多年凍土路基病害及防治措施探討

孫雙梅

（中建新疆建工路橋工程有限公司，新疆 烏魯木齊 830054）

某項目公路處于大陸性干旱氣候地區，該地區氣候環境比較惡劣，晝夜溫差較大，季節變化大，降水量稀少，空氣干燥，日照時間長，冰凍損害十分普遍，公路的抗凍破壞遠比疲勞破壞快得多。為滿足公路耐久性和經濟合理性的需要，必須對多年凍土路基的病害有深刻的認識，并采取可行的防治措施。

凍土是一種特殊的土體，其成分、結構、熱物理及物理力學性質均有著不同于一般土的許多特點，凍土區的活動層每年都要發生季節融化和凍結，并伴隨有各種凍土現象。因此，在多年凍土地區修建的道路每年都要發生一些破壞現象，只有對這些破壞現象給予充分的重視，并加以研究，才能更好的在以后的道路修建中減少和避免這些現象的發生，保證道路具有良好的路用性能。

1 多年凍土地區公路路基主要病害

多年凍土地區常見的道路破壞現象有融沉、凍脹、裂縫、翻漿及路面損壞等。

1.1 融沉

人為地改變了地基的自然條件，破壞了多年凍土的熱平衡狀態，路基會產生融沉病害。融沉的形式有：a）急劇沉落型 主要發生在有厚層地下冰地段；b）緩慢沉落型 主要發生在富冰或飽冰多年凍土區。

融沉是多年凍土地區路基的主要病害之一。一般多發生在含冰量大的粘性土地段，當路基基底的多年凍土上部或路塹邊坡上分布有較厚的地下冰層時，由于地下冰層較淺，在施工及運營過程中各種人為因素的影響下，使多年凍土局部融化，上覆土層在土體自重和外力作用下產生沉陷，造成路基的嚴重變形，這種變形表現為路基下沉，路堤向陽側路肩及邊坡開裂、下滑，路塹邊坡溜坍等。

1.2 凍脹

土體凍脹是指土中水凍結成冰引起的體積膨脹，足夠的負溫總量、路基填土為凍脹敏感性土以及土體內含水量大或有外來水分的補給是易形成凍脹病害的條件。

由于凍脹受土質、水分、凍結等條件的影響，凍脹一般是不均勻的，它是多年凍土區路基變形的主要原因之一，受其影響，路基往往發生隆起、扭曲變形等不良現象，嚴重影響公路行車安全。

1.3 路基裂縫

多年凍土區路基變形實際上是由路基基底土體和路基本體土體在外荷載作用下壓密沉降變形、凍融循環過程中融化下沉及凍脹變形組成。凍土路基的沉降變形和凍脹變形以及由此衍生的表面形態，也即路基變形裂縫，從工程凍土學本質上講，都是凍土的冷生過程，或者說是冷生現象的產物。因此在討論路基變形和變形裂縫時，應從其凍土學本質上進行討論，從路基工程本身特點上去認識，從發生發展的源頭尋找工程對策從而抵御其發展，對于已經形成的工程建筑，判斷路基變形裂縫存在的形態和發展趨勢，提出路基補強工程措施，保證多年凍土區路基的穩定性。

1.4 翻漿

春融時，多年凍土地區的解凍緩慢，解凍時間長，而且在解凍期內氣溫冷暖異常，導致在某一解凍深度停滯的時間可達幾天，加之積雪量大，融化后大量雪水下滲，這樣就可能在解凍層和未解凍層之間形成類似于凍結層的自由水。土基與地表土含水量會迅速增大而接近甚至超過液限含水量，使其失去承載能力，從而導致路基發生嚴重的翻漿。

2 多年凍土公路路基病害防治措施

由于本工程屬高寒地區，施工條件惡劣、有效施工期短、天氣變化無常、溫差過大，采用常規的施工技術，是不適宜的。針對多年凍土特點，采取以下防止措施。

2.1 采取保護多年凍土的原則施工

施工前，先檢查凍土分布的情況，凍土所處的地理環境，凍土的沿線分布情況、類型，凍土的上限、下限，以及地下水及其他不良地質情況。施工時注意采取保護凍土的原則和路堤形式，盡可能避免零填淺挖地段，避免造成熱融沉陷病害。

2.2 做好排水設施

多年凍土地區地表水無法下滲，容易形成地表潮濕或積水，不但影響路基的穩定，且關系著施工質量與功效，因此，施工前必須做好排水工作。邊溝宜寬淺，不宜深挖，必須采取防滲保溫措施。在斜坡地段設置遠距離（10m以外）截水溝，回填深溝，避免坡腳水積下滲。對兩側排水無出路的地段不宜設置涵洞，宜以寬護坡道擠出積水，否則水積于涵洞兩側，有害無益。在斜坡地段的上坡翼側護坡道外地下水匯集處，宜設置疏水設施將地下水疏導向另一側，以免匯入路基。疏水設施可以采用保溫滲溝或盲溝，并做好出水口防塞防凍工作。排水系統與路基坡腳應保持足夠的距離，嚴禁坡腳及路側積水。

2.3 設置保溫層

路基的防護與加固應考慮保溫，對于需保護的凍土，其上均需及時設置足夠厚度的保溫層，以免在施工過程中引起多年凍土的融化。

2.4 滿足路基最小填土高度

多年凍土路堤上要滿足最小高度要求，需要考慮多方面的因素，它主要與路基的填料類別、當地的氣候環境密切相關，還與地表下泥炭形成的堆積層厚度、凍土的介質，以及施工時采取的保溫措施有關，其中最主要還是與當地的氣候有關。應采用計算公式確定最小高度，路基填土高度應達到防止翻漿與不超過路基允許凍脹值所要求的最小填土高度?？商岣呗坊叨?，降低垂直地溫梯度，放緩邊坡或加寬加高護坡道。

2.5 嚴格選用填料

嚴格選用填料，填料中的凍土塊應已完全融化，且填料含水量應均勻，碾壓時應嚴格控制含水量。選用的填料應經實驗室確定后方能使用，填料源發生變化時，應經實驗室重新試驗合格后方可使用，嚴格控制填料的壓實度，使其滿足規定范圍，接縫處應平整，順直。

2.6 凍土路基填筑時間、進度控制

2.6.1 施工時間安排

合理選擇施工季節對凍土路基工程非常重要，從氣候、氣象資料分析，每年10月中旬至次年4月中旬為回凍期和穩定凍結期，氣溫較低，道路常被雪封，施工條件較差。土料中水分凍結時不易壓實。因此，每年一、四季度不宜填筑路堤。路堤填筑最好選擇在不穩定融化期和穩定融化期的開始階段，即每年的4、5、6月份，因為第二季度道路已經基本通暢，氣溫升高，施工條件較好。在7、8、9月份和10月初，施工條件最好，但是不宜一次性堆填高路堤。每年6、7、8三個月最適合開挖取土場，土料開挖后可以很好地晾曬，使冰融化水分蒸發。

2.6.2 路堤施工進度的控制

合理的施工組織設計是促進施工進度的關鍵，質量的檢測更是重中之重，要加強施工中的過程控制，如含水量、溫度的檢測等。每一個施工季節填筑路堤的進度要有一定的限制，這是為了確保冬季路堤中熱量能及時散失，多年凍土上移，使路堤和基底層凍結為一個整體。

2.7 增強環境保護意識，維護多年凍土地區的生態平衡

公路的建設不可避免地會使多年凍土地區的生態平衡遭到不同程度破壞，該地區的生態平衡的破壞加速了凍土的退化，而凍土的退化直接導致道路病害的產生，這是一個惡性循環的過程。為了將這種破壞所造成影響降低到最低，必須增強環境保護意識，維護公路沿線的生態平衡。

3 結語

隨著公路建設的發展，在實際施工中不斷總結經驗，研究凍土的施工工藝，為我國的公路建設增加一份力量。

[1]李祝龍.多年凍土地區公路修筑技術[M].北京：人民交通出版社，2008.

[2]JTG F10—2006，公路路基施工技術規范[S].