guān)聯(lián)系。因此必須對其進行合理設(shè)計?；O(shè)計的內(nèi)容包括路堤、路塹設(shè)計，路基排水和防護工程設(shè)計。

4.1 路堤

路堤是指路基頂面高于原地面的填方路基，在結(jié)構(gòu)上分為上路堤和下路堤，上路堤是指路面底面以下的80-150cm范圍內(nèi)的填方部分，下路堤是指上路堤以下的填方部分。在我國多年凍土地區(qū)，首先對路基地形進行勘察，了解凍土地區(qū)土的類別[2]。含水量以及融沉情況，路堤施工應先做好臨時防、排水系統(tǒng)；基底、坡腳及影響路基穩(wěn)定的范圍內(nèi)不得積水浸泡。傍山修筑路堤時，應防止地表、地下水滲入路堤結(jié)構(gòu)各部位。填筑地面橫坡陡于1：2.5和池塘、軟土等復雜路堤，必須進行沉降和位移觀測，控制填筑速率，發(fā)現(xiàn)異常，應立即停工處理。在不穩(wěn)定的地面斜坡及易于傾塌滑動的斜坡上施工時，人行道離填方坡腳線不得小于5m，并應設(shè)警示標志。

4.2 路塹設(shè)計

路塹是通過開挖天然地面做成的路基。在我國多年凍土地區(qū)，路塹通過的地層結(jié)構(gòu)比較復雜，受各種自然因素的影響，很容易發(fā)生變形。在路塹設(shè)計中，應遵循多填少挖的原則[3]。在多年凍土地區(qū)應避免路塹開挖，如果實在避免不了，在設(shè)計選擇工程處理措施時應當在保證工程建筑穩(wěn)定性的前提下，盡量減少凍土的破壞，同時做好防護措施，路塹開挖前，應先做好引、截、排水和防滲設(shè)施。施工中如遇地下水涌出，應先排水，后開挖；每級邊坡開挖后應及時施作坡面防護和排水設(shè)施。為了防止自然降水下滲而造成基底凍土層融化，要采用適當?shù)奶畛洳馁|(zhì)，同時在凍土層上方鋪設(shè)一層粗砂。

4.3 排水設(shè)計

水的作用是造成路基病害最主要的因素。路基排水的目的就是為了保障路基的穩(wěn)定性。在我國多年凍土地區(qū)，凍土層結(jié)構(gòu)的復雜性決定了其路基必須要做好排水工作[4]。為此，設(shè)計人員首先要根據(jù)凍土地區(qū)的地形環(huán)境進行勘察，要因地制宜，選用適當?shù)呐潘O(shè)備，結(jié)合農(nóng)田水利等各種排水設(shè)施和水利工程進行綜合設(shè)計，尤其是在路塹地段，要設(shè)置好擋水埝，防止多年凍土受外力因素影響而出現(xiàn)積水問題，從而保障路塹的穩(wěn)定性。

4.4 防護工程設(shè)計

我國多年凍土地區(qū)的地形結(jié)構(gòu)的復雜性決定了其路基設(shè)計必須做好高防護工程設(shè)計。在我國多年凍土地區(qū)，海拔較高，氣候惡劣、空氣稀薄，在這種條件下，為了保障路基的穩(wěn)定性就要進行合理設(shè)計[5]。可以采用漿砌片石護坡、護面墻等工程防護措施，為了防止自然降水帶來的沖擊影響，在采用擋土墻來進行支撐，保障凍土地區(qū)土體的穩(wěn)定性。

5 結(jié)束語

在我國多年凍土地區(qū)路基設(shè)計工程中，受我國凍土地區(qū)地形、環(huán)境、水文、溫度等多方面因素影響，使得路基所受災害程度越來越大，給我國當前經(jīng)濟的發(fā)展造成了一定的影響，通過對凍土地區(qū)路基的合理設(shè)計，從路堤、路塹、排水、防護等方面入手，有效的保障了路基質(zhì)量，為我國經(jīng)濟的發(fā)展提供了基礎(chǔ)，從而使工程項目的投資發(fā)揮更大的經(jīng)濟效益和社會效益。

參考文獻

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[2]曹國安，邸旺亮，蔣永莉，等.牙林線多年凍土地區(qū)路基下沉機理及整治研究[J].路基工程，1996（5）.

[3]艾世勃，李君富.遮陽板與保溫材料組合措施整治多年凍土地區(qū)路基病害數(shù)值分析[J].巖土工程界，2007（3）.

[4]劉永智，吳青柏，張建民，等.高原多年凍土地區(qū)公路路基溫度場現(xiàn)場實驗研究[J].公路，2000（2）.

[5]胡曉陽，王連俊，張光宗.Logistic及Verhulst預測模型在路基沉降預測中的擬合研究[J].鐵道標準設(shè)計，2013（9）.