落桑 慈成

西藏自治區(qū)交通勘察設(shè)計研究院

多年凍土區(qū)路基病害成因及處置技術(shù)

落桑 慈成

西藏自治區(qū)交通勘察設(shè)計研究院

本文通過對路基凍害成因及形成過程的探究提出了相應(yīng)路基加固和養(yǎng)護方式。主要有針對凍脹病害的物理化學(xué)加固法，保溫法和針對凍融沉陷病害的排隔水法和增強建筑物剛度以達到抵抗凍融變形能力的方法。

凍脹；凍融；物理化學(xué)加固法；保溫法；排隔水法

1 引言

高寒地區(qū)存在大量的道路凍害，主要表現(xiàn)為凍脹、融沉、翻漿冒泥、開裂等。這些道路凍害嚴重地制約了當(dāng)?shù)氐缆返恼＿\營和經(jīng)濟發(fā)展[1]。其中主要問題有凍融沉陷，路基凍脹。現(xiàn)解決技術(shù)多不完善造成病害處治不當(dāng)后出現(xiàn)再次破壞或產(chǎn)生新的病害。故需要新的處治技術(shù)和養(yǎng)護方式以達到減緩病害發(fā)展速度和損害規(guī)模的目標(biāo)。

2 土體的凍脹性實驗研究

2.1 不同含水率的土體凍脹試驗

（1）實驗步驟。a.制備相應(yīng)含水率的土樣，將配置好的土樣密封防止12小時以上，以使土樣含水率均勻分布。b.擊實所需壓實系數(shù)土樣試件。首先根據(jù)TB10102-2004《鐵路工程土工試驗規(guī)程》進行中型擊實實驗2]。c.凍結(jié)控制土樣溫度緩慢下降，每小時下降兩度，直至負十六度，記錄每小時凍脹情況。d.計算凍脹率。

（2）實驗結(jié)果。根據(jù)現(xiàn)場情況，這次實驗共做了六組不同含水率的凍脹實驗，最大含水率為21%，最小含水率為13.5%。實驗結(jié)果見表1。

13.5 0.11編號含水率%凍脹率%1 2 3 4 5 6 21 2.49 19.5 1.97 18 1.58 16.5 0.79 15 0.14

通過對表1.1的實驗數(shù)據(jù)分析可知土體的凍脹率和含水率成正相關(guān)，符合現(xiàn)場的實際情況。對于15%含水率以下的土體凍脹率很小，對土基的不利影響也較小。

2.2 不同含鹽量下的土體凍脹實驗

通過對在固定含水率不同含鹽量的凍結(jié)實驗，測出土樣含鹽量和凍脹率的關(guān)系，以得到人工鹽漬化土壤整治凍害的依據(jù)。

（1）實驗步驟。a.根據(jù)當(dāng)?shù)刭Y料得到土樣的初始鹽漬度。再根據(jù)現(xiàn)場情況配置19.5%和16.5%兩類含水率的土樣試件。首先將計算好的鹽加入水中并使其充分溶解，然后將含鹽水均勻加入烘干后的土樣。b.擊實，制備所需壓實系數(shù)的試件。c.控制土樣溫度緩慢下降，每小時下降兩度，直至負十六度，記錄每小時凍脹情況。d.計算凍脹率。

（2）實驗結(jié)果分析。此次實驗分別選擇含水率為16.5%和19.5%兩種土樣，制作不同鹽漬度的土體試件進行凍脹實驗，實驗結(jié)果見表2。

表2 不同含水率下的土體凍脹率

通過表1.2的數(shù)據(jù)可以看出含水率一定的情況下，加鹽后的凍脹率隨土體含鹽量增加凍脹率明顯減小。當(dāng)鹽漬度為1.5%時土體凍脹率已經(jīng)很小。鹽漬度相等情況下，土體凍脹率和鹽漬度成正相關(guān)，這些結(jié)果為用土壤適度鹽漬化整治凍土病害提供了依據(jù)。

3 路基凍害防治措施

前文分析并驗證了土基產(chǎn)生凍害的條件和影響因素，即當(dāng)?shù)貧鉁貤l件，土中含水量和含鹽量對其有重要影響。如果能消弱其中一個或幾個因素，就能減弱土基的凍害程度，其中主要措施有物理化學(xué)法，保溫法和排隔水法等。

3.1 物理化學(xué)法

物理化學(xué)法一般有人工鹽漬化土壤。人工鹽漬化是指向土體中加入適量氯化鈉，氯化鉀和氯化鈣等可溶性無機鹽。加入可溶性無機鹽后可使鹽溶液凍結(jié)溫度在一定范圍內(nèi)隨著溶液溫度的增加而降低。其原理是土壤中電解質(zhì)增加使得土粒表面水膜厚度增加，粒子之間凝固抑制了毛細作用從而減少了土壤中水分遷移，降低了凍結(jié)溫度。

3.2 保溫法

保溫法是在路基底部和四周設(shè)置隔熱層以加大土體的熱阻，這樣使可以土基在結(jié)冰期溫度不會驟降，可以推遲土體的凍結(jié)，降低凍結(jié)深度，進而達到防凍脹的目的[4]。

3.3 排隔水法

水分是產(chǎn)生凍脹的決定性因素，可以通過控制土體中的含水量來減弱土基的凍脹。

排隔水法就是采取一定手段來減小凍土層范圍內(nèi)土體含水量。一般為降低地下水水位，排除地表水和隔斷外來水的補給。在具體施工中要根據(jù)現(xiàn)場的地形，地質(zhì)和運行條件來采取相應(yīng)的排隔水措施。排隔水法造價低，施工簡便，對行車正常運營影響較小，因此是防治土基凍害的首選措施。

4 結(jié)論

（1）影路基凍脹的主要因素有溫度，含水率和含鹽量。

（2）土體凍脹量和土中鹽漬度呈負相關(guān)，可通過人工鹽漬化來防治路基凍害，但對于其注鹽量必須嚴格控制，因為注鹽量如果過大，會引起土體的強度降低，這樣不僅達不到預(yù)期的防治效果，還會帶來新的病害，所以每次的注鹽量要盡量精確計算并且不宜過多，鹽漬度不宜大于1.5%。

（3）土體凍脹量與凍融變形和土中含水率呈正相關(guān)，因此直接或間接減少土基中的含水率對路基凍害起決定性作用，要保證路基的排水通暢與良好的隔水性能。

[1] 王俏.高寒地區(qū)道路凍脹影響因素分析與防治措施[J].交通科技,2008(1):79～81

[2] TB 10102—2004.鐵路工程土工試驗規(guī)程[M].北京：中國鐵道出版社.

[3] 倪鐵山.季凍區(qū)鐵路路基凍害原因分析與整治措施研究長安大學(xué),2009.

[4] 毛成琦.多年凍土區(qū)路基主動降溫措施淺議[J].山西交通科技,2013(4):34～36.