多年冻土层高等级公路建设存在的问题及对策分析

摘要：在多年冻土层高等级公路建设过程中，如果采用典型的工程措施可能会遇到一些问题。文章对这些问题进行了分析，并提出了相应的应对措施，希望能够为多年冻土层高等级公路建设提供一些参考和帮助。

关键词：多年冻土层;高等级公路建设;问题对策

一、引言

寒冷区域的冻土与人们的工程活动之间存在的矛盾，对于寒冷区域工程建设带来了一定的困难。多年冻土的区域中，因为沥青混凝土路面有着很强的吸热作用，所以导致冻土退化的现象更加强烈，这不但会对公路路基的稳定造成破坏，同时也会导致路基的下沉。随着我国的社会经济发展，高等级公路建设逐渐向着冻土区域拓展，因为冻土层问题而使得公路工程建设面临着更多的挑战。

二、多年冻土层高等级公路建设存在的问题

路基稳定之所以会出现变化是因为路基传热的特性，路基传热除了受到冻土层、地质条件以及环境条件的影响之外，也会受到工程类型的影响。在路基热边界条件方面，当路堤成形之后，道路表面温度要高于天然地表，这对于公路来说，在多年冻土层中，沥青混凝土路面的温度要高于天然状态。对于多年的冻土区域中，夏季沥青混凝土路面温度要高于天然状态10℃左右。在不同的公路建设工程中，路面吸热能力和温度条件差异是导致公路传热过程差异的重要原因。路面条件的不同，吸热的路径和强度特性也不同，具体表现为：首先，铁路的热量是来自坡面，公路的热量则来自路面，路面的热量约为坡面的3倍。其次，在吸热特性上，公路吸热强度要高于铁路，同时铁路路堤热流主要处于外侧，公路的热流则集中在中心，因为热流所处位置的不同，造成的病害也就各不相同。在沥青混凝土路面中，因为热流集中而造成的病害主要包括了凹陷、融沉、坡面塌陷等。相比于普通公路来说，高等级公路在路面加宽之后，路堤底面的吸热热流量会有着较大幅度的增加，从而提升了路基中心的吸热性，导致多年冻土层退化的速度加快。通过上述的内容可知，高等级公路的路基聚热效应增强，那么多年冻土层的退化速度急剧增加，所以高等级公路的冻土工程病害更加严重，对于高等级公路建设和运营提出了考验。

三、多年冻土层高等级公路建设问题的对策研究

（一）辐射调控

所谓辐射调控，就是通过刷漆、沥青改良、浅色钢筋混凝土等方式来降低路面色度，从而增加反射，获得降低路面吸热性的效果。同时也可采用遮阳板、抛碎石护坡等方式，下面将会对这些措施进行探讨。首先，遮阳板主要是实现对太阳辐射的遮挡，从而避免地面因为太阳的辐射而升温。遮阳板下空气对流换热的过程能够带走遮阳板本身的热量，同时，因为烟囱效应导致遮阳板中的空气流动，能够将遮阳板破面温度保持在低于地表温度的水平。其次，碎石护坡降温主要是因为碎石护坡存在结构孔隙，且这些孔隙之间相互联通，能够实现空气的对流和隔热效果，尤其是在季节交替和昼夜交替时这种自然对流和隔热效果更加的明显。因为碎石层中碎石占据着主要的空间，所以主要由碎石内的自然对流来实现降温效果。总的来说，遮阳板下空气流动效果要好于碎石护坡，从而使得两者的降温效能有着一定的差别。

（二）传导调控

传导调控的措施主要包括了碎石夹层路堤的使用和热管以及保温材料的应用，保温材料是指通过增加路堤内部热阻来降低公路的吸热性，从而避免冻土受到影响。保温处理虽然能够减少路基吸熱，但却并不能改变路基吸热的根本趋势。所以在具体的工程中应将保温处理措施与其他措施综合应用，从而发挥出更好的阻热效果，同时也为其他的降温措施打下重要的基础。相比于保温处理措施而言，碎石夹层路堤和热管是主要的传导调控方式。在多年冻土层高等级公路建设过程中，用充分利用工程传热的特性，通过在路堤中进行保温材料的埋设和碎石夹层的设置来减少路面吸热的下传，同时利用热管来实现路基中心的制冷效果，从而实现多种措施的有效结合，最大限度避免冻土受到不利影响。

（三）对流调控

对流调控措施主要包括了块碎石层和通风管，块碎石层有着单向传导和对流的双重效应，通风管则是直接和外界之间进行对流换热。通风管主要是埋设在路基的一定深度位置，并且采取的是垂直路基走向的埋设方式，这种方式在具体的应用过程中是非常有效的。通过实践应用证明了通风管的设置能够在第二个冻融循环周期进行净放热，并且这种效能在不断增加。管径越大的通风管效果越好，通风管埋设位置越低效果越高，除此之外，通风管的间距也会影响其降温效果。

四、结语

在工程措施的选用和设计中应充分重视高等级公路的传热过程，在路基地温调控措施设计原则方面，应注重对来源于路面强烈吸热热流的阻挡。在此基础上，同步进行路基中心部位温度的有效调控。另外，由于坡面依然存在与铁路相当的吸热热流量，所以也应注意坡面调控措施的应用。

参考文献：

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作者简介： 龚堃，贵州共筑未来建设工程有限公司。