淺談多年凍土地區公路路基病害及處置措施

鮑薪竹 梁 城

（長安大學 公路學院，陜西 西安 710064）

由于我國部分地區處于北寒帶如東北地區、大小興安嶺地區以及寒冷的青藏高原地區，導致了這些地區會出現的多年的凍土。隨著經濟發展的重心由東部向西部的轉移，這些地區的道路建設顯得異常的重要與緊迫。但是多年凍土將對道路的修筑帶來很大的困難，特別是對道路的路基帶來各種各樣的病害，如融沉、裂縫等，這些病害不僅會對破壞道路結構整體穩定性，還會對行車安全產生一定的影響。基于此，本文提出了路基病害相應的處置措施，為凍土地區道路的建設和養護提供參考。

1 主要病害

1.1 縱向裂縫

在路基的陽坡或者當路基邊坡坡腳有積水時，這時路基容易產生縱向裂縫這種病害。其產生的原因主要是由于氣溫變化導致路基土的不均勻的凍脹和收縮。縱向裂縫在冬季時最為嚴重，隨著春季氣溫升高，裂縫會隨著土體的不均勻變形的減少而減少。但是這種凍融循環性致使路基的穩定性遭到損壞，進而路基邊坡會受到車輛荷載應力的作用而發生滑塌。當環境溫度非常低時，相應的凍土溫度也會降低，這會導致路基土發生裂縫病害的概率增大。同時當凍土地區環境溫度不穩定時，其發生病害的幾率也會大大提高。

1.2 路基融沉

路基融沉也是凍土地區路基的主要病害，其產生的原因主要是因為在降水、光照、路基路面的材料類型、破壞形式等的影響下，導致路基下伏凍土上限下降，使新舊上限間軟弱夾層的承載能力降低，在荷載應力的作用下形成路基融沉。當多年凍土含冰量較高、路基填土不均勻的條件下、路面為黑色面層時，路基土更容易產生不均勻變形，進而產生融沉。這種路基病害會導致路面的不平整，不僅導致了通行能力的下降，更給行車的安全和舒適帶來了一定程度的影響。

1.3 邊坡凍融疏松

路基邊坡病害中最常見的一種病害是邊坡凍融疏松，他在邊坡中出現的頻率非差之多。這種常見的病害是由于大氣溫度大幅度的升降，導致了含水量較高的邊坡表面的孔隙率增加，進而致使路基遭受了降雨的浸刷和凍融循環破壞，最終使路基產生了邊坡凍融疏松破壞。

1.4 邊坡滲水和坡腳積水

當凍土地區進行路基修筑時，由于路基地形地勢較低以及取土時致使邊坡坡腳的地勢降低，同時降雨量和地表積水較多，水分很容易匯集與邊坡坡腳處，路基邊坡就長時間的浸泡于水之中，水就會滲入路基邊坡之中，同時路基邊坡凍融疏松破壞加速了水分的滲入，進而導致路基發生水穩定性破壞。

2 路基病害防治

2.1 縱向裂縫

縱向裂縫按其形成方式可以分為反射縫和沉降縫，對于縱向裂縫的防治，主要分為直接防治和間接防治，通過向裂縫內灌漿或增加土工隔柵結構層的等處治措施稱為直接處治措施；通過遮陽板等結構防治裂縫的進一步發展的措施成為間接處治措施。

灌漿處治措施主要是通過將熱瀝青灌入裂縫中來填合縫隙，適用于裂縫寬度叫較小的縱向裂縫。通過熱瀝青填合裂縫，可以防止水分進入路面層內部，沖刷路面基層。有效的減輕了路面凍脹的形成，遏制了裂縫的進一步發展擴大。土工隔柵處治措施是通過將面層開挖，露出路面基層，在裂縫的開裂范圍內鋪筑土工隔柵，然后按照原有路面的結構進行回填碾壓，從而形成土工隔柵抗裂層。土工隔柵由于其較高的抗拉強度，可以有效的防止裂縫從基層底部向上的擴展，對于防治反射型裂縫具有良好的效果。對于沉降縫，由于土工隔柵的防水作用不明顯，不能有效的阻止從上而下的水分侵入，因此對于沉降性裂縫的防治效果欠佳。

間接防治主要適用于高海拔地區。由于高海拔地區的太陽輻射大，導致路面的向陽和背陽處的溫度差異明顯，路面容易在向陽和背陽的分界面處產生溫差，導致向陽面的路基內部凍土融化，路面產生不均勻沉降，繼而發生開裂。因此在路面向陽面設置遮陽板能夠有效的控制路面的溫差，保證了路基和路面的穩定性，減少了路面因凍融循環產生的開裂。

2.2 邊坡凍融

由于邊坡內部也含有凍土層，因此在氣溫升高時，也可能引起邊坡內凍土層的融化，致使邊坡內部的含水量增高，隨著自由水的轉移，路基含水量會明顯升高，繼而引發路面病害。對于邊坡凍融的防治主要通過加寬路肩來延長水分的滲流通道，從而減少邊坡內水分向路基內部的遷移。對于已經產生病害的路段，可以通過向邊坡噴灑固化劑的方法進行預防性養護。

2.3 路基融沉

多年凍土地區路基融沉病害會導致路面的不平整，它對路基結構的損壞也是不可忽略的。針對這種路基病害，主要的處治措施主要有換填法技術和熱棒技術這兩種，其中換填法技術涵蓋了碎石片、碎石樁和通風管等換填材料。這兩種技術都存在著一定的局限性：熱棒技術是一種非常常見的主動調溫技術，但是它不能非常有效的遏制住融沉病害的進一步發展；通風管路基對客觀條件的要求較高，如風向和路基的走向，同時這種技術還不夠成熟，它的處治效果也不盡如人意；而碎石樁路基之所以能夠廣泛的應用于多年凍土地區，是因為它能夠有效的防止融沉病害，并且容易施工，經濟適用。

2.4 邊坡滲水

邊坡內自由水的含水量過高會導致水分進入路基內部，影響路基穩定性。一般而言，邊坡內部的水分會通過地表徑流和路肩來進入路基，因此切斷水分的運輸通道是防治邊坡滲水的主要理念。防治措施主要有以下幾點：對邊坡進行土工隔柵或漿砌石加固，阻斷水分的滲出；對邊溝進行加固，增加邊溝的排水能力；加寬路肩，延長水分的滲入路徑；同時還應注意及時疏導排水設施。

3 小結

本文系統的分析了多年凍土地區的一些普遍存在的路基病害，如裂縫、融沉、凍融疏松、邊坡水損壞等，同時為這些病害優選出了較為合理的處治方案，對此地區路基和道路的設計、施工與養護維修具有重要的參考價值和借鑒意義。

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