季節(jié)性凍土地區(qū)公路路基設(shè)計要點

李 帥

(遷安市云集公路工程設(shè)計咨詢有限公司，河北 遷安 064400)

季節(jié)性凍土地區(qū)公路路基設(shè)計要點

李 帥

(遷安市云集公路工程設(shè)計咨詢有限公司，河北 遷安 064400)

以季節(jié)性凍土地區(qū)公路路基設(shè)計要點進(jìn)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(jìn)行跟蹤勘測

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(jìn)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(jìn)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(jìn)行鉆挖，達(dá)到凍土深處進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)行分析。

1.2 路基設(shè)計中，加強(qiáng)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(jìn)行設(shè)計，首先想到的是如何保障路面強(qiáng)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(yuǎn)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(rèn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)行排泄，以減少水分聚集和毛細(xì)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(zhǔn)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(zhǔn)(高速公路、一級公路1.5 m以下的路堤壓實度標(biāo)準(zhǔn)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(xì)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(xì)小孔隙，使毛細(xì)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(jìn)行隔溫，以此來防止毛細(xì)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(zhǔn)》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(dá)到標(biāo)準(zhǔn)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(hù)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(dá)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。

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[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.

[3] 王明飛.季節(jié)性凍土地區(qū)路基病害分析及對策[J].中國房地產(chǎn)業(yè),2011，(7):520.

2016-10-30

U416.1

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1008-3383(2017)02-0048-01