内蒙古多年冻土地区主要道路病害与防治措施
时间：2020-12-10 08:06:20 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
(内蒙古交通设计研究院有限责任公司，内蒙古 呼和浩特 010010)
摘 要：
针对内蒙古岛状多年冻土的自然地理环境，调查了主要道路病害的现象，分析了道路 病害的类型，提出了治理的措施。
关键词：岛状多年冻土；
道路病害；
防治措施
中图分类号：U416.1+68.04 文献标识码：A 文章 编号：1007—6921(2009)03—0250—02
1 内蒙古多年冻土地区自然地理概况
内蒙古多年冻土位于中国东北部，纬度偏北，冬季严寒，雨量较多。每年10月上旬开始冻 结，次年五月上旬开始融化，一年中有7～8个月是寒季。它属中、低山丘陵，主要为白垩纪 和第三纪地层。山地丘陵区地表层中的粗亚砂土、轻亚粘土厚仅数十厘米，以下为坡积碎、 砾石土。基岩多为玄武岩、安山岩、火山角砾岩及花岗岩等。地下水较深，地表干燥。冻土 层上水特别充裕，上限距地表很浅，地表长期过湿，夏季积水，冬季发生冰丘、冰锥等不良 地质现象。沼泽相当发育，广泛分布于洼地、缓坡、其至平坦的分水岭地带。
2 主要道路病害调查
冻土是一种特殊的土体。其成分、结构、热物理及物理力学性质均有着不同于一般土的许 多特点。冻土区的活动层每年都要发生季节融化和冻结，并伴随有各种冻土现象。因此，在 多年冻土地区修建的道路每年都要发生一些破坏现象，只有对这些破坏现象给与充分的重视 ，并加以研究，才能更好的在以后的道路修建中，减少和避免这些现象的发生，保持道路具 有良好的路用性，更好的为国民经济服务。岛状多年冻土地区常见的道路破坏现象有：融沉 、冻胀、翻浆、冰丘、冰锥、延溜冰及路面损坏等。
2.1 融沉
融沉是岛状多年冻土地区路基的主要病害之一。一般多发生在含冰量大的粘性土地段，当路 基基底的多年冻土上部或路堑边坡上分布有较厚的地下冰层时，由于地下冰层埋藏较浅，在 施工及运营过程中各种人为因素的影响下，使多年冻土局部融化，上覆土层在土体自重和外 力作用下产生沉陷，造成路基的严重变形。这种变形表现为路基下沉，路堤向阳侧路肩及边 坡开裂、下滑，路堑边坡溜坍等。
2.2 冻胀
冻胀是冻土区筑路时需要考虑的另一重要病害现象，在多年冻土地区，处于不良地质、水 文条件下的路段，路基土冻结过程中会发生水分迁移现象。水分不仅向冻结锋面迁移，而且 在冻结中凝结成冰，由于冰的密度略小于水，故在冻结的过程中伴随着体积的膨胀，从而造 成路基土的冻胀。冻胀的发生是需要两个必要条件的，一是有充足的水分补给源，二是有水 分补给的通道。
冻胀本身不仅引起道路破坏，还可引起桥梁、涵洞基础的冻害。这种病害在冻土地区早期修 建的桥梁、涵洞工程中尤为突出，由于过去的工程技术人员认识和掌握冻土的自然规律以及 未能及时采取防护措施致使桥梁、涵洞发生破坏。主要表现为基础上抬、倾斜造成桥梁拱起 ，涵洞断裂，甚至失效等破坏。
2.3 翻浆
通过调查，由于内蒙古冻土地区道路等级一般较低，道路病害主要为翻浆。春融期内在较长 的山坡坡脚处，都有不同程度的翻浆发生。同时在一些坡顶也发生了翻浆现象。对行车已构 成了较严重的不便。
春融时，内蒙古多年冻土地区的解冻缓慢，解冻时间长，而且在解冻期内气温冷暖异常，导 致在某一解冻深度停滞的时间可达几天。加之积雪量大，融化后大量雪水下渗，这样就可能 在解冻层和未解冻层之间形成类似于冻结层的自由水。土基与地表土含水量会迅速增大而接 近甚至超过液限含水量，使其失去承载能力，从而导致路基发生严重的翻浆。
2.4 冰丘、冰锥、延溜冰
冰丘的形成是由于冬季土壤冻结时，使地下水受到超压及阻碍，随着冻结厚度的增加，当 压力超过上覆冻土层的强度时，地下水就会突破地表，或以固态冰的状态隆起或以地下水的 状态挤出地面漫流经冻结后形成的积冰现象。也有可能在开挖路堑时由于人为的因素，造成 地下水露头，涌水后形成。冰锥的形成机理与冰丘基本相同，它们的形成和发展往往具有突 发性的隆起和回落，具有危害时间长、范围大、不宜处理的特点。由于冰丘、冰锥处理不当 可以引起的道路的开裂、沉陷，路基松软的道路病害。
延溜冰的产生主要由于公路上侧土壤中的过饱和水分、泉水、沟溪中的水，在移动过程中 ，水流被下降的气温自下而上逐层冻结，水源不断供给，形成较大面积的冰覆盖层。延溜冰 沿公路长度分布少则几米，多达几百米，冰的厚度有几厘米到几米。它一般发生在冬季或初 春，持续的时间较长。根据调查发现，延溜冰多发生于林区、山岭、坡地、沟谷，以及泉眼 、河流附近，受气温、地形、冻深及水分条件影响。
3 路面损坏
在寒冷地区，路面损坏是高级路面常见的道路破坏形式之一。它可以分四类。
3.1 裂缝类
荷载或环境因素造成了沥青路面的开裂破坏了道路结构的完整性。
3.2 变形类
路面结构仍保持其完整性，但由于路面材料或路基的稳定性等原因，使路面形状发生了变化 。
3.3 松散类
由于轮胎和环境与路面的作用，以及环境因素的影响，使路面表层材料部分或全部丧失，导 致道路的路用性能降低。
3.4 其他
其他损坏类型包括泛油、磨光和各类修补。
总之，路面的损坏和其他道路病害是紧密联系的，路面的损坏可以直接导致其他道路病害的 发生，而其他道路病害的发生加剧了路面的损坏。内蒙古岛状多年冻土地区道路损坏是该地 区恶劣的自然条件作用的结果，交通荷载则加速了道路破坏的速度。
4 道路病害综合防治措施
4.1 提高路基高度，降低垂直地温梯度
从保护冻土出发，单纯考虑路堤高度时，热稳定的影响比较简单的。因为路基越高，意味着 从上界流向地中的传热过程中，热阻增大、路基自身的储热能力增大，因而有利于热稳定， 但是路基不能无节制地加高。路基的高度应以降低垂直热流至接近热平衡为原则，使冻土上 限埋深达到可能融化的最大深度。
4.2 放缓边坡或加宽加高护坡道
从路基热稳定角度看，设定一定高度和宽度的护坡道或放缓边坡，可以加强侧向散热，减小 垂直热阻。根据工程经验，设置护坡道的路段，热融沉陷相对弱的多，加高加宽护坡道可以 使路侧冻土上限上升，一方面防止冻结层上水进入路基下冻土上限凹槽，使多年冻土融化; 另一方面可形成水平地温梯度，促进侧向散热。护坡道的宽度不宜小于2～3m，在排水不畅 的地段不宜小于5m。高度一般0.8～1.5m为宜(主要考虑到经济性)。如放缓边坡，则边坡坡 度可取1∶2.5～3.0。
4.3 改善排水设施，加强地面排水
边沟宜宽浅，不宜深挖，必须采取防渗保温措施。在斜坡地段设置远距离(10m以外)截水沟 ，回填深沟，避免坡脚积水下渗。对两侧排水无出路的地段不宜设置涵洞，宜以宽护坡道挤 出积水，否则积水於涵洞两侧，有害无益。在斜坡地段的上坡翼侧护坡道外地下水汇集处， 宜设置疏水设施将地下水疏导向另一侧，以免汇入路基。疏水设施可以采用保温渗沟或盲沟 ，并做好出水口防塞防冻工作。
4.4 选择适宜路基填料
冻土路堤填料既要满足承载能力的要求，又要满足防止路基聚冰冻胀作用，同时还要考虑其 保温性能。在做好地表排水的前提下，用粗粒土与细粒土作填料对保护基底冻土无明显的区 别，填料类别一般不起控制作用，因此，除有特殊要求外，宜采取因地适宜，就地取土的原 则，以便施工，降低造价。，但对排水困难的厚层地下冰地段应考虑在底部填筑一定厚度的 粘性土，在冻土沼泽地段应在底部填渗水土作为隔断层，以防止地表水渗入基底造成路基融 沉或因毛细作用而造成的冻胀病害。
在内蒙古岛状多年冻土地区，道路的病害是恶劣的自然条件和人为因素共同作用引起的。
只有对道路病害及引起道路病害的原因有充分认识，才能根据道路病害的实际情况因地适宜 的采取处理措施。道路病害的防治是一个系统的工程，它涉及到道路的设计、施工、管理等 各个部门，任何一个环节的疏忽都可能造成道路的病害，故对道路病害的治理必须各部门协 调一致，根据本地的实际情况因地制宜的采取措施，进行综合防治。
