湖南高速鐵路職業技術學院,湖南 衡陽 421001
這主要是在冰凍區含水量相對更高區域進行路基施工時對于凍土區水分含量及形狀變化認識不足,在路基底部或者路塹邊坡區域內的凍土結構含水量太高,在溫度變化的情況下凍土層內冰結構發生融化,路基局部因此形成了承載能力較差的軟弱土層,在承受車輛運行荷載過程中因此出現了沉降問題,融沉的主要表現為路基變形、路基與路面開裂以及路基邊坡下滑等問題[1]。
在高原凍土區等級較低公路工程施工中由于路基結構在凍土中存在,其承載能力就受到凍土應力變化的影響,凍土中的水分在溫度變化中會發生狀態變化,而凍土層上的積雪也會在一定溫度下融化,其融化的雪水通過路面裂縫下滲到路基土層結構時使之含水量迅速超過極限,在行車輪胎碾壓中路基承載能力下降,路基結構穩定性同時降低。
由于高原凍土區的年平均氣溫在零下七度到二度左右,在車輛碾壓作用下高原凍土區公路路基土形成了高含水季節性凍土,因此路基結構的應力非常不穩定,極易發生病害問題,凍脹就是最常見的路基病害之一,凍脹主要是因為水在凍成冰的過程中體積會脹大,而凍土區路基多為高含水量凍土層,在溫度變化的情況下水分凝結而發生體積膨脹,會導致道路路基故障,從而導致道路路基結構發生開裂或者起鼓等問題,凍脹通常發生在道路常年存在排水不通暢問題的區域,同時路基發生凍脹也跟路基填料是否均勻有關聯[2]。
根據凍土區路基病害的原因分析不難發現,路基病害發生的原因與溫度、水分含量有一定的關系,因此在高原凍土區進行公路建設時,路基處理施工中采用熱棒、XPS(擠塑聚苯乙烯泡沫塑料)板、片塊石、通風管等材料或結構進行施工與病害預防能夠有效延長高原凍土區域內道路路基結構的使用壽命,這些技術措施都能夠針對高原凍土區路基溫度降低的過程進行溫控,以防溫度銳降后水分體積變化形成路基損傷。
在公路施工前期要根據凍土區的具體情況進行路線規劃以及路線方向的設計,以降低病害發生幾率,施工前要做好全面凍土土質情況、區域面積以及溫度變化情況等分析,并根據這些情況選擇科學的施工技術,在施工前對公路路基施工技術方案進行全面分析與審核,另外還應做好施工組織計劃,保證公路路基施工技術操作的嚴謹性與專業性[3]。
在高原凍土區進行路基基底處理施工應結合勘察結果進行排水設施的設置,針對地下水等水系進行攔截與梳泄,防止因為地下水變動而影響公路路基區域的含水量,還應通過技術措施對地表水進行排除,以防止其在施工中滲透到路基土中影響路基施工的總體質量,針對路堤進行填筑以及路塹開挖施工時,要對凍土區做好支擋以防邊坡區域發生凍土塊融化而發生應力變化引起垮塌災害,在路基底部做好整平之后就要通過壓路機進行路基底部壓實,碾壓過程中一定要處理好基底坡度與路基底層排水需求的關系。
一般選用粒徑在15~30cm 之間的片塊石,強度最低值在30MPa。具體的填筑工作,以傾填的方法進行。注意不要多次填筑,保證一次就可以達到設計要求的高度,再利用專業機械整平,如果機械不能發揮作用的地方,可以人工整平。填料要按從低到高、從兩側到中央的方式進行填料。路基的碾壓采用重型振動壓路機,要連續作業6~8 次。碾壓工作完成后,就可以在片石層之上再次進行填鋪,選用石渣鋪20cm 左右即可。完成后,再鋪一層砂礫,重復碾壓25 次便可完工[4]。
在凍土區進行路基施工時要根據前期勘察結果進行路基處理技術方案的分析與科學設計,并做好技術操作交底工作,保證路基結構施工中各工序操作人員都能夠掌握規范的技術操作技能,同時還應對施工中各參與人員進行全面的技術培訓,提升其施工作業的專業能力,保證路基施工質量,減少后期發生路基病害的幾率。
在施工前根據路基工程施工需求進行質量管理責任劃分,并根據管理層級進行質量管控責任的落實,尤其針對凍土區路基質量控制的關鍵方面做好嚴格控制,保證施工步驟能夠高質量完成。
總之,在我國高原地區進行公路工程建設必須綜合考慮凍土區的實際情況,并采取措施進行路基結構處理,在施工后還應做好相應的質量檢測,以保證路基結構的總體質量,凍土區施工還應做好質量管控責任的落實,保證各工序操作人員都能夠嚴格依照施工標準進行各步驟技術操作,提升高原地區公路網絡拓展建設的總體效果,為我國高原地區各領域發展提供堅實的交通結構基礎。