青藏铁路作为国家重要战略通道和西藏经济发展的关键支撑，在其建设中广泛采用了以桥代路的冻土保护措施。然而，随着全球气候变暖和人类工程活动增加，多年冻土区路桥过渡段出现了大量工程病害，如路基沉降、桥梁结构变形等。本文结合以往研究资料，从病害类型、病害成因、现有处置措施、面临问题分析四个方面，对路桥过渡段工程病害的研究现状进行梳理和总结，结合青藏铁路路桥过渡段病害一体化处置技术试验示范工程的最新观测结果，提出未来工程病害处置方向和建议。桥体结构热源作用诱发的非均匀冻土退化是路桥过渡段差异沉降的主要原因，而桥梁结构变形一方面由冻土地基承载力下降引起，另一方面则主要受到了桥台背后填土的季节冻胀作用。随着青藏高原暖湿化持续加剧，未来青藏铁路多年冻土区路桥过渡段面临更高的病害发生风险，传统补强措施已不足以应对未来风险挑战。一体化处置技术对于路桥过渡段工程病害处置展现出了良好成效，在一年内实现了高温冻土向低温冻土的转变，同时实现稳定性的快速提升，该技术对于进一步提升青藏铁路工程质量和可持续发展具有现实意义。

为提升路桥施工质量，避免在冻土的冻融作用下，路基出现不均匀沉降，本文结合某公路工程实例，对冻土区路桥过渡段差异沉降及治理措施展开分析论述。研究结果表明，在冻土区，气温变化、路基变形、路基的结构类型等因素，均会引起差异沉降，对行车舒适性及安全性造成影响。为此，提出与本工程相符的治理思路和措施以治理沉降，供同类工程参考。

针对不同深度的冻土导致路基同一断面阴阳坡产生横向的沉降差问题,将经过冻融循环试验后的粉砂土进行固结压缩试验,并运用Abaqus软件将试验结果代入作为边界条件,进行路基阴阳坡沉降模拟,通过路基差异沉降及变坡率判断路基的稳定性。根据试验和有限元仿真分析结果,对吉林省松原市石化大街路基两侧边坡采用掺入泥炭的粘性土进行覆盖保温、沿道路路基纵向定距设置通风管的方法,可以有效防止路面因路基横向差异产生的沉降而发生破坏。

为了分析多年冻土拓宽路基差异沉降变形特征及形成机理,在青藏公路楚玛尔河地区开展了冻土拓宽路基试验研究,分析了路基拓宽后冻土地温、冻土上限、路基变形、新旧路基差异沉降变化特征以及拓宽路基对旧路的附加影响。结果表明:冻土路基拓宽后改变了坡角处原有的水热交换条件,造成新建拓宽路基下部多年冻土出现迅速升温退化;现场路况调查以及分层沉降监测显示新建拓宽路基在运营后发生大幅沉降变形,沉降主要集中在新旧路基结合处,变形主要来自于地表下2～3m处土层的压缩固结,该层土处于原天然地表下冻土上限附近,表明冻土融化下沉是导致拓宽路基发生沉降的主要原因;新旧路基间差异沉降量达到6cm,造成路基横坡改变率达到0.8%,超过《公路路基设计规范》(JTG D30—2015)中横坡改变率0.5%的上限要求;路基拓宽后使得黑色路面宽度增加,进而导致吸热量增加,加之拓宽路基产生的附加荷载,导致旧路中心处沉降在路基拓宽后初期内迅速发展。

为了研究高寒高海拔多年冻土区拓宽路基面层吸热对下伏多年冻土温度与沉降的影响,建立了基于热力耦合理论的差异沉降计算的有限元模型,并利用实体工程监测数据对模型进行了修正,分析了不同季节、不同填高与阴阳坡工况下拓宽侧路基差异沉降分布规律,确定了多年冻土区最优路基拓宽位置。研究结果表明:多年冻土区拓宽路基最大融深与沉降均出现在秋季,10月份的变形最不利,病害特征最突出,其中4m填高路基第10年最大差异沉降为16.9cm,分别为7、1、4月份沉降的1.1、1.4、1.7倍;差异沉降与路基填高存在正相关性,当路基填高分别为2、4、6 m时,10年内路基的差异沉降分别为13.2、16.9、18.1cm;阴坡侧拓宽路基的温度与沉降变化小于阳坡侧,在10年内,阳坡侧拓宽路基底面最大升温为1.3℃,阴坡侧为0.6℃,阳坡侧拓宽路基最大差异沉降为16.9cm,阴坡侧为12.3cm;即使阴坡侧拓宽,差异沉降仍使拓宽路基顶面形成一个斜率为2%3%的斜坡,进而使路面产生较大附加应力,最终造成结构层病害。

在分析岛状多年冻土路基差异沉降影响因素及成因的基础上,建立了岛状多年冻土路基工后差异沉降计算模型,系统研究了路基高度、融化盘厚度、融化盘面积、融化盘偏移对冻土路基差异沉降的影响。结果表明:路基最大差异沉降量随着路基高度、融化盘厚度、融化盘直径的增加而增大,但差异沉降量增幅随着路基高度、融化盘厚度、融化盘直径的增加而逐渐减缓;在相同融化盘深度、相同融化盘半径的前提下,融化盘偏移对路基差异沉降的影响可忽略不计。