浅谈多年冻土地区公路路基病害及处置措施

2013-04-10鲍薪竹

河南科技 2013年5期

鲍薪竹梁城

（长安大学公路学院，陕西西安 710064）

由于我国部分地区处于北寒带如东北地区、大小兴安岭地区以及寒冷的青藏高原地区，导致了这些地区会出现的多年的冻土。随着经济发展的重心由东部向西部的转移，这些地区的道路建设显得异常的重要与紧迫。但是多年冻土将对道路的修筑带来很大的困难，特别是对道路的路基带来各种各样的病害，如融沉、裂缝等，这些病害不仅会对破坏道路结构整体稳定性，还会对行车安全产生一定的影响。基于此，本文提出了路基病害相应的处置措施，为冻土地区道路的建设和养护提供参考。

1 主要病害

1.1 纵向裂缝

在路基的阳坡或者当路基边坡坡脚有积水时，这时路基容易产生纵向裂缝这种病害。其产生的原因主要是由于气温变化导致路基土的不均匀的冻胀和收缩。纵向裂缝在冬季时最为严重，随着春季气温升高，裂缝会随着土体的不均匀变形的减少而减少。但是这种冻融循环性致使路基的稳定性遭到损坏，进而路基边坡会受到车辆荷载应力的作用而发生滑塌。当环境温度非常低时，相应的冻土温度也会降低，这会导致路基土发生裂缝病害的概率增大。同时当冻土地区环境温度不稳定时，其发生病害的几率也会大大提高。

1.2 路基融沉

路基融沉也是冻土地区路基的主要病害，其产生的原因主要是因为在降水、光照、路基路面的材料类型、破坏形式等的影响下，导致路基下伏冻土上限下降，使新旧上限间软弱夹层的承载能力降低，在荷载应力的作用下形成路基融沉。当多年冻土含冰量较高、路基填土不均匀的条件下、路面为黑色面层时，路基土更容易产生不均匀变形，进而产生融沉。这种路基病害会导致路面的不平整，不仅导致了通行能力的下降，更给行车的安全和舒适带来了一定程度的影响。

1.3 边坡冻融疏松

路基边坡病害中最常见的一种病害是边坡冻融疏松，他在边坡中出现的频率非差之多。这种常见的病害是由于大气温度大幅度的升降，导致了含水量较高的边坡表面的孔隙率增加，进而致使路基遭受了降雨的浸刷和冻融循环破坏，最终使路基产生了边坡冻融疏松破坏。

1.4 边坡渗水和坡脚积水

当冻土地区进行路基修筑时，由于路基地形地势较低以及取土时致使边坡坡脚的地势降低，同时降雨量和地表积水较多，水分很容易汇集与边坡坡脚处，路基边坡就长时间的浸泡于水之中，水就会渗入路基边坡之中，同时路基边坡冻融疏松破坏加速了水分的渗入，进而导致路基发生水稳定性破坏。

2 路基病害防治

2.1 纵向裂缝

纵向裂缝按其形成方式可以分为反射缝和沉降缝，对于纵向裂缝的防治，主要分为直接防治和间接防治，通过向裂缝内灌浆或增加土工隔栅结构层的等处治措施称为直接处治措施；通过遮阳板等结构防治裂缝的进一步发展的措施成为间接处治措施。

灌浆处治措施主要是通过将热沥青灌入裂缝中来填合缝隙，适用于裂缝宽度叫较小的纵向裂缝。通过热沥青填合裂缝，可以防止水分进入路面层内部，冲刷路面基层。有效的减轻了路面冻胀的形成，遏制了裂缝的进一步发展扩大。土工隔栅处治措施是通过将面层开挖，露出路面基层，在裂缝的开裂范围内铺筑土工隔栅，然后按照原有路面的结构进行回填碾压，从而形成土工隔栅抗裂层。土工隔栅由于其较高的抗拉强度，可以有效的防止裂缝从基层底部向上的扩展，对于防治反射型裂缝具有良好的效果。对于沉降缝，由于土工隔栅的防水作用不明显，不能有效的阻止从上而下的水分侵入，因此对于沉降性裂缝的防治效果欠佳。

间接防治主要适用于高海拔地区。由于高海拔地区的太阳辐射大，导致路面的向阳和背阳处的温度差异明显，路面容易在向阳和背阳的分界面处产生温差，导致向阳面的路基内部冻土融化，路面产生不均匀沉降，继而发生开裂。因此在路面向阳面设置遮阳板能够有效的控制路面的温差，保证了路基和路面的稳定性，减少了路面因冻融循环产生的开裂。

2.2 边坡冻融

由于边坡内部也含有冻土层，因此在气温升高时，也可能引起边坡内冻土层的融化，致使边坡内部的含水量增高，随着自由水的转移，路基含水量会明显升高，继而引发路面病害。对于边坡冻融的防治主要通过加宽路肩来延长水分的渗流通道，从而减少边坡内水分向路基内部的迁移。对于已经产生病害的路段，可以通过向边坡喷洒固化剂的方法进行预防性养护。

2.3 路基融沉

多年冻土地区路基融沉病害会导致路面的不平整，它对路基结构的损坏也是不可忽略的。针对这种路基病害，主要的处治措施主要有换填法技术和热棒技术这两种，其中换填法技术涵盖了碎石片、碎石桩和通风管等换填材料。这两种技术都存在着一定的局限性：热棒技术是一种非常常见的主动调温技术，但是它不能非常有效的遏制住融沉病害的进一步发展；通风管路基对客观条件的要求较高，如风向和路基的走向，同时这种技术还不够成熟，它的处治效果也不尽如人意；而碎石桩路基之所以能够广泛的应用于多年冻土地区，是因为它能够有效的防止融沉病害，并且容易施工，经济适用。

2.4 边坡渗水

边坡内自由水的含水量过高会导致水分进入路基内部，影响路基稳定性。一般而言，边坡内部的水分会通过地表径流和路肩来进入路基，因此切断水分的运输通道是防治边坡渗水的主要理念。防治措施主要有以下几点：对边坡进行土工隔栅或浆砌石加固，阻断水分的渗出；对边沟进行加固，增加边沟的排水能力；加宽路肩，延长水分的渗入路径；同时还应注意及时疏导排水设施。