高寒地區(qū)填方路基泉眼處治方案探討

涂川

摘 要：高寒地區(qū)由于海拔高、氣溫低，凍融循環(huán)頻繁，導致此類地區(qū)泉眼處治具有一定的特殊性。本文采用理論分析的方法，論述了高寒地區(qū)泉眼特點，提出了一種排水溝與級配碎石組合的處治方法，并通過工程實例對處治方案進行論證，為今后類似項目的施工提供一種可供借鑒的處治方案。

關鍵詞：高寒地區(qū)；泉眼；處治方案；地下水通道；凍融循環(huán)

中圖分類號：U416.12 文獻標識碼：A

在公路工程路基填方施工中，經常會遇到泉眼出露的問題，目前常見的處治方案不外乎“堵”、“截”、“導”等。[1]而對于高寒地區(qū)，由于海拔較高，常年氣溫較低，地下水受溫度影響存在不同的形態(tài)，從而導致出露的泉眼具有其獨特的規(guī)律和特點。在進行此類地區(qū)填方路基泉眼處治時，應根據(jù)泉眼出露特點，有針對性的進行處治方案設計。同時應密切關注處治效果，根據(jù)實際情況進行調整優(yōu)化，消除全部泉水隱患。

1 形成機理及處治方案研究

1.1 高寒地區(qū)泉眼出露特點

不同于常規(guī)地區(qū)泉眼特點，高寒地區(qū)泉眼出露具有如下特點：[2]①受季節(jié)性影響明顯：當環(huán)境溫度上升，地下水在薄弱處以泉眼的形式出現(xiàn)；而當溫度減低，地下水固化成冰，泉眼也隨之消失。泉眼的出露受季節(jié)性影響明顯。②受擾動出水點易變化：高寒地區(qū)地基土結構易受外部干擾，形成新的地下水流通通道，外在表現(xiàn)就是一旦受擾動，泉眼出露點易變化。③對路基穩(wěn)定性危害大：反復的體積變化將造成路基的不均勻沉降，進而造成路基失穩(wěn)、路面翻漿等。④常規(guī)處治方案不適用：由于地下水反復的凍融，造成采用“導”的處治方法時，對處治方案及施工水平要求較高，且后期運營中仍然存在一定的風險性，常規(guī)處治方案不適用。

1.2 處治方案比選

常規(guī)對泉眼處治方案主要有“堵”、“截”、“導”等形式，[3，4]但是在處治高寒地區(qū)填方路基泉眼問題時，又都存在一定的不足之處，具體分析如下：①“堵”的處治方案：采用堵的方案，往往是堵住一個泉眼，周邊又出現(xiàn)新的泉眼，無法處治。②“截”的處治方案：對于高寒地區(qū)，由于反復的凍融循環(huán)，導致地基土聯(lián)通空隙較多，且發(fā)育較深，采用截的處治措施，不僅工程規(guī)模大、處治深度深，而且處治效果難以保證。③“導”的處治方案：采用此類方案時，多采用設置盲溝、滲井等工程措施，但在高寒地區(qū)使用時，需注意反復的凍融循環(huán)對導水構筑物造成的損傷和破壞。對比泉眼處治方案，采用“導”的方案在高寒地區(qū)適用性相對要強，但是需要采用一定的改進措施，以使其適應高寒地區(qū)特點，充分發(fā)揮效能。

2 工程實例

2.1 工程簡介

某公路項目位于祁連山脈的山腳坡地，為舊路改建項目，新建道路采用二級公路標準，設計速度80km/h。新建道路沿現(xiàn)有道路布設，路線利用舊路加寬改造，考慮到現(xiàn)有水渠及有利于行道樹采光，加寬方式多采用單側加寬。路基外側存在地表徑流，流向為大樁號至小樁號方向。路線在K14+930～K15+330段左側，現(xiàn)有水渠與現(xiàn)狀道路之間有泉水出露，出露點約有四五處，除冬季外，其余季節(jié)均存在常流水，水流于K14+930處匯入現(xiàn)有河流。新建道路本段為左側加寬，泉水出露點將全部埋入路基范圍，考慮到路基的正常運行，需對此段泉眼進行處治。

2.2 工程區(qū)工程地質、水文條件

工程區(qū)位于祁連山北緣山前傾斜平原區(qū)，地面自南向北傾斜，地形坡度5°～10°，地勢平緩，現(xiàn)狀為大片農田。右岸岸坡陡立，左岸岸坡較平緩。本區(qū)屬大陸性荒漠草原氣候，降雨量小蒸發(fā)量大是本區(qū)氣候特征。夏秋兩季地下水位埋深較淺，冬春兩季埋深較深。工程區(qū)位于焉支山以西，工程區(qū)地震動峰值加速度0.15g，抗震設防烈度7度。

2.3 設計方案

根據(jù)本項目工程特點，提出如下三種解決方案：

方案一：在泉水出露點的路基外側從上游起挖溝渠導水，梯形斷面，渠開口寬2m，底寬1m。優(yōu)點是不影響現(xiàn)有路基，造價低、施工方便；缺點是無法保證地下水匯入渠中，處治效果值得懷疑。

方案二：新建路基底部泉水范圍內設置盲溝，盲溝凈寬50cm×50cm，壁厚30cm。優(yōu)點是有完善的導水系統(tǒng)，能有效降低地下水位；缺點是施工較復雜，造價高，同時由于凍融循環(huán)，導水盲溝易損壞。

方案三：挖除全部原有路基土，出露點中部下挖。優(yōu)點是地下水排水通道順暢，不易受凍融循環(huán)影響。

從上述分析可以看出，方案一不適用本項目，采用方案二、方案三能夠順暢的將地下水排走。但方案二需要專門修建排水盲溝，施工較復雜，造價較高，同時反復的凍融循環(huán)，對盲溝質量提出了較高的要求，運行期盲溝易凍脹破壞。相比較而言，方案三不僅能夠有效的將地下水導走，同時施工方便，造價低廉，導水效果好。

設計方案：挖除泉眼附近全部浸濕的地基土后超挖30cm，在泉眼出露處中部沿路線方向下挖一條排水溝，溝寬80cm，深50cm，采用直徑不小于20cm的大塊石回填至清表后地基高程；回填40cm厚粒徑較大的碎石，同時上部回填30cm厚小粒徑碎石；頂部鋪一層防水土工膜；上部回填路基土至設計高程。

2.4 工程驗證

本段路基于2017年4月施工，2017年5月底施工完成，為保證路基施工質量，路面工程暫未施工。截至目前，處治路段路基范圍內無新增泉眼，同時下游范圍內有明流水匯入河道，說明處治路段排水通道順暢。處治路段路基無翻漿、滲水現(xiàn)象，路基基本穩(wěn)定。

3 結語

本文采用理論分析配合方案比選的方法，對高寒地區(qū)填方路基泉眼處治進行討論，提出了一種較為簡易的處治方案，并以工程實際加以驗證，得出如下結論：

1）高寒地區(qū)泉眼自有的特點，導致采用常規(guī)的泉眼處治方案進行處治時，處治效果較差，需采用相應的改進措施；

2）采用下部設置大塊石排水溝，上部級配碎石的組合方法，能夠有效處治高寒地區(qū)泉眼出露問題，保證填方路基的穩(wěn)定性。

參考文獻：

[1]趙志國，張峰.高速公路路基和邊坡泉眼的一種處治方法[J].北方交通，2013，26：2628.

[2]李文煜.多年凍土地區(qū)路基凍害成因及防治的探討[D].東北大學，2008.

[3]孔小玲.淺談山區(qū)公路路基的地下水害防治[J].湖南交通科技，2005，3：910，40.

[4]張洪舉，凌天清，楊慧麗.山區(qū)填方路基的地下水滲流防治[J].重慶交通大學學報（自然科學版），2006，25 （1）：6164.