涎流冰成因及防治

涎流冰成因及防治

于琨

(新疆公路规划勘察设计研究院乌鲁木齐830006)

摘要结合G314线(恰克拉克至阿克陶县木吉乡)公路改建工程勘察设计实践,阐述涎流冰的成因及对公路的危害处理措施和注意要点。

关键词道路工程涎流冰处理措施

1工程概述

涎流冰是高寒地区的一种工程地质病害,它导致路基冻胀、失稳,毁坏路面,破坏桥涵构造物,造成交通事故,危害极大。G314线(恰克拉克至阿克陶县木吉乡)拟建公路穿越喀喇昆仑山地中干区段,属独特的高寒气候,项目起点K0+000位于G314线中巴公路K1617+691.8路中心处,终点位于木吉乡街区上,全长76.98000km,路线主要沿盖孜河、木吉河河谷逆流而上,K0+000~K23+000段为南天山与昆仑山交接部高原,高山与高原谷地交错,海拔一般在3000~ 4500m,沟壑纵横,山顶终年积雪,并分布有大面积冰川。K23+000~K77+376.59沿河草场较多,草质优良。由于气候干旱,山地缺乏森林植被,整体山脉呈现山地荒漠和高原荒漠的特征。沿线主要通过冰川堆积前缘地貌、宽敞泥石流沟谷地貌、河床漫滩地貌、冰水洪积堆积高地地貌、冰水湖相沉积高地地貌、山前洪积微丘地貌等。其中K60+520~K60+880和K64+ 930~K65+120为涎流冰病害地段。

2涎流冰的成因及危害

2.1成因

(1)水是酿成涎流冰的主要原因。涎流冰多出现在地下水露头或泉眼下方。在同样的地形和气候条件下,当水源较近、丰富、洁净、水温高时,出现的涎流冰较严重。一般情况下当沟谷汇水面积大时,涎流冰蔓延的范围较大且厚。

(2)涎流冰主要见于山岭区及重山岭区。一般是山坡下部比山坡上、中部多,阴坡比阳坡多。在坡脚、洼地、沟谷、河流附近,及冲积、坡积、洪积等地下水丰富的地层中,涎流冰最多。

(3)有些埋藏较浅的含水层,冻前虽不渗出地面,但在冬季由于冻结线的下降,使泄水断面减小,当水压达到一定程度时,就可以从覆盖层薄弱处溢出地表,形成涎流冰。

(4)夏季多雨,尤其是秋末降雨水多的年份,补给涎流冰的水源丰富,再加上冬季气温低,负温度持续时间长,涎流冰较严重。降雪对涎流冰也有影响,如在封冻前后降雪早而厚时,对土层起保温作用,可使地下水从不冻层流走,涎流冰较轻;如冬末春初降雪多、日照较强时,融雪水多,涎流冰也会增加。

(5)东北林区在落叶松树和灌木林交界处,多有涎流冰出现。原因是落叶松林下有一层保温良好的落叶层,下渗的地面水在落叶层覆盖下沿着不透水的地面流动,流到覆盖层不发达的灌木林处,水就露出地表形成涎流冰。

2.2危害

涎流冰会覆盖道路,造成行车道光滑、不平或形成冰坎、冰槽等。因温差的影响涎流冰消融,水分下渗,会引起路基翻浆、不均匀沉降等病害。

3涎流冰的分类

3.1山坡涎流冰

(1)由山坡泉水出露的地下水形成的涎流冰。G314线(恰克拉克至阿克陶县木吉乡)拟建公路K60 +520~K60+880左侧属于此类涎流冰。)

(2)由路基挖方边坡上出露的地下水形成的涎流冰。

3.2河谷涎流冰

(1)沿河流浅滩或已冻结的河面上,由承压或无压的河水形成的涎流冰。

(2)沿沟谷漫流的泉水、溪水、地面水和融雪水形成的涎流冰。G314线(恰克拉克至阿克陶县木吉乡)拟建公路K64+930~K65+120左侧属于此类涎流冰。

4涎流冰的防治

4.1防治原则

涎流冰地区的路基设计必须以防为主,防治结合。新建和改建公路时,应全面进行地质和水文地质调查,选线时应注意避让涎流冰严重的地段。当必须通过涎流冰地段时,首先应考虑采用填方或浅挖方断面,尽量不切割含水层;如不能避免涎流冰发生时,应采取排、挡、截等措施进行治理。

4.2防治措施

处理涎流冰时,应根据涎流冰种类、严重程度采用不同的处理方案。

4.2.1修建桥涵

(1)在跨越河水流量较大而冬季有涎流冰的河谷时,可修建桥梁跨过涎流冰。桥梁孔径和净空除按暴

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青海交通科技2010)增刊

雨径流最大洪水流量进行设计外,还需以历年最高涎流冰冰位及融雪水洪峰水位进行验算,并考虑可能的壅水高度。对河谷涎流冰,单纯加大桥涵孔径有时达不到预期效果,为避免涎流冰阻塞桥孔,漫溢桥面,还必须加大桥涵净空。

(2)为防止水流通畅和防治河滩涎流冰,还可采用加深和清理河道等辅助措施。

4.2.2 对地面排水构造物进行保温

适用于一般寒冷地区,以及水源距涵管较近、洞顶填土够度大于当地冰冻深度的情况。设置保温措施,可以防止水流在涵管进、出口及水源到洞口的排水沟中冻结,确保冬季排水畅通。保温材料一般采用树枝、锯末、或炉渣、泥炭、青苔等保温性能好的当地材料或其他经济适用的外运材料。4.2.3 地面排水措施

主要由集水渗池(或渗井)和排水暗管两部分组成,必要时在暗管与渗池接头处可设窨井兼作检查井;在出口处可设置保温设施或出口集水井。集水渗井适于设在较集中的山坡地下水露头处;渗池适用于汇集较分散的山坡地下水。排水部分在产砂石地区可用盲沟,在不产砂石地区可用暗管。

G314线恰克拉克至阿克陶县木吉乡项目K60+520~K60+880段左侧涎流冰,由于来水量较小,而且水流集中,采用开挖积水暗沟,用暗沟将水流导出路基以外的方法。暗沟进水口设在路基左侧2000m 以外的水流集中处,将左侧流来的所有泉水全部截流下渗。暗沟顶面深度大于季节性最大深度2.2m,并用混凝土板覆盖后回填粘土。沟宽和沟深均为1m 左右,沟壁用浆砌片石,结构形式见图1。由于这段自然坡很小,为保障排水畅通,暗沟底部纵坡Y 2%,出水口设在路基30m

以外。

图1 暗沟结构示意图

4.2.4 集水沟与集冰坑

集冰沟多用于冲积扇沟口处的泉水涎流冰,用以排引涎流冰水源并拦截侵向路基的涎流冰;集冰坑多用于水量较小、边坡不高的堑坡涎流冰,用以积聚冬季涎流冰,防治上路。集冰沟从水源起顺山坡或沟谷布设,把水导入附近的河沟或桥涵,挖出的土用以筑坝挡冰。沟的断面根据地形、水量、水温、及聚冰量而定,一般沟深1~2m 。如水量较大或为温泉时,顶宽可设保温盖层,把水排入河沟中。4.2.5 挡冰墙

挡冰墙适用于涌水量不大的山坡涎流冰和挖方边坡涎流冰,用以阻挡和积聚涎流冰,防治上路。挡冰墙多修建在路肩外侧,一般用浆砌片石、块石筑成,高度需根据涎流冰的冰量而定,基础埋置深度按土质、积冰量及当地冰冻深度等情况确定。4.2.6 提高路基

为了防治涎流冰上路,对通过大段河谷涎流冰的路段或地势低洼的路段,当取土不困难、地下涌水量不大时,可采用提高路基的办法。在涎流冰蔓延的路段,应将路基提高到最高涎流冰的冰面0.5m 以上;根据情况也可以用草皮或片、块石等材料对路基边坡予以加固。

G314线恰克拉克至阿克陶县木吉乡项目K64+930~K65+120段左侧涎流冰就是采用提高路基并设置桥涵的方法跨越涎流冰地带。5 涎流冰的养护

公路建设完成后,养护部门还要注意加强养护,采取有效措施,防止涎流冰的产生和发展。养护时应做好以下几点:

(1)夏季主要是修复疏通排水系统,使路线上侧的地下水能充分地排泄,同时要清除涎流冰发源地的覆盖层,以使其冬季加快封冻。

(2)冬季主要是根据涎流冰的结冰程度,用人工或机械清理保证地下排水设施的畅通。6 结束语

(1)涎流冰的形成与水利水文、地质、地形、气候等因素有关。由于各种因素的差异,就会产生不同类型、大小的涎流冰。在治理涎流冰时,必须针对不同类型的涎流冰采用不同的治理方法。

(2)涎流冰的处理不论采用那种方法,既要经济又能消除涎流冰的对公路的破坏是最终目的。

参 考 文 献

[1] 交通部第二公路勘察设计院1公路设计手册1

路基12版1北京:人民交通出版社,2004181

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