多年凍土區(qū)域特殊路基設計內(nèi)容分析

賀詠楠

(哈爾濱華龍公路工程設計有限公司，黑龍江 哈爾濱 150000)

1 多年凍土地區(qū)路基設計的關(guān)鍵技術(shù)

1.1 多年凍土區(qū)域路基設計思路

對于凍土區(qū)域的路基施工，國內(nèi)外這方面的經(jīng)驗有很多，其主要是借助于提升路堤高度和鋪設保溫材料的方法具體實施，以阻斷路基內(nèi)外的熱量流通，從而減慢多年凍土冰的融化速度。然而這樣的方式只能延緩冰融，并不能切實地改善凍土地基的固有性能。從高原區(qū)域多年凍土特性入手，加之經(jīng)過不斷的理論與實踐的反復進行，以青藏高原固有的冷能為基礎進行凍土地基防控比較適宜。通過熱傳導以及對流和輻射等方式的調(diào)控，以固有冷源注入凍土區(qū)域，從而達到冷卻凍土地基的效果，如此也就達到了穩(wěn)固凍土性能的目的。另外，碎石護坡的方式對于減少外界熱量進入路基也有著突出功效。就多年探究和實踐的經(jīng)驗來看，降溫冷卻以達到凍土性能穩(wěn)定是根本準則，而氣候方面的變化也應做到特定考慮。只有這樣才能切實地保障該區(qū)域路基施工的穩(wěn)定高效。

1.2 路基成套技術(shù)的設計方法

對于鐵路沿線來說，因其多年凍土以及氣候的特殊情況，對其實施采取多年凍土路基成套技術(shù)比較可行。具體的操作主要包括片石氣冷和碎石護坡以及熱管、隔熱保溫和挖除換填等相關(guān)流程。具體部署應根據(jù)特定的設計，與此同時還要保證各方面指標與既定環(huán)境的協(xié)調(diào)。

(1)路基設計的沉降變形要求

對于道路工程來說，路基無疑是其承載力保障的最為核心的部分，與此同時行車的安全與穩(wěn)定也與其有很大關(guān)系。對于高速鐵路來說，為防止出現(xiàn)路基沉降變形的不良情況，應重點關(guān)注一下幾點：①路基主體工程務必要以土工結(jié)構(gòu)的現(xiàn)實情況為準進行具體設計，通常整個的設計年限為100年。②路基工程的直接目的是保障行車的穩(wěn)定安全，因此其中涉及到的沉降值務必要處在一個合理的區(qū)間，與此同時還應與區(qū)域的地質(zhì)條件等現(xiàn)實情況保持協(xié)調(diào)。③對于鐵路路軌類型的路基，其施工完成后的沉降一般應小于15 ram。

(2)路基成套技術(shù)的可靠性分析

通常情況下的路基施工，其完工后的沉降量不得超過30 cm。而其中涉及到的片石氣冷以及碎石護坡等成套技術(shù)的操作能夠有效控制沉降變形，但是對于高速鐵路來說，這樣的效果并不顯著，因此應對其開展具體的可靠性分析。其中的地基斷面地溫和沉降等都應進行精細的監(jiān)測，以判定凍土的熱穩(wěn)定性和做出特定的設計。而對凍土路基完工后沉降變形的測定，一般應由路基下凍土融化下沉變形壓縮以及高溫凍土升溫過程中的壓縮變形等多種因素綜合進行，與此同時還應結(jié)合年平均氣溫的一個變化狀態(tài)，以做出該區(qū)域路基未來50年的沉降量分析。由此可見，對于高速鐵路等規(guī)格較高的道路路基施工，相應的成套技術(shù)在防控沉降變形方面應做出特殊的處理。

1.3 多年凍土復雜程度劃分及工程結(jié)構(gòu)設置

(1)多年凍土復雜程度等級劃分

所謂的多年凍土，其是一種以氣候為主以及多種環(huán)境因素共同影響而形成的區(qū)域性產(chǎn)物。就對未來氣候變化的預測顯示，未來一百年的年平均氣溫將以以0.03～0.04 ℃的速率升高，而由此帶來的必將是凍土區(qū)域結(jié)構(gòu)性的根本變化，例如高寒冰凍土區(qū)域融化以及地面滑塌等不良情況，這樣一來進行道路工程就更為艱難。加之青藏高原的凍土路基多靠近低洼積水和河流，水帶來的熱量必定較大，因此也就極易對凍土的熱穩(wěn)定性造成不良影響。鑒于這樣的現(xiàn)實情況，避免附近積水對凍土路基造成不良影響就應做到重點分析，而以橋帶路可作為一種防控手段，但應注意區(qū)域性的排水問題。另外，還應就凍土的不同路段進行特定分析，這樣具體設計和施工起來才會更為科學高效。

(2)工程結(jié)構(gòu)設置

對于多年凍土路基的結(jié)構(gòu)設置來說，前期有過兩種設計方案，但因造價高于8 m跨簡支梁方案，因此決定采用跨在 “極差” 路基等級之外的路基工程執(zhí)行方式，與此同時也可采取樁板結(jié)構(gòu)通過的方式，進而在填土的合理設置以及片石氣冷等成套關(guān)鍵技術(shù)的作用下，即可達到穩(wěn)固凍土結(jié)構(gòu)的目的。其中涉及到的樁板結(jié)構(gòu)即是以控制沉降變形為準，但應對凍脹變形有所防控，一般應采用成套關(guān)鍵技術(shù)以防止凍土融化。另外，需要注意的是，對于“極差”等級之外的路基樁板，其中涉及到的抗凍脹等務必要達到現(xiàn)實的具體需求，而路基填料也應達到具體施工的有關(guān)標準。

2 結(jié) 語

本文主要論述的是多年凍土區(qū)域路基設計過程中用到的一些關(guān)鍵技術(shù)，以期能通過以上的分析對相關(guān)的路基設計提供一定的參考。以上所論述的兩類方案由于涉及到諸多的混凝土澆筑施工以及需要大量的機械動力和人力操作，而就未來資源節(jié)約以及環(huán)境保護的現(xiàn)實情況來看，這樣的操作方式顯然不能長期推行下去，且還存在諸多的對于凍土土壤擾動的不良情況。因此對于劃分“極差”等級的路基以建橋防控為準，相信在對多年凍土路基現(xiàn)實性的不斷實踐以及探究的基礎之上，未來針對此類特殊地質(zhì)條件所進行的道路工程路基施工會更為穩(wěn)定高效。