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冻土地段的公路施工技术研究

一、冻土地区公路的常见病害

1.存在冻胀的问题。只有当出现足够的水分同时补给水源和通道的时候,才会发生冻胀。虽然冻胀产生的条件较为严苛,但是造成的损害却是多方面的,一旦冻胀发生,不仅破坏了道路,还会毁坏桥梁,损失难以补救。冻胀在冻土地区是较为常见的病害,因此在冻土地区施工的团队要时刻留意正在施工的工程是否发生异常的变化,在施工之前要多参考一些其他地区发生过冻胀的案例及相应的解决办法,以免出现类似情况手忙脚乱,要始终保持高度警惕。冻胀通常会发生在工程施工的初期,当正在修筑的桥梁发生基础上升、桥身拱起或者涵洞断裂等情况时,施工单位要积极采取措施,应对冻胀。

2.存在融沉的问题。在一些粘性土地区,由于土壤中含水量较高,时常会出现融沉的病害,这种病害出现的频率很高,极大的影响了冻土地段的公路施工。在冻土区,地下出现冰层是很常见的,在冻土地区的公路路基以及路堑下常常会出现地下冰层,而冰层、冻土、路基和路堑中,只要有一个出现问题,就会产生多米诺效应,引发其他因素的问题。地下冰层很薄,在人力作用下很快就会融化,而导致表层土壤失去支撑出现下沉,严重的就会导致路基下沉或路堑坍塌等一系列问题。

3.存在损害路面的问题。如果在较寒冷的地区,出现路面损坏的现象一般是在高级路面中常见的,可分为几类:变形、裂缝、松散以及其它损坏等。由于路面发生损坏会导致影响其它道路发生病害的可能性,也促使加剧了其它道路发生病害的机率。

4.存在翻浆的问题。初春时节冻土地区会出现一定的融化现象,但整体程度较轻,持续时间较长。解冻到一定的深度时出现停滞的现象,这个过程会持续数天,过程中还将有大量积雪堆积,积雪融化形成的雪水逐渐深入土层,在解冻层和冷冻层之间产生自由水。同时,表层土中的水分迅速增加,耐压能力下降,由此发生翻浆的病害。

二、提高施工技术的主要措施

1.工程的施工方案应该根据冻土地段的具体情况进行设计,并保持科学的设计原则,严格参考往年的冻土情况数据。冻土层的地基设计需要保持选择地温情况常年稳定的地段,以冻结状态作为地基的常态来进行施工设计。如果常年的平均地温出现较高时并存有少量的含冰,此时,便可有效的控制地基的沉降量。必须在地温不稳的冻土区建设公路,可以采用保温层、热桩、通风路基等措施来应对。如果在一些弱融沉或者是不融沉的多冰冻土、少冰冻土地段也可以应用常规的一些设计方法。

2.利用天然土加高填土高度能够很好的保持冻土路基的温度,这种方法施工工艺简单,成本低廉,在目前的施工中非常广泛。实践证明,在年平均温度较低的冻土地区,高路基的做法能够切实的提高路基的稳定性,而这种做法在地温高的地区很难起效。这是因为对高路堤填筑以后,会出现对边坡和路肩的太阳辐射,大气中的热量与地表土层间要执行热量交换需要不同的外界条件,而促使在路基阳面的地温会高于阴面的现象,从而导致路基的阳面出现滑溜和下沉的问题。

3.另一个提升冻土公路施工水平的方式是采取主动性的降温技术,或是对可能传入地基土层的热量进行防御性控制。这种方法借由外力主动的控制冻土地段的温度,从而保障了公路施工中和开通后,冻土地段的条件保持稳定。另此,应用主动降温的施工技术有多种方法,必须要根据冻土的实际情况采取施工技术措施,总结有几个方面:①如果冻土地段是相对稳定的,可以通过对流交换热的方法,它的作用机理就在于抛石路基以及碎石护坡的技术措施,也可以应用“热棒”的技术等综合措施。而“热棒”技术则是利用了液汽转换对流以及进行循环从而达到传输热量的系统,也是传输热量效率较高的装置。这种技术的主要特点就是具有传热能力较大,并且传热时的温差较小、均温性能比较好并且安全经济等优势。②在不稳定冻土区常用“以桥代路”的原则,在条件允许的区域用桥梁代替公路来满足地域跨越的需求。③还有其他有效措施可以减少路基因为地下冰层融化而无法承载路基,导致路基沉降,如在路基中埋设通风管,在桥涵工程中正确应用桩基础技术配合排水设施等。

三、结语

冻土地区的公路施工难度比一般地区要搞,但仍然可以总结出一定的规律性,只要找准施工的要点,同样可以建造出高质量的公路。冻土公路工程的施工必须要做好预先勘测,对勘测结果进行分析处理,找出施工的重点,对要点进行准确的把握,提前对施工中可能发生的各种问题采取预防措施。冻土地的施工一定要抓准冻土的特性,采用恰当的施工技术,降低对冻土的抗冻性,遵循施工的技术原则,从而减少冻土对路基的影响。

作者:张明明


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