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浅析季节性冻土地区的市政道路养护技术

发表时间：2021/8/9 来源：《时代建筑》2021年5期3月上作者：梁国瑞

[导读] 多年冻土会对土的物理、力学、水文地质、工程地质等性质有很大影响，在这种地区修筑市政道路，必然要采取特殊措施进行养护处理。本文就着重分析了季节性冻土地区的市政道路的主要病害，然后提出了季节性冻土地区的市政道路养护关键技术，提出季节性冻土地区的市政道路的养护建议。

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摘要：多年冻土会对土的物理、力学、水文地质、工程地质等性质有很大影响，在这种地区修筑市政道路，必然要采取特殊措施进行养护处理。本文就着重分析了季节性冻土地区的市政道路的主要病害，然后提出了季节性冻土地区的市政道路养护关键技术，提出季节性冻土地区的市政道路的养护建议。
关键词：季节性冻土地区；市政道路；养护技术
        1引言
        我国多年冻土的分布面积约为 2150000 km2，占国土面积的21.5%，位居世界第三。在冻土区的活动层中，每年都发生着季节冻结和融化，这给冻土区的公路修筑养护带来了一系列的工程技术难题。而国内季节性冻土区并不是封闭的大体环境，如此周期性的冻融循环必将阻碍整体公路运营。花费众多的资金实施维修与改造，严重影响了人们的生产及生活。国家公路规划网不断实施，许多公路工程逐渐向季节性冻土区靠拢，季节性冻土区公路路基冻害的研究取得了一定发展，将研究成果更好地应用到工程实践当中。而因为诸多因素影响，如气候及冻融循环等，季节性冻土区公路路基产生了严重的冻害问题。针对出现的季节性冻土区公路存在的周期性冻结和融化导致的损坏问题，就必须采用一定的技术对其进行养护。
        2季节性冻土地区的市政道路主要病害及养护原则
        2.1季节性冻土地区的市政道路主要病害
        通常情况下，季节性冻土地区地表层土冬季冻结、春天会发生冻融循环、之后会融化。所以其路基路面冬季发生冻胀、春季发生冻融循环和融沉，热脏冷缩是必然的，因此东北地区的道路承受更多的自然因素影响，这就给路基路面带来很多病害，增加了该地区道路养护和施工的难度，这种地区市政道路的主要病害包括（1）翻浆冒泥。北方早晚温差过大，出现了多次的冻融循环，损坏了道路结构，使得道路强度变低，最终使得道路承载力变弱，路基路面会发生隆起现象，就是翻浆冒泥。翻浆冒泥导致路面下沉，坑洼不平，需要不断进行紧急整修。季节性冻土区域较为集中，危害规模也不一样。现阶段国内一些地区的公路均发生季节性冻害，公路的冻害经过报道通常是到了比较严重的程度，一定要进行修整，才能继续使用。（2）冻胀，是指土体中的水凝固成冰体积变大的自然现象。路面变形为路面道路危害非常严重的一类变形，此种变形的特点为变形量过大，横向十分不均，一般会出现纵向裂缝。冻胀出现非常突出的横向挠曲，相比两侧的冻胀量，路面中间是较多的。北方地区冻胀裂缝受冻温影响容易出现，修建好没多久的公路极易遭受此种冻胀危害。如果车流量不断增加，由于冻胀产生更宽的缝隙，不断变长，严重损害整体路面，如陕北地区路面这种裂缝比较普遍，在全国公路冻害中是非常多的，基于横向裂缝，还会发生纵向裂缝，极大影响人们出行，不利于公路的维护。（3）融沉，东北地区在春季发生冻融循环之后，土体中的冰就会全部消融成水，产生空隙，在重力的作用下土体就会下沉，特别是不均匀的下沉危害很大。融沉的特点有两个:首先，产生不均匀沉降，会使路面产生拉力，路面就会因拉力产生裂缝，产生病害，增加养护维修费用;其次，融沉多发生在低路堤地段。季节性冻土区的市政道路路面病害总结起来就是:沥青路面会产生低温开裂和冻胀破坏等病害，降低路而使用性能和使用年限。
        2.2 季节性冻土地区的市政道路养护原则
        1）慎重选择方案原则
        公路的养护管理工作涉及的范围比较广，持续的时间比较长，消耗的人力财力相当大。因此，在进行整治和实施养护管理方案之前，要慎重考察，确定适当的方法。要根据地区特点，查明养护管理地区冻土的特性，测取气温、地温及水文条件等方面的资料，并根据材料的经济性、方案实施的便捷性、人力资源的分布等来选择和确定养护方案。按照大的原则方向，方案主要分为两个类别:一是保护冻土层；二是破坏冻土层。保护性的方案适用于年平均气温和地温较低( 一般年平均气温低于－1.5 ℃，年平均地温低于－1.0℃ ) ，冻土层较厚( ＞10 m) ，富含厚层地下冰，并较少有人为活动干扰的地区采用。破坏性的方案主要适用于年平均气温和地温较高 ( 一般年平均气温高于－1.2 ℃，年平均地温高于－0.5 ℃) ，冻土层较薄 ( 约 5～7 m) ，且含水量较小的土层。

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        2）方法活用原则
        冻土区公路的危害产生是不良地质地理现象和多种自然因素( 包括人为活动) 长期互相作用的结果，因此在养护和管理中，要针对不同的形成条件采取不同的应对措施，同时要注重各项措施的整合配套，使它们形成一个有机整体，有主有辅，互相配合和补充，消除其中的不利作用，才能达到综合性的养护管理效果。
        3季节性冻土地区的市政道路养护的关键技术
        3.1稀浆封层养护关键技术
        稀浆封层技术的构成包括乳化沥青、砂子、石子、外加剂等按照相应的比例混合而成的稀浆材料，是预防性养护常用的技术之一，发展于德国，20世纪80年代引入我国。按照稀浆封层的薄厚程度，可分为:厚封层、薄封层、中等厚度封层。针对不同的路面损坏情况可采取不同薄厚的封层。对于填封裂缝和空隙必须采用薄封层;对于要增加既有路面的抗滑性能或重载道路必须采用厚封层;对于沥青路面的老化、冻裂、散开进行养护，必须采用中等厚度封层，对路面的抗滑性能有一定的改善作用。稀浆封层技术施工程序上比较少，还因为具有良好的经济性而被普遍采用，他不但可以对年限少路面的坑槽、磨损进行修复，还可以对年限多路面的裂缝等病害进行整治。
        3.2开槽灌缝养护关键技术
既有路面的裂缝有粗有细，对于细裂缝乳化沥青不易灌缝，很多时候不得不采用开槽技术，之后再进行灌缝处理，这样就增加了施工工序，而且乳化沥青与缝隙的连接并不妤，很容易脱落，减少了养护后道路的使用寿命，效果不好。必须对其施工技术进行改进，具体施工工艺如下:准备工作。开槽，使用开槽机应可以开槽不同的深度，这样才能满足不同的病害深度和形状，满足尺寸要求构造要求。开槽后清缝，开槽后缝底会有灰尘和破碎粗骨料的残留，若不彻底清除干净，会影响灌封材料与原裂缝开槽结构物的粘结强度，因此开槽后的缝隙必须用水或者空气清洗干净，灌缝前要保持缝隙的干燥状态。
        4季节性冻土地区的市政道路养护建议
        1）设置保温路基护道
        设置保温路基护道也是冻土区路基管理的一种常用措施。设置保温路基就是在路基的一定位置铺设各种类型的保温材料，可筑成台阶式，其作用是加强对路基冻土的保护，减少气温对冻土的影响程度和范围; 同时也起到防止路基坡脚处积水和渗水的作用。但是，对护道的填筑材料、断面结构以及防渗水能力需要进行谨慎的设计和选择。以前为了防止边坡变形所采用的片石护坡曾有过深刻的教训。实践证明: 用不具支撑作用、较薄的无结构的片石进行护坡，不仅不能抵御冻融变形的破坏，反而会加剧变形的程度。
        2）改善路基水分
        太大的路基土湿度使得承载能力降低，受上部荷载影响，多会出现过量变形，由此需要改善路基水分状况。先要搞好路基与路面的排水工作。采取各种措施处置地面水，如边沟与排放等，避免出现漫流或下渗情况。在地下水方面，可设置盲沟与立式渗井等，通过截断与降低引向路基范围外。相比用换填法处置冻胀翻浆、传统级配碎石修建渗沟，织物包裹渗沟处理更节省费用，同时抗冻胀效果突出。
        试验路的排水基层材质为透水性的沥青处治碎石，从观测情况看，沥青碎石基层沥青路面较好地处置了路面结构内部排水，同时避免路面横向裂缝的出现，还要搞好路面防渗处理。经过复合土工膜的铺设，路基土具有非常低的含水量与含冰量，表明铺设复合土工膜将上渗地下水隔离在外，较好地处置了路基的冻胀与翻浆。利用排水或隔水的方法优化路基中水分特征或地表水补给条件，减少路基土体内部的水分，这是防治冻害的重点。
        5结论
        季节性冻土区市政道路路基出现了较为严重的冻害情况，以裂缝与鼓包等为主要冻害形式。消耗了巨大的公路维修费用，这对人们的生产及生活是不利的。本文着重分析了季节性冻土区市政道路的主要病害，指出季节性冻土区市政道路的主要养护技术，提出季节性冻土区市政道路的养护建议，以保证公路等基础设施能长期良好地使用。
参考文献
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