季節(jié)性凍土地區(qū)公路路基設(shè)計要點分析

董大為

（黑龍江省五常高等級公路管理處，黑龍江五常 150090）

季節(jié)性凍土地區(qū)公路路基設(shè)計要點分析

董大為

（黑龍江省五常高等級公路管理處，黑龍江五常 150090）

以季節(jié)性凍土地區(qū)公路路基設(shè)計要點進行分析，以此來說明凍土地區(qū)路基設(shè)計的質(zhì)量好壞直接影響著凍土地區(qū)的公路質(zhì)量。

季節(jié)性凍土；公路路基；設(shè)計要點；分析

1 季節(jié)性凍土地區(qū)公路路基設(shè)計要點

1.1分析凍脹原因、進行跟蹤勘測

前面我們說到在季節(jié)性凍土地區(qū)的公路出現(xiàn)凍脹現(xiàn)象，我們通常用凍脹量和凍脹率來體現(xiàn)公路的凍脹特點，即為公式η=h/H×100％來計算，其中η-凍脹率；h-凍脹量；H-凍結(jié)土層厚度。而形成凍脹現(xiàn)在的主要因素為“土質(zhì)、水量、溫度”三方面。因此在季節(jié)性凍土地區(qū)修筑公路，對凍脹現(xiàn)象問題，要求路基設(shè)計從這三方面著手勘測。

（1）土質(zhì)

在對季節(jié)性凍土地區(qū)進行路基設(shè)計時，對土質(zhì)的研究非常關(guān)鍵。如何對季節(jié)性凍土地區(qū)的土質(zhì)進行調(diào)查分析，是路基設(shè)計之前的重要因素。在凍土地區(qū)，要在等距離間隔下的土質(zhì)進行鉆挖，達到凍土深處進行采樣分析。在對土質(zhì)的分析中著重查看土質(zhì)的顆粒狀態(tài)、土質(zhì)所含的礦物質(zhì)、土壤密度、含水程度等。在土質(zhì)研究中，土質(zhì)顆粒的組成至關(guān)重要，與粉土、黏土都有一定關(guān)系。例如：粉土中，天然含水量為12.5％～33.5％，圖層凍脹程度為2～4級。

（2）水量

水量，即為地下水含量。在對季節(jié)性凍土地區(qū)進行路基設(shè)計時，對地下水的調(diào)查可與對土質(zhì)的調(diào)查共同進行。含水量大的土其凍脹量大。對于土的含水量可以通過公式w=Mw/Ms*100％來進行核算，Mw是土中水的質(zhì)量，Ms是土與水的質(zhì)量。

（3）溫度

對于季節(jié)性凍土地區(qū)地表的氣溫調(diào)查，是決定著公路是否會發(fā)生凍脹現(xiàn)象的重要因素。特別是調(diào)查研究地基的凍結(jié)深度至關(guān)重要。因此地表溫度的調(diào)查是影響路基設(shè)計的主要環(huán)節(jié)，設(shè)計人員可以根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍庀笳玖私鉁囟惹闆r，也可以對近幾年來的地表溫度變化進行分析。

1.2路基設(shè)計中，加強對季節(jié)性凍土地區(qū)路面翻漿的防治措施

（1）路基設(shè)計時增加填土高度

在季節(jié)性凍土地區(qū)對公路路基進行設(shè)計，首先想到的是如何保障路面強度和穩(wěn)定度。由于路基填土高度增加，使路基高于地下水或地面水分，使路面遠離地下水的遷移或凍結(jié)。因此，在季節(jié)性凍土地區(qū)的路基設(shè)計中，保證上限不下降，要求路基高度不小于臨界高度，所謂臨界高度是保證凍土上限不下降的路基最小填土高度。從而減小凍脹現(xiàn)象發(fā)生。以青藏公路路堤臨界高度為例，由于路堤認為上限與天然上限和路堤填土高度三者之間有較好的線性關(guān)系，根據(jù)臨界高度的定義，則砂礫路面路堤的臨界高度H砂，H砂=1.0-0.15h天，瀝青路面路堤的臨界高度H瀝，H瀝=2.46-0.40h天。

（2）有效控制路基水分排泄

所謂的翻漿現(xiàn)象就是水分在路基中進行遷移、變化的過程。地下水和路基地表附近的水分是形成季節(jié)性凍土地區(qū)公路路面翻漿的重要因素。對這些水分進行有效的排泄是公路路基設(shè)計必須考慮的問題，在路基設(shè)計中，要盡可能的對這些水分進行排泄，以減少水分聚集和毛細水的供給，時刻保持著路基的干燥性。

（3）增加路基壓實度

所謂路基的壓實度，就是對路基的夯實度，是指土或其他材料壓實后的干密度與標(biāo)準最大干密度之比。在路基設(shè)計中，壓實度是其質(zhì)量檢測的關(guān)鍵指標(biāo)之一。根據(jù)《公路路基施工規(guī)范》的壓實度標(biāo)準（高速公路、一級公路1.5 m以下的路堤壓實度標(biāo)準從90％提高到93％，1.5 m以上各層分別提高一個百分點；二級公路1.5 m以下從90％提高到92％，0.8～1.5 m從90％提高到94％，0～0.8 m從93％提高到95％；三、四級公路路堤基底壓實度不小于85％），增加路基的壓實度可以減少路基上部水分和聚冰程度。在季節(jié)性凍土地區(qū)，壓實度與凍脹率有很大關(guān)系，當(dāng)壓實度為80％-90％時，路基土凍脹率最大，因為80％的壓實度其毛細水上升的高度較高，而當(dāng)壓實度在90％以上時，粉質(zhì)黏土中的弱結(jié)合水占據(jù)了路基中的細小孔隙，使毛細水無法上升，從而使路基上部的水分不能聚集而結(jié)凍。

（4）設(shè)計防凍層

在季節(jié)性凍土地區(qū)或多年凍土地區(qū)修筑公路，對于路基的設(shè)計要求路面的總厚度不小于規(guī)定的最小防凍厚度。在凍土地區(qū)，如凍深小于0.5 m的地區(qū)，那么路基則不需要設(shè)計防凍層，例如以水泥混凝土的路面來說，要根據(jù)凍深的情況來設(shè)計防凍層。

（5）設(shè)計隔溫層

無論是公路的凍脹現(xiàn)象、融沉現(xiàn)象還是翻漿現(xiàn)象都離不開溫度因素的影響。在凍土地區(qū)，公路路基的設(shè)計可以增加隔溫層來減少或者防止土基結(jié)凍，從而防止各種不良現(xiàn)象的發(fā)生。對于隔溫層來說，壓實材料的首要特點就是要求不導(dǎo)熱，如樹皮、木屑等，鋪在土基內(nèi)部或者土基頂層。有的公路甚至可以依靠泡沫等材料進行隔溫，以此來防止毛細水或者地下水的具體結(jié)凍或者春融時的融沉、翻漿現(xiàn)象。

2 結(jié)束語

季節(jié)性凍土地區(qū)的公路路基設(shè)計雖然比較困難，但是國家《公路路基設(shè)計標(biāo)準》的頒布給在凍土地區(qū)修筑公路提供了有效的可行性依據(jù)。我國的青藏公路的修建就充分說明了凍土地區(qū)的公路路基設(shè)計是可以達到標(biāo)準水平。青藏公路海拔高，多年凍土，但是根據(jù)土基冰層中含冰量的測試，采取填筑足夠高度的路基以此保護凍土的方法，使路面吸收的熱量不至于影響路基下面的凍土土基，采取路基排水設(shè)施以及防范地面水對路基的浸濁，從而達到穩(wěn)定路基的目的，所以在季節(jié)性凍土地區(qū)，公路路基設(shè)計的各個要點對將來公路的壽長和質(zhì)量都起著至關(guān)重要的作用。

［1］ 王書娟，陳志國，秦緒喜等.季節(jié)性凍土地區(qū)公路路基凍融過程實時監(jiān)測分析［J］.路基工程，2015，（1）：39-42.

［2］ 武鐵雷，佟艷芳.季節(jié)性凍土地區(qū)公路凍脹翻漿防治措施［J］.黑龍江交通科技，2011，34（4）：14.

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2015-10-30