張斌斌

(青海省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司,青海 西寧 810008)

0 引 言

在信息化時(shí)代下，道路工程項(xiàng)目建設(shè)受到了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。我國(guó)是凍土大國(guó)，據(jù)國(guó)家相關(guān)部門(mén)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，我國(guó)公路線(xiàn)路位于季節(jié)性?xún)鐾羺^(qū)的占比高達(dá)19.4%左右。伴隨著各地區(qū)高速公路的修建，嚴(yán)寒地區(qū)高速公路路基凍脹工程的解決對(duì)策，已經(jīng)成為近年來(lái)公路行業(yè)的重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容。就現(xiàn)階段嚴(yán)寒地區(qū)高速公路的修建現(xiàn)狀而言，雖然凍土路基施工技術(shù)取得了一定的經(jīng)驗(yàn)，但是在路基凍脹工程的不斷實(shí)踐中又發(fā)現(xiàn)了新的問(wèn)題。因此，本文展開(kāi)對(duì)嚴(yán)寒地區(qū)高速公路路基凍脹的相關(guān)研究有現(xiàn)實(shí)性?xún)r(jià)值。

1 嚴(yán)寒地區(qū)高速公路路基凍脹分析

1.1 高速公路路基凍脹機(jī)制及土體凍結(jié)過(guò)程分析

在嚴(yán)寒地區(qū)，高速公路修建期間的路基凍脹現(xiàn)象較為普遍[1]。在解決高速公路路基凍脹問(wèn)題時(shí)，明確其路基凍脹的機(jī)理是比較重要的。公路路基凍脹的機(jī)制表現(xiàn)為，在低溫影響下，路基在溫度不斷下降的情況下，開(kāi)始凍結(jié)。土體中的水分則從下層開(kāi)始向上層的凍結(jié)面處聚集，形成冰晶體[2]。在此基礎(chǔ)上，形成一定厚度的聚冰層，致使路基土體的體積不斷增大，使公路的路基形成凍脹，最終使路基路面在凍脹的影響下，出現(xiàn)裂縫。

從某種角度而言，嚴(yán)寒地區(qū)高速公路土體的凍結(jié)情況，是影響路基凍脹的重要因素。土體的凍結(jié)多從已凍土和未凍土兩方面體現(xiàn)的，已凍土層面上主要以土粒和冰透膜體為主；未凍土層面上主要是水膜、土粒吸附力、薄膜水運(yùn)動(dòng)和土粒等。土體凍結(jié)的具體過(guò)程如圖1所示。

圖1 土體凍結(jié)過(guò)程示意圖

1.2 嚴(yán)寒地區(qū)高速公路路基凍脹的影響因素分析

嚴(yán)寒地區(qū)高速公路路基凍脹的影響因素相對(duì)較多。

第一，填土成分的影響[3]。通過(guò)對(duì)土質(zhì)及土粒的分析，公路路基填料中土的粒徑，對(duì)路基凍脹有較大的影響?，F(xiàn)階段，常見(jiàn)的凍土粒徑，其粉粒土的尺寸在0.005～0.05 mm時(shí)，引發(fā)路基凍脹的可能性最大。換句話(huà)而言，路基填料中土的細(xì)顆粒含量越高，土與水之間的作用也就越明顯和強(qiáng)烈，容易引發(fā)凍脹。分析其原因，路基填料中土的細(xì)顆粒含量與水含量與一定關(guān)系，細(xì)顆粒含量高，在一定程度上導(dǎo)致土與水之間的作用呈現(xiàn)出激烈的狀態(tài)，若毛細(xì)水上升高度與土的滲透系數(shù)呈現(xiàn)出相對(duì)適宜的現(xiàn)象，凍脹程度較高。

第二，溫度的影響。公路地基施工區(qū)域的氣溫，是影響凍脹的重要原因。通常情況，在含水率基本相同的前提下，路基施工區(qū)域內(nèi)的溫度負(fù)數(shù)越大，凍結(jié)速率緩慢，其所呈現(xiàn)出的土體凍脹量就越大?？梢宰C實(shí)，公路路基凍脹與溫度、凍結(jié)速率等有密切的關(guān)系。

第三，填土含水率的影響[4]。在土體凍脹過(guò)程中，土體中的水分也是導(dǎo)致土體凍脹的必然要素。從某種角度而言，含有水分的土體，并不一定會(huì)引發(fā)凍脹現(xiàn)象，但是若土體中的水分含量過(guò)高或是到達(dá)相應(yīng)的極限時(shí)，則會(huì)引發(fā)凍脹。換句話(huà)來(lái)說(shuō)，土體中含有水分并不會(huì)導(dǎo)致凍脹現(xiàn)象發(fā)生，而當(dāng)土體中的水分達(dá)到一定程度后，土質(zhì)、溫度、水分都過(guò)于明顯時(shí)，則會(huì)在不同程度上引發(fā)凍脹。

2 嚴(yán)寒地區(qū)高速公路路基凍脹工程的對(duì)策研究

2.1 改善土壤含水量及土壤成分

在解決嚴(yán)寒地區(qū)高速公路路基凍脹問(wèn)題時(shí)，必須要改善土壤含水量與土壤成分。在改善土壤含水量方面，可以通過(guò)增添新土的方式，改善原有土壤中的含水量。比如，在高緯度地區(qū)修建公路時(shí)，施工技術(shù)人員在掌握施工區(qū)域土壤含水量的基礎(chǔ)上，采用填充客土的方式，改變了土與水分之間的比例，從而有效改善了該區(qū)域高速公路路基施工中土壤的含水量，為高緯度地區(qū)高速公路施工路段的質(zhì)量，提供了有力的保障。通過(guò)對(duì)嚴(yán)寒地區(qū)高速公路路基凍脹影響因素的分析，能夠明確土顆粒直徑與含水量有密切的關(guān)系。通俗來(lái)說(shuō)，土顆粒直徑越大，其細(xì)顆粒含量越高，土與水之間的作用也就越明顯和強(qiáng)烈，則越容易引發(fā)凍脹。因此，從土顆粒直徑與含水量角度出發(fā)，在改善土壤成分方面，應(yīng)根據(jù)公路凍土情況減小施工土顆粒的直徑[5]。在對(duì)高速公路路基施工區(qū)域的客土進(jìn)行配級(jí)后，針對(duì)容易出現(xiàn)的水分遷移現(xiàn)象，可盡量縮短直徑為0.05 mm的顆粒，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)高速公路路基土壤特質(zhì)的改良。

2.2 改變高速公路路基的結(jié)構(gòu)形式

在嚴(yán)寒地區(qū)高速公路修建期間，可以通過(guò)改變高速公路路基結(jié)構(gòu)形式，解決公路路基凍脹工程問(wèn)題。一方面，根據(jù)施工中的實(shí)際需求，選擇合理的路基填料。結(jié)合嚴(yán)寒地區(qū)高速公路路基凍脹現(xiàn)象，選擇厚度為60 cm左右的混凝土鋼筋板，將其放在高速公路路基的基底上。通過(guò)此種方式，進(jìn)一步提高高速公路路基的下沉耐受力，減少路基的下沉，在提高公路路基受力面積的同時(shí)，避免路基形成凍脹。另一方面，對(duì)施工中的碎石進(jìn)行科學(xué)選擇。通常情況下，選用級(jí)配的碎石，將所選擇的碎石統(tǒng)一放到路基的表層，對(duì)路基表層進(jìn)行填筑。在此基礎(chǔ)上，在公路路基兩側(cè)邊坡的位置上，設(shè)置相對(duì)簡(jiǎn)易的防護(hù)欄。通過(guò)此種方式，避免公路路基在修建過(guò)程中，因土壤中的水分導(dǎo)致路基受凍，向兩側(cè)邊坡傾斜膨脹，提高公路使用壽命。

3 結(jié)束語(yǔ)

在經(jīng)濟(jì)繁榮發(fā)展的新形勢(shì)下，嚴(yán)寒地區(qū)高速公路施工項(xiàng)目也取得了突出性的進(jìn)展。在公路運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，路基凍脹是嚴(yán)寒地區(qū)高速公路最為常見(jiàn)的現(xiàn)象。通常情況下，路基凍脹在一定程度上影響高速公路的運(yùn)營(yíng)壽命，影響高速公路的發(fā)展。針對(duì)當(dāng)前嚴(yán)寒地區(qū)高速公路路基凍脹工程現(xiàn)狀，本文在研究中通過(guò)對(duì)嚴(yán)寒地區(qū)高速公路路基凍脹現(xiàn)象的分析，從改善土壤含水量及土壤成分、改變高速公路路基的結(jié)構(gòu)形式等方面，提出具體解決嚴(yán)寒地區(qū)高速公路路基凍脹問(wèn)題的對(duì)策。希望在本次相關(guān)研究下，能夠?yàn)槿蘸筇嵘龂?yán)寒地區(qū)高速公路的質(zhì)量、延長(zhǎng)公路使用壽命，提供寶貴的建議。