大庆油田地处季节性冻土地区,自然环境较差,冬夏温差巨大,道路路基伴随着季节性的冻结和融化,伴生有各种冻土现象,继而产生一系列路基病害。冻胀与翻浆是两种危害较大的路基病害,土质、水、温度是形成冻胀与翻浆的三个基本条件。随着油田开发建设的不断增加,为了减少冻胀与翻浆带来的路基病害,根据路基所处的环境及特点,应积极采取相应措施。

高寒多年冻土地区公路工程与一般地区有较大的区别,多年冻土活动层直接控制着路基稳定性。通过对祁连山南坡刚察~江仓公路沿线现场调查,分析了路基沉陷、冻胀、道路翻浆、边坡滑塌和冰害等病害特征和成因,从施工技术、环境条件和成本出发,提出了适当提高路基高度、设置护坡、加强排水等措施。

分析了公路翻浆的诱发因素,并对翻浆防治的设计原则及基本措施进行了介绍,并以工程实际为例,介绍了道路翻浆的防治措施。

在季节性冻土区公路路基翻浆是常见病害之一,翻浆通常伴随冻胀问题产生,所以对翻浆的防治主要应该考虑路基冻胀的问题。通过对引起冻土区公路路基冻胀的因素及冻胀机理进行分析,并探讨路基翻浆的预防措施,以期为相关工程项目提供一定的参考与借鉴。

冻土区道路翻浆的原因是路基上下融化速度不同;土质、水分、温度、行车荷载、路面构造等是影响道路翻浆的主要因素,翻浆是他们综合作用的结果。

季节冻土区路基在交通荷载作用下的冻胀翻浆病害是一个复杂的热、力相互作用过程,又是一个急需解决的实际工程难题.运用传热学及Biot固结理论建立季节冻土区公路路基的动力分析模型,以季节冻土区典型冻胀翻浆路基为例,分析其工程处理前、后的动力反应特性.结果表明:1)路基温度场的研究表明修筑路基后,在路基及其下部地基中将会产生大片的力学性质极不稳定的高温冻土层;2)路基运营期当交通荷载刚驶入或离开路基计算断面时,路基内的加速度、速度、位移、应力、孔隙水压力均振荡剧烈.但与普通路基相比,防冻胀翻浆路基的碎石层大大削弱了汽车动荷载的冲击振动作用;3)防冻胀翻浆路基中间存在透水层(碎石),减小了路基内的孔隙水压力,与普通路基相比,防冻胀翻浆路基的最大孔隙水压力比减小达30%左右,这对延缓、消除路基病害产生有很大作用.计算理论以及分析结果可为季节冻土区道路的安全运营以及维修提供参考依据.

在介绍冻土路基主要病害的基础上,对路基主要病害冻胀和翻浆的影响因素进行了详细的分析,提出了具体的治理措施。

基于对冻土区路基冻胀翻浆病害机制的分析,提出了一种综合利用透水土工布、块碎石层和防水土工布的新型防道路冻胀翻浆的路基结构,并通过室内模型试验研究其防冻胀翻浆效果。结果表明:与普通路基相比,不论环境温度最高还是最低时,新型综合防冻胀翻浆路基不但能有效地降低路基内的温度,具有良好的降温效果;而且能大幅度地减小路基内的含水率,并且含水率减小率随着气温周期循环的增加呈线性增大的趋势,这对防止冻胀翻浆病害的发生是有利的;此外,新型综合防冻胀翻浆路基结构有成本低、易于施工等特点,极具工程应用前景。

针对在高海拔地区进行道路施工时,冻土问题一直是施工难点。鉴于此,本文结合笔者工程实践经验,针对冻土地区的两种公路路基病害(冻胀和翻浆)进行深入探讨,同时就该路基病害提出合理有效的解决措施,旨在能为类似工程施工提供参考借鉴。

根据位于青海省109国道橡皮山试验段所观测的温度及水分数据,系统分析了传统砂砾垫层路基与隔水土工膜加碎石垫层路基在外界气候环境作用下,路基内各个观测位置温度与水分的变化以及造成这些变化的原因.比较了两个断面下路基各个观测位置的水分变化率的差异以及造成这些差异的原因,分析了这些差异对路基冻胀翻浆的影响.研究结果表明,在橡皮山地区,不仅仅存在地表水自上而下的迁移,而且在冬季土体负温度梯度和毛细作用还会促使水分自下而上的迁移,因此,相对于传统砂砾垫层路基,隔水土工膜加碎石垫层路基对于预防季节性冻土区路基冻胀翻浆效果更好.