藏區(qū)高速公路病害及防治研究綜述

雷開云

(四川瀘石高速公路有限責(zé)任公司，成都 610000)

1 引言

受到地理地貌、氣候環(huán)境等的影響，我國不同地區(qū)公路出現(xiàn)各種公路病害，病害的產(chǎn)生給公路的正常使用帶來極大挑戰(zhàn)，也給后期公路的養(yǎng)護(hù)維修增加了困擾。此外，相同的公路病害問題隨著地區(qū)的不同，其表現(xiàn)形式和嚴(yán)重程度也有一定的不同。該現(xiàn)象在藏區(qū)尤為明顯，藏區(qū)地處高海拔低溫地帶，具有奇特多樣的地形地貌以及復(fù)雜的天氣環(huán)境，通常表現(xiàn)為高寒、高海拔，凍土和永久性凍土相互交錯(cuò)，致使路基路面出現(xiàn)各種病害問題。針對藏區(qū)高速公路病害問題，國內(nèi)外研究學(xué)者和機(jī)構(gòu)已經(jīng)開展了一系列的研究，但缺少對凍脹、涎流冰、團(tuán)霧等藏區(qū)特殊公路病害的總結(jié)，因此，本文對藏區(qū)高速公路病害問題進(jìn)行總結(jié)，并分析了各種病害的形成原因，針對性地提出了防治措施，以進(jìn)一步保障藏區(qū)高速公路的安全運(yùn)行。

2 凍脹、翻漿病害成因及防治

凍脹和翻漿是寒冷地區(qū)比較常見的公路病害問題[1]，如圖1所示，其產(chǎn)生的機(jī)理主要為：冬季土基受到低溫的影響，土中水分遷移凍結(jié)形成冰，水結(jié)冰時(shí)體積膨脹，導(dǎo)致地表不均勻隆起，地面發(fā)生變形，從而導(dǎo)致道路發(fā)生凍脹現(xiàn)象。春季溫度開始升高，冰凍區(qū)逐漸融化，由于冰凍區(qū)已經(jīng)聚集了大量的冰晶，融化時(shí)土中的含水量急劇增加，融凍后的路基受到了行車荷載的不斷施壓，承載能力下降。隨著行車荷載的持續(xù)增加，路面開始形成裂縫、冒泥，從而出現(xiàn)翻漿病害。

對于道路凍脹和翻漿的防治，主要著手于改善道路的結(jié)構(gòu)形式，具體的防治措施有以下5 種。

1）設(shè)置適當(dāng)?shù)母綦x層。治理公路凍脹和翻漿病害的有效措施之一是使路基處于較為干燥的狀態(tài)，可選擇在適當(dāng)位置設(shè)置隔離層，用以阻斷流向路基中的水流。

2）鋪設(shè)一定厚度的隔溫層。在冰凍現(xiàn)象較為嚴(yán)重的地區(qū)，可通過鋪設(shè)隔溫層減緩路基土中溫度的散失，降低其凍結(jié)程度。

3）增加較穩(wěn)定的防凍層。選擇防凍能力好的材料作為防凍層，可以減少不均勻凍脹的發(fā)生。

4）設(shè)置合理的排水設(shè)施。利用排水設(shè)施可減少路面水聚集，在很大程度上降低了路基土體的含水率。

5）增加路基的填土高度。選擇適當(dāng)?shù)穆坊盍鲜翘幚淼缆穬雒浐头瓭{問題的關(guān)鍵。

3 涎流冰病害成因及防治

寒冬期間，一些地區(qū)由于氣溫下降，地表被凍住，凍融層也隨之發(fā)生變化。受凍結(jié)層厚度增加，過水面積減小的影響，承壓水受到的壓力逐漸增大，最終在地表的薄弱部位被擠壓或壓裂，形成冰錐，使地下水流出路面，路面上的水凍結(jié)形成長度不一的冰殼，這種現(xiàn)象被稱為涎流冰[2]，如圖2所示。在我國寒冷地區(qū)，涎流冰是一種較為常見的公路病害，會(huì)使得路面出現(xiàn)冰毀、水毀、龜裂、斷板、邊坡崩塌、滑坡、剝落、路基失穩(wěn)等，直接威脅道路行車安全。近年在青藏地區(qū)的公路修建過程當(dāng)中，也出現(xiàn)了不同程度由于涎流冰產(chǎn)生的公路病害問題，在很大程度上影響了正常的交通運(yùn)行。

形成涎流冰的原因很多，因此，在防治涎流冰過程當(dāng)中需要結(jié)合實(shí)際成因具體分析，主要有以下5 種防治措施。

1）繞避。在涎流冰經(jīng)常發(fā)生的地區(qū)，可在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)均滿足實(shí)際要求的情況下，繞過該地帶修建道路。

2）適當(dāng)提高路基高度。在進(jìn)行路基設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中，可在符合技術(shù)要指標(biāo)的情況下，適當(dāng)提高路基高度，防止在道路上形成涎流冰。

3）修建橋涵。在地下水集中區(qū)，修建橋涵可以減少涎流冰的形成。

4）地下排導(dǎo)。地下排導(dǎo)主要是通過排水措施減小水的聚集，常用的方法有設(shè)置暗溝、暗井等。

5）聚冰溝和聚冰坑。設(shè)置聚冰溝和聚冰坑，可集中處理涎流冰，適用于山坡坡度較緩的地區(qū)。

4 團(tuán)霧病害成因及防治

在藏區(qū)高原梯度帶，氣象災(zāi)害特征隨地勢地貌、海拔高度變化呈現(xiàn)明顯的垂直性差異。隨著海拔的升高，沿線氣候隨地形變化呈現(xiàn)明顯差異特征，雨、霧、風(fēng)、冰、雪等多種天氣變化頻繁，形成了藏區(qū)高原梯度帶典型的多形態(tài)氣象災(zāi)害分布帶，因此，在藏區(qū)更容易產(chǎn)生團(tuán)霧。

團(tuán)霧指的是在具有大霧的情況下，大霧范圍內(nèi)出現(xiàn)數(shù)十米到上百米更加濃、能見度更低的霧。它和普通的霧一樣，皆屬于水汽凝結(jié)的暖霧過程，多發(fā)生于晝夜溫差大和空氣污染物顆粒較多的公路區(qū)段，但是由于其具有突發(fā)性強(qiáng)、能見度低及可預(yù)測性差等特征，往往對交通的危害性更大。其成因主要與地理區(qū)位、氣候環(huán)境以及空氣污染物顆粒有關(guān)。

團(tuán)霧對高速公路交通安全極具危害性。團(tuán)霧會(huì)降低駕駛員的視野能見度，遮蔽駕駛員駕駛車輛時(shí)需要關(guān)注的一些重要信息，如路線、沿線標(biāo)志標(biāo)線等，會(huì)造成引起駕駛員心理的緊張，從而增加了駕駛負(fù)荷，嚴(yán)重時(shí)可能造成交通事故。此外，團(tuán)霧中的大量水分形成水滴，滴落在道路表面，從而減小了道路的抗滑性，使得車輛的制動(dòng)距離加大。主要治理措施有以下幾種。

1）限速。在團(tuán)霧路段，對駕駛車輛進(jìn)行限速行駛，可更好地控制行車視距，確保安全駕駛。

2）設(shè)置防撞護(hù)欄。護(hù)欄的設(shè)置，可以有效減緩交通事故中的二次事故。同時(shí)，在護(hù)欄上使用反光輪廓標(biāo)，可以正確引導(dǎo)車輛的行駛。

3）客貨車分離。小客車與大貨車較大的車速差在一定程度上影響了行駛，采用小客車和大貨車分車道行駛，可以避免車速差引起的相關(guān)交通事故。

5 滾石病害成因及防治

滾石災(zāi)害在川藏地區(qū)發(fā)生頻繁，主要是由于該地區(qū)地形高差變化大，氣候特殊。滾石指的是坡面上的石塊突然失穩(wěn)后滑落，經(jīng)過多次的回彈、滾動(dòng)等，向下快速掉落，最終碰撞障礙物停下或在平穩(wěn)地帶靜止的一種現(xiàn)象。袁博[3]通過對川藏公路南線318 國道的沿線實(shí)地考察，發(fā)現(xiàn)了川藏公路滾石災(zāi)害的發(fā)生具有分布范圍廣、影響能力大的特點(diǎn)，并且受到滾石帶來巨大沖擊，沿線諸多防滾石的碰撞設(shè)施已經(jīng)受到嚴(yán)重的損壞，時(shí)刻威脅道路安全。

對于滾石的防護(hù)措施主要有兩種方式，即主動(dòng)防護(hù)和被動(dòng)防護(hù)。其中，主動(dòng)防護(hù)包括加設(shè)防護(hù)網(wǎng)、制作錨固支撐裝置、及時(shí)清理不穩(wěn)固的危險(xiǎn)巖石等； 被動(dòng)防護(hù)措施主要有設(shè)置攔石墻、修建防護(hù)溝、棚洞等。

目前，國內(nèi)對于滾石災(zāi)害防護(hù)治理的研究主要是防護(hù)網(wǎng)和棚洞。齊欣等[4]通過對滾石沖擊防護(hù)網(wǎng)這一過程進(jìn)行試驗(yàn)分析和數(shù)值模擬，得出了滾石在沖擊柔性被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)時(shí)滾石沖擊系統(tǒng)的能量分布范圍、沖擊時(shí)的傳力反向以及整個(gè)沖擊系統(tǒng)的變形情況。

6 雪崩病害成因及防治

我國西藏屬于高海拔地區(qū)，每年春季融雪期間都有大量雪崩發(fā)生，特別是川藏鐵路、公路帕隆藏布段范圍內(nèi)雪崩分布數(shù)量尤其多，發(fā)生頻率尤其高。

雪崩指的是山坡積雪的自身重力大于積雪內(nèi)部的內(nèi)聚力時(shí)，出現(xiàn)積雪下滑，從而引起雪體大面積崩塌的現(xiàn)象。山坡積雪層太厚是雪崩的主要原因。積雪層在受到陽光照射后，雪體表面溫度上升，積雪持續(xù)融化，減小了積雪層與地面間的摩擦力；另一方面，積雪層受到重力影響，大量滑動(dòng)造成雪崩。對于雪崩的防治，通常設(shè)置防雪棚、防雪柵欄、導(dǎo)風(fēng)板等。

陳秋玲[5]基于國道G312 線，分析了果子溝段雪崩的形成特點(diǎn)，針對性地提出了工程治理與生物治理相結(jié)合的綜合治理方案，有效緩解了果子溝段雪崩的頻繁發(fā)生；蔡強(qiáng)[6]分析了川藏鐵路伯舒拉嶺18 km 范圍內(nèi)的雪崩防治，提出采用修建框架式鋼筋混凝土永久結(jié)構(gòu)防雪棚治理雪崩，可起到更好的防治效果。

7 結(jié)語

本文綜述了藏區(qū)高速公路病害及防治措施，結(jié)合相關(guān)學(xué)者研究表明，所提及的防治措施可在一定程度上減緩各類病害的發(fā)生。在藏區(qū)進(jìn)行公路工程建設(shè)，將會(huì)面臨更為復(fù)雜的自然環(huán)境和社會(huì)環(huán)境。對于凍脹、翻漿、涎流冰等特殊病害，應(yīng)特別注意。在防治過程中，應(yīng)該堅(jiān)持前期預(yù)防為主，后期治理為輔的方針。對藏區(qū)高速公路病害的研究是一項(xiàng)長久的任務(wù)，因此，需要結(jié)合實(shí)際情況，針對性地進(jìn)行防治，不斷提高該地區(qū)公路質(zhì)量，才能有效減少藏區(qū)高速公路病害的發(fā)生。