摘要:以某工程為實例,對產(chǎn)生凍土病害的原因進行了詳細分析,并制定了有效的處治措施。
關(guān)鍵詞:凍土,病害,翻漿,隔溫層
1.工程概況
某公路工程長約65km,平均海拔3000m以上,其中最高處該段土質(zhì)基本上是粘土,且含有大量的易溶鹽。主要公路病害為路基凍融翻漿。凍融翻漿帶達30km以上,給道路的使用帶來極大的安全隱患。
由于該段海拔極高,氣溫低,冬季路基開始凍結(jié),不斷向深處發(fā)展,上下層形成了溫度坡差,土中溫度高處的水分向上移動,從而造成大量水分積聚在土基上層,逐漸形成聚冰層。隨著氣候的變化,零度等溫線不斷下移,形成多次聚冰層,土基中水分凍結(jié),土體膨脹。夏季氣溫逐漸回升,土基開始解凍,路中溶解速度較兩側(cè)快,水分不易向下及兩側(cè)排除,路基上層含水量達到飽和或過飽和,加上該段公路只有路基沒有路面,土基承載力極低,在重車荷載的反復(fù)作用下,路基就會出現(xiàn)翻漿現(xiàn)象,嚴重的地段甚至出現(xiàn)了陷車現(xiàn)象。
2.病害原因
根據(jù)調(diào)查,造成路基翻漿的因素主要有:
(1)氣候。該段海拔極高,屬典型的寒帶高原季風(fēng)氣候。冬長夏短。冬季平均氣溫為-21.9℃,夏季(5-9月)月平均氣溫在3.4℃-13.5℃。由于氣候的反復(fù)變化,使冬季凍土聚集,春夏積雪融化,這是造成公路翻漿的重要因素之一。
(2)土質(zhì)。該段土質(zhì)基本上是粘土,且含有大量的易溶鹽,毛細水上升高,在凍結(jié)過程中水分聚流現(xiàn)象嚴重。春融后土壤吸水能力強,吸水膨脹,土基承載力下降,這也是造成公路翻漿的主要原因之一。
(3)水。本段路線主要從兩山開闊地帶的中部地勢最低處穿過,沿線大部分區(qū)段為汽車碾壓形成的自然便道,有路無基(路面與原地面平齊),排水設(shè)施少,路基排水困難,路線經(jīng)過處由于多年凍土聚集,融雪水容易侵蝕路基,使道路整體抗災(zāi)能力差。
(4)車輛超載。由于歷史原因,設(shè)計標準荷載等級都較低,該段運輸車輛基本上是大型車且嚴重超載(實際載重約為15-35t)。在重車荷載的反復(fù)作用下,公路翻漿更加嚴重。
3.整治措施
(1)改線。局部線路于山坡擺線,挖方段雪水的匯入加劇了病害的嚴重性。針對這一情況,在路基施工前,根據(jù)具體的地形地貌,對于翻漿嚴重且處理困難的段落采取繞行的方法,將部分路段移至地質(zhì)條件較好的山腳平臺上,并在路線靠山一側(cè)開挖了邊溝及截水溝,這樣既避開了不良地質(zhì)地段,又避免了融雪水對路基的侵蝕。
(2)鋪設(shè)隔溫層。對輕微翻漿地段,在凍融軟弱層上攤鋪10-20cm泥炭、爐渣等做“隔溫層”,并在其上填筑50cm砂礫。
(3)換填砂礫。對嚴重翻漿地段,將軟弱層全部清除(約60-80cm),換填水穩(wěn)性好的砂礫料,并分層填筑壓實。
(4)提高路基高度。對靠近河道的低矮路段,根據(jù)該段凍土深度和水文地質(zhì)資料,用水穩(wěn)性較好的砂礫料適當加高路基,避免河水在洪水季節(jié)浸上路基和融雪水浸泡路基。
(5)完善排水設(shè)施。做好路基路面的排水,完善排水系統(tǒng)。加強邊溝排水溝溝底的防滲性能,防止水分對路基的侵蝕。并加強排水設(shè)施間的銜接,使水流通暢。設(shè)置排水設(shè)施時,綜合考慮近處的地質(zhì)情況和較遠處的地形地貌,在不同地段設(shè)置一些橋梁、涵洞、截水溝、排水溝、過水路面和深挖邊溝,并完善導(dǎo)水壩、攔水壩等附屬設(shè)施,保持排水暢通,降低地下水位,避免地下水侵入路基。
(6)防止冬季積雪。 在雪害嚴重的地段,施工時將路堤迎風(fēng)面的邊坡放緩至1:4,(將路塹邊坡放緩至1:3),將路肩變坡處筑成流線形或在邊坡下設(shè)置儲雪場,及時清理積雪,防止凍融時軟化路基引起翻漿。
4.結(jié)束語
季節(jié)性凍土地區(qū)的公路工程,當氣溫升高凍土融化時,極易產(chǎn)生融沉、翻漿等病害。對于該病害的處理,應(yīng)全面、深入分析病害產(chǎn)生的原因,并有針對性的采取治理措施。對于有條件繞避的線路,應(yīng)將線位設(shè)置在水文、地質(zhì)較好的段落,如果受地形條件限制,無法繞避,則應(yīng)制定避免或減輕翻漿的具體措施。施工時,嚴格按照設(shè)計要求進行路基填筑,輕微翻漿的段落,可通過設(shè)置隔溫層進行處治。嚴重翻漿的段落,則需要進行砂礫換填。綜合其他措施,如完善排水設(shè)施,提高路基高度以及對冬季積雪進行處理,進行凍土病害的防治。
參考文獻:
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