肖 陽(yáng)

(黑龍江省高速公路建設(shè)局)

高寒地區(qū)潛水型涎流冰路基施工與效益分析

肖 陽(yáng)

(黑龍江省高速公路建設(shè)局)

通過(guò)對(duì)涎流冰病害形成原因的分析，多處層間潛水涎流冰病害的形成是因?yàn)槁穳q開(kāi)挖后，切斷潛水層，導(dǎo)致層間水外露，破壞原有自然疏水狀況造成的，結(jié)合實(shí)際情況，制定導(dǎo)、蓄相結(jié)合的處理措施，完善地表排水系統(tǒng)，采用設(shè)置深層砂礫盲溝、蓄冰坑，使地表水、層間潛水遠(yuǎn)離到路基，避免形成涎流冰，導(dǎo)致路基破壞，保證冬季行車(chē)安全，確保道路暢通。

涎流冰;深層砂礫盲溝;蓄冰池;穩(wěn)定;使用壽命;行車(chē)安全性和舒適性

1 前言

在高寒地區(qū)高速公路，因縱斷設(shè)計(jì)需要，挖方路塹部分開(kāi)挖造成層間潛流外露，因內(nèi)外水壓力的差異，造成潛水外流，冬季氣溫下降，地下潛水扇形溢處，漫流到路面上，從下而上逐層凍結(jié)，形成涎流冰，因?qū)娱g潛流出水量的不同，形成體積不等的涎流冰冰體，對(duì)路基路面浸泡，嚴(yán)重影響路面的使用壽命，對(duì)冬季車(chē)輛通行構(gòu)成嚴(yán)重安全威脅。

通過(guò)對(duì)涎流冰病害形成原因的分析，多處層間潛水涎流冰病害的形成是因?yàn)槁穳q開(kāi)挖后，切斷潛水層，導(dǎo)致層間水外露，破壞原有自然疏水狀況造成的，結(jié)合實(shí)際情況，制定導(dǎo)、蓄相結(jié)合的處理措施，完善地表排水系統(tǒng)，采用設(shè)置深層砂礫盲溝、蓄冰坑，使地表水、層間潛水遠(yuǎn)離到路基，避免形成涎流冰，導(dǎo)致路基破壞，保證冬季行車(chē)安全，確保道路暢通。

自2000年以來(lái)，黑龍江省在小興安嶺北麓北安至黑河高速公路建設(shè)過(guò)程中，黑龍江省龍建路橋第四工程有限公司在國(guó)道202線黑河至北安段路基第III標(biāo)段吉黑高速公路北安至黑河段A7標(biāo)段路塹施工中，相繼采用設(shè)置深層砂礫盲溝、蓄冰池等施工方法，對(duì)潛水型路塹段路基邊坡進(jìn)行施工，結(jié)合實(shí)際情況，制定導(dǎo)、蓄相結(jié)合的處理措施，完善地表排水系統(tǒng)，采用設(shè)置深層砂礫盲溝、蓄冰坑，使地表水、層間潛水遠(yuǎn)離到路基，避免形成涎流冰，導(dǎo)致路基破壞，保證冬季行車(chē)安全，確保道路暢通，收到了良好的效果。

2 特點(diǎn)

(1)觀測(cè)調(diào)查高寒地區(qū)潛水型涎流冰出現(xiàn)的成因，出現(xiàn)涎流冰路塹斷面位置，涎流冰體積大小。

(2)通過(guò)對(duì)涎流冰病害形成原因的分析，多處層間潛水涎流冰病害的形成是因?yàn)槁穳q開(kāi)挖后，切斷潛水層，導(dǎo)致層間水外露，破壞原有自然疏水狀況造成的，結(jié)合實(shí)際情況，制定導(dǎo)、蓄相結(jié)合的處理措施，完善地表排水系統(tǒng)，采用設(shè)置深層砂礫盲溝、蓄冰坑，使地表水、層間潛水遠(yuǎn)離到路基，避免形成涎流冰，導(dǎo)致路基破壞，保證冬季行車(chē)安全，確保道路暢通。

3 適用范圍

適用于高寒地區(qū)各級(jí)公路潛水型挖方路基施工。

4 工藝原理

通過(guò)完善地表排水系統(tǒng)，采用深層砂礫盲溝、蓄冰坑，制定導(dǎo)、蓄相結(jié)合的處理措施，將潛水涎流冰引至遠(yuǎn)離路基范圍外，保證路基穩(wěn)定。

5 施工工藝及操作要點(diǎn)

(1)完善地表排水設(shè)施，排除路基左側(cè)地勢(shì)較高一側(cè)坑洼地積水。

坑洼地積水是地下層間潛水補(bǔ)償?shù)闹饕獊?lái)源之一，通過(guò)在地表挖設(shè)排水溝及截水溝，將匯水及時(shí)排放到遠(yuǎn)離路基的河流或洼地，減少地下層間潛水補(bǔ)給源，降低層間潛水的出口流量。

(2)在路塹上坡腳外側(cè)設(shè)置較大尺寸截水溝，及時(shí)排除地表匯水。

在路塹上坡腳外5 m，根據(jù)匯水面積計(jì)算，設(shè)置縱坡較大，斷面尺寸較大的截水溝，確保夏季地表水、春季融化冰雪水及時(shí)排放，最大限度減少潛水補(bǔ)給源。

(3)在路塹上坡腳外10～15 m設(shè)置深層砂礫盲溝，將層間潛水導(dǎo)到路基范圍外。

①測(cè)定坡面潛水流出位置，確定盲溝溝底縱斷高程。

根據(jù)坡面潛水流出位置，測(cè)定出水位置距離地表高度，設(shè)計(jì)盲溝溝底縱坡，一般不小于2%，盲溝溝底以低于出水位置50～100 cm為宜，(實(shí)際施工時(shí)，以保證溝底縱坡為準(zhǔn)，根據(jù)縱坡需要確定)，開(kāi)挖時(shí)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)的溝底高程開(kāi)挖，保證匯集于盲溝內(nèi)的潛水順利排出。

②根據(jù)測(cè)定層間潛水流量，確定盲溝斷面幾何尺寸。

通過(guò)長(zhǎng)期對(duì)不同斷面觀測(cè)，掌握層間潛水流量，根據(jù)層間潛水流量大小，查看當(dāng)?shù)貧庀蟛块T(mén)歷年降水量，兼顧安全原則，確定盲溝斷面尺寸，宜比最大層間潛水流量大10% ～20%，保證層間潛水順利排出。

③降低路塹地面高度

盲溝底部位于潛水出水面以下，挖掘機(jī)無(wú)法一次挖掘到溝底高度，因此采用降低路塹高度，然后進(jìn)行盲溝基坑開(kāi)挖。

④塌方段落處理

開(kāi)挖盲溝基坑過(guò)程中，局部砂層較厚、潛水流量較大部位極易塌方，如遇這種情況，采用梯形斷面，側(cè)面坡度采用1∶1.5(根據(jù)實(shí)際情況而定)，采用砂礫回填。

⑤土工布、硬式透水管鋪設(shè)及砂礫回填

盲溝基坑開(kāi)挖完成后，人工清理基坑底部灑落土方，并整修溝底及邊部，保證土工布與盲溝基坑邊部平順接觸，先在溝底及靠近路基側(cè)基坑側(cè)面鋪設(shè)隔滲土工布，兩個(gè)部位土工布必須為一個(gè)整體，土工布與土工布相連接處搭接20 cm，采用專(zhuān)用膠連接，避免滲水;之后鋪設(shè)硬式透水管，透水管鋪設(shè)要順直，間距一致，管與管間用管箍連接，然后鋪設(shè)反濾土工布，方式與隔滲土工布鋪設(shè)一致，最后回填砂礫，砂礫回填采用挖掘機(jī)回填，嚴(yán)禁采用裝載機(jī)或自卸汽車(chē)直接傾倒，防止損壞透水管及土工布，回包反濾土工布于砂礫頂面上，防止回填土進(jìn)入砂礫，影響潛水滲透效果。

⑥土方回填

在砂礫回填、反濾土工布回包完畢后，分層回填土方，采用履帶式設(shè)備壓實(shí)。

5.4 設(shè)置蓄冰坑

在盲溝出水口根據(jù)潛水流量，在溝槽及洼地設(shè)置蓄冰坑，蓄冰坑大小根據(jù)潛水流量確定。

6 材料與設(shè)備

6.1 材料

(1)砂礫

采用粒徑大于4.75 mm砂礫，潔凈，無(wú)雜物，含泥量不大于3%。

(2)土工布

盲溝底部及靠近路基邊部一側(cè)鋪設(shè)長(zhǎng)絲隔滲土工布，單位重量不小于500 g/m2，縱橫向斷裂強(qiáng)度不小于12 kN/m，CBR頂破強(qiáng)力不小于2.0 kN，縱橫向撕破強(qiáng)力不小于0.4 kN，膜厚0.25 ～0.35 mm。

盲溝砂礫頂部及與潛水流出側(cè)設(shè)置短絲反濾土工布，單位重量不小于300 g/m2，縱橫向斷裂強(qiáng)度不小于9.5 kN/m，CBR頂破強(qiáng)力不小于1.5 kN，縱橫向撕破強(qiáng)力不小于0.24 kN，布厚不小于2.4 mm。

(3)硬式透水管

在盲溝底部，隔滲土工布上鋪設(shè)兩根硬式透水管，間距50～100 cm(根據(jù)盲溝寬度確定)，直徑200 mm，上半部分2/3帶有小孔，下半部分1/3為不帶孔，集水部分:65% ～75%，排水部分:25% ～35%主孔徑:＞ 3mm，主孔面積:＞ 7.5 mm2，開(kāi)孔率:＞8 000 個(gè)/m2(展開(kāi))，環(huán)剛度:＞ 1.0 kPa。

6.2 主要機(jī)械設(shè)備配備(見(jiàn)表1)

表1 主要機(jī)械設(shè)備配備表

7 質(zhì)量控制

(1)保證材料砂礫、土工布、硬式透水管符合質(zhì)量要求。

(2)對(duì)潛水存在位置、潛水體積(流量)嚴(yán)格測(cè)定，保證深層砂礫盲溝尺寸準(zhǔn)確、設(shè)置位置準(zhǔn)確。

(3)專(zhuān)人負(fù)責(zé)溝底高程控制，保證溝底縱坡坡度，以便潛水順利排除。

(4)專(zhuān)人負(fù)責(zé)保證硬式透水管布設(shè)位置準(zhǔn)確。

(5)土工布鋪設(shè)準(zhǔn)確、滿足搭接寬度，防止覆蓋土進(jìn)入，影響潛水排放效果。

8 安全措施

(1)應(yīng)遵照中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)行的《公路工程施工安全技術(shù)規(guī)程》(JTJ－076－95)的要求執(zhí)行。

(2)應(yīng)遵照國(guó)家頒布的有關(guān)安全技術(shù)規(guī)程和安全操作規(guī)程辦理。

9 環(huán)保措施

(1)挖除棄方運(yùn)輸至棄土場(chǎng)。

(2)盲溝完成后，重新覆蓋腐殖土，恢復(fù)地表植被。

(3)盲溝出水口直接引至橋涵等原有構(gòu)造物。

10 效益分析

10.1 經(jīng)濟(jì)效益

使用深層砂礫盲溝、蓄冰坑，將路塹涎流冰引至路基范圍外，避免因涎流冰上路，浸泡路基，造成路基、路面使用性能下降，影響其使用壽命，保證行車(chē)安全。

每米涎流冰治理費(fèi)用約900元左右，每年每米路基路面重新修復(fù)費(fèi)用約需要7 200元，一次修復(fù)費(fèi)用是治理涎流冰費(fèi)用的8倍左右，修復(fù)次數(shù)越多費(fèi)用越高，涎流冰每個(gè)凍融期出現(xiàn)一次，安全隱患、公路性能影響等因素考慮進(jìn)來(lái)后，經(jīng)濟(jì)效益影響更大。

10.2 社會(huì)效益

有效解決了涎流冰對(duì)路基路面的破壞，行車(chē)安全、舒適，得到來(lái)社會(huì)各界的贊譽(yù)，社會(huì)信譽(yù)很高，因此社會(huì)效益顯著。

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［2］劉成志，周志祥.西藏公路涎流冰基本特征與危害分析［J］.公路交通科技，2006，(8).

［3］裴有鴻.淺談高寒地區(qū)公路涎流冰的防治［J］.青?？萍?，2007，(6).

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