多年凍土地區路基的設計探究

米海榮 魯濤

摘 要：多年凍土給我國當代工程建設帶來了較大的影響，路基作為工程建設的基礎工程，其質量問題直接關系到工程建設的質量。在我國多年凍土地區，其路基設計顯得更為重要。文章對我國多年凍土地區路基設計進行了相關的探究。

關鍵詞：多年凍土；路基；設計

引言

我國凍土地區分不廣泛，多年凍土地區路基施工的關鍵技術對我國當代工程建設質量有著這重大影響。在我國多年凍土地區主要分布在大小興安嶺、青藏高原、喜馬拉雅山以及東部某些山地。而我國全面建設小康社會當中，大力修建公路來加強東西區域間的聯系。而這些地區的凍土對我國當代公路工程建設影響是非常大的，路基作為工程建設的基礎工程，是受凍土直接影響最大的一項工程。為了保障我國當代工程建設質量，就必須對這些多年凍土地區的路基進行合理設計。

1 我國多年凍土概述

多年凍土是指持續多年凍結的土石層，可分為上下兩層，上層每年夏季融化，冬季凍結，稱活動層，又稱冰融層；下層常年處在凍結狀態，稱永凍層或多年凍層。在我國，多年凍土地區主要分布集中在青藏高原、喜馬拉雅山、大小興安嶺等地區，我國多年凍土地區面積占到我國總面積的百分之二十。在這些凍土地區，地基土的凍結給地基工程的整體建設造成了很大的影響。中、低緯高山和高原地區的凍土層，主要受海拔高度的控制。一般來講，海拔越高，凍土層越厚，低溫也越低，永凍層頂的埋藏深度越小。土層的凍融變化是土木工程建設中必須考慮的重要因素，處置不當將帶來嚴重后果。

2 多年凍土給路基造成的危害

2.1 路基凍脹

在我國多年凍土地區，海拔較高，氣溫較低，在季節融凍層中，當土層中的水分達到了一定限值時，受溫度的影響，土層中的水分就會凍結，水分凍結就會成為固體，長期以來，凍土地區的路基就會出現凍脹現象，給道路安全造成一定的隱患。

2.2 路基沉降

路基基底土層分布著土冰層，這些土冰層是常年受低溫影響，土層水分被凝固，但是我國當前路面每天所承受的荷載是連續不斷的，時常還會出現負載，當路面受到的負荷超過路面的最大限值時，就會出現路基下降，土層之間的間隙就會縮小，同時冰土層就會加速融化，路基基底融化就會產生路基下沉，如果修筑路基工程不注重排水工作，就會造成積水，水越積越多就會產生熱效應，使得凍土地區的地下冰加速融化，從而導致融沉。

2.3 冰害

在我國多年凍土地區，冬季氣溫低，地下水容易結冰，結冰后會產生凍脹現象從而使得地面被迫隆起，形成冰錐，當冰錐面積達到一定范圍時，就會使得路面出現裂縫，寒凍裂縫主要由土體局部不均勻凍脹形成的路基橫向扭曲，或冬季氣溫急劇變化引起的土體不均勻收縮引起的。寒凍裂縫一般在冬季逐步出現而到春季會慢慢回落，但反復凍融會破壞路基穩定性，在車輛振動作用下可引起路堤邊坡的滑坍，從而不利于道路車輛以及行人的過往。

3 多年凍土地區路基設計的重要性

近年來，我國建設工程規模不斷擴大，在我國當前公路工程中，路基作為公路工程的一項基礎工程，路基是行車部分的基礎，它是由土、石按照一定比例要求建筑呈帶狀土工構筑物，因此，路基必須具有一定的力學強度以及穩定性，從而保障公路的使用壽命[1]。然而在我國多年凍土地區，路基的穩定性受到凍土結構、水分等多種因素的影響，使得路基質量問題一直存在。路基作為我國當前道路工程的重要組成部分，它是工程建設的基礎，是公路的支撐結構，是我國交通的基礎設施，承載著過往車輛、人的負荷，路基質量的好壞直接決定著公路的使用壽命。我國多年凍土地區地形復雜，地勢多樣，對路基進行合理性設計不僅可以降低人力、物力、財力等方面的消耗，同時還可以改善人們的生活質量，促進我國經濟的穩定發展。

4 多年凍土地區路基設計

多年凍土地區地形結構的復雜性使得其路基設計工作越來越重要了。在多年凍土地區，其路基質量關系到該地區經濟的穩定發展，對我國經濟的全面發展有著重大關聯系。因此必須對其進行合理設計。基設計的內容包括路堤、路塹設計，路基排水和防護工程設計。

4.1 路堤

路堤是指路基頂面高于原地面的填方路基，在結構上分為上路堤和下路堤，上路堤是指路面底面以下的80-150cm范圍內的填方部分，下路堤是指上路堤以下的填方部分。在我國多年凍土地區，首先對路基地形進行勘察，了解凍土地區土的類別[2]。含水量以及融沉情況，路堤施工應先做好臨時防、排水系統；基底、坡腳及影響路基穩定的范圍內不得積水浸泡。傍山修筑路堤時，應防止地表、地下水滲入路堤結構各部位。填筑地面橫坡陡于1：2.5和池塘、軟土等復雜路堤，必須進行沉降和位移觀測，控制填筑速率，發現異常，應立即停工處理。在不穩定的地面斜坡及易于傾塌滑動的斜坡上施工時，人行道離填方坡腳線不得小于5m，并應設警示標志。

4.2 路塹設計

路塹是通過開挖天然地面做成的路基。在我國多年凍土地區，路塹通過的地層結構比較復雜，受各種自然因素的影響，很容易發生變形。在路塹設計中，應遵循多填少挖的原則[3]。在多年凍土地區應避免路塹開挖，如果實在避免不了，在設計選擇工程處理措施時應當在保證工程建筑穩定性的前提下，盡量減少凍土的破壞，同時做好防護措施，路塹開挖前，應先做好引、截、排水和防滲設施。施工中如遇地下水涌出，應先排水，后開挖；每級邊坡開挖后應及時施作坡面防護和排水設施。為了防止自然降水下滲而造成基底凍土層融化，要采用適當的填充材質，同時在凍土層上方鋪設一層粗砂。

4.3 排水設計

水的作用是造成路基病害最主要的因素。路基排水的目的就是為了保障路基的穩定性。在我國多年凍土地區，凍土層結構的復雜性決定了其路基必須要做好排水工作[4]。為此，設計人員首先要根據凍土地區的地形環境進行勘察，要因地制宜，選用適當的排水設備，結合農田水利等各種排水設施和水利工程進行綜合設計，尤其是在路塹地段，要設置好擋水埝，防止多年凍土受外力因素影響而出現積水問題，從而保障路塹的穩定性。

4.4 防護工程設計

我國多年凍土地區的地形結構的復雜性決定了其路基設計必須做好高防護工程設計。在我國多年凍土地區，海拔較高，氣候惡劣、空氣稀薄，在這種條件下，為了保障路基的穩定性就要進行合理設計[5]。可以采用漿砌片石護坡、護面墻等工程防護措施，為了防止自然降水帶來的沖擊影響，在采用擋土墻來進行支撐，保障凍土地區土體的穩定性。

5 結束語

在我國多年凍土地區路基設計工程中，受我國凍土地區地形、環境、水文、溫度等多方面因素影響，使得路基所受災害程度越來越大，給我國當前經濟的發展造成了一定的影響，通過對凍土地區路基的合理設計，從路堤、路塹、排水、防護等方面入手，有效的保障了路基質量，為我國經濟的發展提供了基礎，從而使工程項目的投資發揮更大的經濟效益和社會效益。

參考文獻

[1]李勇，韓龍武，許國琪.青藏鐵路多年凍土路基穩定性及防治措施研究[J].冰川凍土，2011（4）.

[2]曹國安，邸旺亮，蔣永莉，等.牙林線多年凍土地區路基下沉機理及整治研究[J].路基工程，1996（5）.

[3]艾世勃，李君富.遮陽板與保溫材料組合措施整治多年凍土地區路基病害數值分析[J].巖土工程界，2007（3）.

[4]劉永智，吳青柏，張建民，等.高原多年凍土地區公路路基溫度場現場實驗研究[J].公路，2000（2）.

[5]胡曉陽，王連俊，張光宗.Logistic及Verhulst預測模型在路基沉降預測中的擬合研究[J].鐵道標準設計，2013（9）.