冻土区道路工程病害类型及特征

冻土区道路工程病害类型及特征

发表时间：2018-11-07T09:47:10.727Z 来源：《防护工程》2018年第18期作者：胡天翔

[导读] 本文主要对冻土区道路工程的主要病害类型及表现形式进行探讨，并对其产生原因进行分析，以期为冻土区道路工程的建设及已建工程的维护提供依据。

胡天翔

身份证号：6230221986xxxx0039

摘要：道路工程常见冻土区施工，具有施工难度大的特点，冻土区道路建设完成后还需对道路进行保养，冻土区的冻土、环境因素等都对冻土区道路工程的养护造成不良影响。本文主要对冻土区道路工程的主要病害类型及表现形式进行探讨，并对其产生原因进行分析，以期为冻土区道路工程的建设及已建工程的维护提供依据。

关键词：道路工程；冻土区；道路病害

道路工程坐落于冻土会导致冻土受温度变化而改变力学性质时发生道路病害。冻土区道路工程还受到一些冻土区特有地质现象如冰脉、冻胀丘、冰锥、热融滑塌、融冻泥流等影响而发生病害，对道路工程的功能造成严重影响。以下将对冻土的性质、冻土区道路工程的病害类型、表现形式、形成原因进行探讨。

一、冻土简介

温度在0℃以下，且存在冰的土壤或岩石被称为冻土，冻结时间在24个月以上的冻土则为多年冻土。冻土对温度具有极强敏感性，冻土内的冰晶受温度变化产生物理变化而影响未冻水含量与冰晶的胶结强度，影响冻土的力学性质进而导致道路发生沉降、开裂等道路工程病害。

二、冻土区道路工程病害类型

以下将以青藏公路为例，对冻土区道路工程的病害类型进行探讨。

1、路面与路基的病害类型

根据相关技术指标（包括整体强度、平整度、坑槽、松散、裂缝、变形、稳定性等）对路面完好情况进行评定，发现路面与路基完好情况不佳的路段以道路纵向开裂、地基严重沉陷为主要病害，除此之外还有路基翻浆、路基沉降变形、局部路基扭曲、大波浪型沉陷等，这些沉降多发生于路基靠近行车道处或阳坡处。

1.1 路面与路基的病害特征

冻土区病害形式表现主要为路基纵向开裂，其中又以高路基病害居多。据统计，路基纵向开裂的发生率占总病害的60%以上，而路基高度在2.5m以上时，路基纵向开裂发生率占纵向开裂总数的75%以上。

1.2 路面与路基的病害发生影响因素

1.2.1 阴阳坡

从阴阳坡角度划分路基纵向开裂的发生率，阳坡向纵向开裂发生率为66%以上。青藏高原大气透明度较高导致太阳辐射强烈，因此阴阳坡效应更加显著，阴坡与阳坡受太阳辐射影响不同导致路基左右两侧产生不均匀的变形。受阴阳坡效应导致路肩左右两侧存在差异性变形进而导致路基发生纵向开裂。

1.2．2 道路走向

从路基开裂时道路的走向划分，路基纵向开裂多发生于道路西北-东南、东北-西南与东-西走向，分析原因为路基纵向开裂受太阳辐射影响，青藏高原公路的总体方向与青藏高原太阳辐射变化规律导致路基纵向开裂按以上规律发生。

1.2.3 路基高度

从路基高度角度分析，路基高度不同会导致路基病害的发生原因不同。路基高度高于临界高度时，低温冻土区由阳坡侧面下融化盘与冻结核产生的凸滑动面共同作用导致高路基病害，高温冻土区的路基病害主要发生原因为夹层融化；路基高度低于临界高度时，路基病害的主要发生原因为融化盘的产生与位移[1]。

1.2.4 含冰量与年平均地温

研究发现，冻土区的冻土含冰量越高、年平均地温越高，则冻土区道路工程地基病害发生率越高。冻土含冰量越高，路基危害性越高，冻土区少冰冻土区与融区的路基病害率相对较低。冻土区年平均地温-1.5℃以上时，多年冻土的退化与升温现象导致路基变形等病害发生率越高；冻土区年平均地温-1.5℃以下时，多年冻土的退化与升温现象发生率越低，路基变形等病害发生率就越低。青藏铁路共设置136个变形监测剖面，据统计38个剖面发生左右两侧路肩变形，且变形值均在20mm以上，可见青藏铁路的道路左右变形差异已经较为显著，需提高重视度。对发生变形的剖面进行分析，路基结构角度上发现普通路基变形沉降29个，块石路基变形9个；地温分区角度发现6个变形剖面位于地温冻土区，32个变形剖面则位于高温冻土区。

1.2.5 不良地质现象

不良地质现象是指冰幔、冰锥、冻胀丘、热融滑塌等。这些不良冻土地质现象接近于道路工程时，会降低道路、地基、桥梁、涵洞等的稳定性而发生病害。

2、涵洞与桥梁的病害

2.1 洞与桥梁的病害类型与原因

涵洞与桥梁的病害类型主要包括涵洞淤积或冰塞、涵洞铺砌被破坏、涵洞进出口被破坏、涵洞涵台下沉或开裂等。涵洞淤积或冰塞的主要原因为碎屑经风化覆盖于较陡的山坡上，经融冻泥流沿着沟谷排泄字涵洞，碎屑大量预计导致堵塞。涵洞铺设被破坏主要受施工原因影响，基础砌筑、基坑开挖过程中对原地层的水热平衡造成影响，基坑暴露时间过长（多由施工材料供应速度过慢导致）导致积水，太阳辐射下热量进入地基导致冻土地基温度升高而融化冻土导致降低地基承载力，涵洞经冻融作用受到破坏而对路基稳定性造成影响。涵洞的进出口、涵台等受融沉、冻胀作用而发生病害，其原因为进行埋深时涵洞基础埋藏过浅，导致基础下沉地基受季节变化而发生融、冻作

用，周期性融沉、冻胀不均导致涵洞结构受损而发生病害[2]。

2.2涵洞与桥梁的病害特征

冻土区涵洞与桥梁的病害主要表现形式为桥面铺装脱落、柱状漏筋与桥墩台剥蚀，这些病害多与冻融环境关系密切；截水墙被破坏掏空、桥下铺砌异常等，这些病害多受水流因素导致；桥面波浪式变形、桥梁板底混凝土漏筋或脱落、桥梁地板严重变形、墩台被横向剪断或拔断、墩台倾斜并伴有上移、桥台翼墙断裂或倾斜、预制板挠曲变形或开裂等，锥坡沉陷或冻胀、八字墙倾斜、导流堤坍塌、沉陷及冻胀等，这些病害多与显著性或不均匀冻胀变形、融沉有关[3]。

结束语

从以上探讨可看出冻土区道路工程路面与路基的主要病害包括道路变形、翻浆、纵横向裂缝与沉陷等。路基，特别是高路基的纵向裂缝与不均匀沉陷变形最为严重，其影响因素为冻土的含冰量、多年冻土的地温等，且与含冰量、地温呈正相关。涵洞的主要病害则由施工影响、冰塞、融沉、冻胀等因素导致。桥梁的病害则以桥梁上部结构、相应配套工程为主。本文对道路工程病害类型、表现形式与影响因素进行探讨，从而为前期建设与后期维护提供了理论依据。

参考文献:

[1]杨永鹏,孟进宝,韩龙武,等.青藏铁路路基下多年冻土演化特征及规律研究[J].铁道建筑,2018,58(05):81-86.

[2]辛钊.路基施工技术及特殊路基处理探讨[J].建材与装饰,2018(19):279-280.

[3]石冰.浅谈高原多年冻土地区公路涵洞工程主要病害和防治方法[J].林业科技情报,2017,49(01):89-90+93.