民营科技
市政与路桥
冻土地区公路病害成因及防治措施
孙长虹
陶洁璇
（黑龙江省高速公路建设局，黑龙江哈尔滨150000）
摘要：在冻土地区修筑公路，由于冻土土质、温度、水及荷载的作用引起应力场的变化和重新分布，从而导致所修筑的路基、路面冻胀、翻浆、
融沉；桥涵冻胀隆起和融化下沉、墙身开裂甚至错位等病害。针对这些病害的特征进行了分析，同时就如何避免冻土地区公路发生病害提出了一些有效措施。
关键词：冻土地区；公路；
病害多年冻土是世界上最为复杂的地基类型之一，其工程稳定性直接或间接受到地层含冰量、地温、岩性、水文条件以及大气温度、微地形地貌、掌握影响冻土的主要因素，了解破坏机理，改进设计方法多年冻土地区公路设计一般可采取以下方法。2.1
周边植被环境等诸多因素的影响。在二十世纪初期，国内外工程界对多年冻土的认识水平尚处于初级阶段，工程经验较少，认识朦胧不清。1冻土地区公路的病害特征及原因分析1.1翻浆
在高寒冻土地区，由于在土壤冻结过程中汇聚了过多的水分，且土质状态不好，到春暖化冻时水分不能及时排出，从而造成土基软弱，强度降低。在车辆荷载的作用下，路面发生弹簧、裂纹、鼓包、车辙、唧泥等现象，称为翻浆。1.2冻胀
高寒不良土质中所含的水分在负温下结晶，生成各种形状的冰侵而导致土体积的增大。其主要表现是土层表面不均匀的升高。冻胀土与结构物基础之间主要产生冻结力和冻胀力（分为切向冻胀力、法向冻胀力、冻胀反力）。
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，特别对早期所修建的尤为突出。主要表现为桥梁墩、往基础冻胀隆起，融化下沉，台身在切向冻胀力和法向冻胀力共同作用下出现裂缝，甚至墩（台）基础整体上抬或倾斜。涵洞冻害主要表现为洞身的冻胀隆起和融化下沉，端墙及八字翼墙圬工开裂及涵洞管节的错位和脱离。
表1易发生翻浆路段特征
1.3
融沉
在多年冻土地区，由于地下冰层埋藏较浅，在施工及运营过程中各种因素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，从而造成路基严重变形。主要表现为路基下沉，路堤向阳侧路肩及边坡开裂、下滑，路堑边坡溜塌等。融沉病害多发生在低路堤地段。1.4其他病害
除了以上几种常见冻害外，还有冰丘、冰锥、延流冰等，也容易使路
面产生纵向裂缝、
横向裂缝网裂等。2公路冻害的防治措施
MYKJ
1）保护冻土。在进行公路设计时，通过采取适当的措施，如设置保温层、
保温护道、铺筑浅色路面等措施保证公路的人为上限不低于天然上限。该原则主要用于低温多年冻土段，年平均地温为－1．5～-3．5℃，含冰量高，冻土人为上限较浅的路段。
2）控制融化速度。其路基高度按满足公路设计使用年限内路基变形量不大于允许变形量的设计方法进行设计。该原则主要用于地温较高，年平均地温－0．5～－1．5℃，含冰量低的路段。
3）加速融化。主要用于地温较高少冰冻土或富冰冻土且厚度较薄的
地段。前一类，
冻土融化的下沉量较小，当基底融深为3～5m 时，即使下沉量大一些，一般不会危及路基稳定性。后一类可采取挖除预先融化富冰土层或用人工爆破、机械铲除富含冰层并换填干燥土层。2.2填方路基的施应符合以下要求
1）排水：当路基位于永久冻土的富冰冻土、炮冰冻土或含土冰层地段时，必须保持路基及周围的冻土处于冻结状态，排水系统与路基坡脚应保持足够距离；高含冰量冻土集中路段，严禁坡脚滞水、路侧积水，边坡应及时铺填草皮。
在少冰与多冰冻土地段，也应避免施工时破坏土基热流平衡。排水
沟与坡脚距离不应小于2m ；
沼泽湿地地段不应小于8cm ；饱冰冻土及含土冰层地段，应避免修建排水沟和截水沟，宜修建挡水埝（堰），距坡脚不应小于6m 。若修建排水沟则不应小于10m 。
2）基底处理：填方基底为含冰过多的细粒土，且地下冰层不厚，可挖除并用渗水性土回填压实，再填路基。
当基底为排水困难的低洼沼泽地段时，其底部应设置毛细水隔离
层，其厚度宜在路堤沉落后至少高出水面0.5m ，
并在其上铺设反滤层；泥沼地段路堤基底生长塔头草时，可利用其做隔温层。上述地段路堤应预加沉落度，并在修筑路面结构之前，路基沉降基本趋于稳定。
3）路基高度：应达到防止翻浆与不超过路基冻胀值要求的最小填土高度；按保持冻结原则施工的路段，应同时满足冻土上限不下降的要求。
4）取土：宜设置集中取土场，富冰冻土、饱冰冻土及含水冰层路段，确需就近解决部分土源时，应在路基坡脚10cm 以外取土；斜坡地表路堤，取土坑应设在上坡一侧。取土坑深度均不得超过当地多年冻土上限以上土层厚度的80%，坑底应有坡度，积水应有出口，水能及时排出，取土坑的外露面，宜用草皮铺填。2.3采取适当措施，进行公路冻害综合防治
1）提高路基高度，降低垂直地温梯度。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，一般要根据实测资料，进行热学计算得到，也可参照表2取值。
表2路基高度参考值2）放缓边坡或加宽加高护坡道。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。
3）改善排水设施，加强地面排水。4）选择适宜路基填料。在内蒙古多年冻土地区进行公路工程的建设中，设计和施工要严格遵循既有的规范规程，要认真做好冻土工程的地
质勘探，正确评价工程建设条件。
在条件许可的情况下，选择水文地质良好的地段通过。同时，要在实践中探索方法，寻找规律，积累经验，做到科学设计，合理施工，及时养护，避免公路冻害的发生。
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冻土地区公路病害成因及防治措施
孙长虹
陶洁璇
（黑龙江省高速公路建设局，黑龙江哈尔滨150000）
摘要：在冻土地区修筑公路，由于冻土土质、温度、水及荷载的作用引起应力场的变化和重新分布，从而导致所修筑的路基、路面冻胀、翻浆、
融沉；桥涵冻胀隆起和融化下沉、墙身开裂甚至错位等病害。针对这些病害的特征进行了分析，同时就如何避免冻土地区公路发生病害提出了一些有效措施。
关键词：冻土地区；公路；
病害多年冻土是世界上最为复杂的地基类型之一，其工程稳定性直接或间接受到地层含冰量、地温、岩性、水文条件以及大气温度、微地形地貌、掌握影响冻土的主要因素，了解破坏机理，改进设计方法多年冻土地区公路设计一般可采取以下方法。2.1
周边植被环境等诸多因素的影响。在二十世纪初期，国内外工程界对多年冻土的认识水平尚处于初级阶段，工程经验较少，认识朦胧不清。1冻土地区公路的病害特征及原因分析1.1翻浆
在高寒冻土地区，由于在土壤冻结过程中汇聚了过多的水分，且土质状态不好，到春暖化冻时水分不能及时排出，从而造成土基软弱，强度降低。在车辆荷载的作用下，路面发生弹簧、裂纹、鼓包、车辙、唧泥等现象，称为翻浆。1.2冻胀
高寒不良土质中所含的水分在负温下结晶，生成各种形状的冰侵而导致土体积的增大。其主要表现是土层表面不均匀的升高。冻胀土与结构物基础之间主要产生冻结力和冻胀力（分为切向冻胀力、法向冻胀力、冻胀反力）。
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，特别对早期所修建的尤为突出。主要表现为桥梁墩、往基础冻胀隆起，融化下沉，台身在切向冻胀力和法向冻胀力共同作用下出现裂缝，甚至墩（台）基础整体上抬或倾斜。涵洞冻害主要表现为洞身的冻胀隆起和融化下沉，端墙及八字翼墙圬工开裂及涵洞管节的错位和脱离。
表1易发生翻浆路段特征
1.3
融沉
在多年冻土地区，由于地下冰层埋藏较浅，在施工及运营过程中各种因素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，从而造成路基严重变形。主要表现为路基下沉，路堤向阳侧路肩及边坡开裂、下滑，路堑边坡溜塌等。融沉病害多发生在低路堤地段。1.4其他病害
除了以上几种常见冻害外，还有冰丘、冰锥、延流冰等，也容易使路
面产生纵向裂缝、
横向裂缝网裂等。2公路冻害的防治措施
MYKJ
1）保护冻土。在进行公路设计时，通过采取适当的措施，如设置保温层、
保温护道、铺筑浅色路面等措施保证公路的人为上限不低于天然上限。该原则主要用于低温多年冻土段，年平均地温为－1．5～-3．5℃，含冰量高，冻土人为上限较浅的路段。
2）控制融化速度。其路基高度按满足公路设计使用年限内路基变形量不大于允许变形量的设计方法进行设计。该原则主要用于地温较高，年平均地温－0．5～－1．5℃，含冰量低的路段。
3）加速融化。主要用于地温较高少冰冻土或富冰冻土且厚度较薄的
地段。前一类，
冻土融化的下沉量较小，当基底融深为3～5m 时，即使下沉量大一些，一般不会危及路基稳定性。后一类可采取挖除预先融化富冰土层或用人工爆破、机械铲除富含冰层并换填干燥土层。2.2填方路基的施应符合以下要求
1）排水：当路基位于永久冻土的富冰冻土、炮冰冻土或含土冰层地段时，必须保持路基及周围的冻土处于冻结状态，排水系统与路基坡脚应保持足够距离；高含冰量冻土集中路段，严禁坡脚滞水、路侧积水，边坡应及时铺填草皮。
在少冰与多冰冻土地段，也应避免施工时破坏土基热流平衡。排水
沟与坡脚距离不应小于2m ；
沼泽湿地地段不应小于8cm ；饱冰冻土及含土冰层地段，应避免修建排水沟和截水沟，宜修建挡水埝（堰），距坡脚不应小于6m 。若修建排水沟则不应小于10m 。
2）基底处理：填方基底为含冰过多的细粒土，且地下冰层不厚，可挖除并用渗水性土回填压实，再填路基。
当基底为排水困难的低洼沼泽地段时，其底部应设置毛细水隔离
层，其厚度宜在路堤沉落后至少高出水面0.5m ，
并在其上铺设反滤层；泥沼地段路堤基底生长塔头草时，可利用其做隔温层。上述地段路堤应预加沉落度，并在修筑路面结构之前，路基沉降基本趋于稳定。
3）路基高度：应达到防止翻浆与不超过路基冻胀值要求的最小填土高度；按保持冻结原则施工的路段，应同时满足冻土上限不下降的要求。
4）取土：宜设置集中取土场，富冰冻土、饱冰冻土及含水冰层路段，确需就近解决部分土源时，应在路基坡脚10cm 以外取土；斜坡地表路堤，取土坑应设在上坡一侧。取土坑深度均不得超过当地多年冻土上限以上土层厚度的80%，坑底应有坡度，积水应有出口，水能及时排出，取土坑的外露面，宜用草皮铺填。2.3采取适当措施，进行公路冻害综合防治
1）提高路基高度，降低垂直地温梯度。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，一般要根据实测资料，进行热学计算得到，也可参照表2取值。
表2路基高度参考值2）放缓边坡或加宽加高护坡道。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。
3）改善排水设施，加强地面排水。4）选择适宜路基填料。在内蒙古多年冻土地区进行公路工程的建设中，设计和施工要严格遵循既有的规范规程，要认真做好冻土工程的地
质勘探，正确评价工程建设条件。
在条件许可的情况下，选择水文地质良好的地段通过。同时，要在实践中探索方法，寻找规律，积累经验，做到科学设计，合理施工，及时养护，避免公路冻害的发生。