多年凍土地區(qū)公路病害防治技術(shù)指引

1、震后交通根底設(shè)施重建技術(shù)系列指南之八多年凍土地區(qū)公路病害防治技目錄1 總那么 1.2 術(shù)語、符號 1.2.1 術(shù)語 1.2.2 符3.3 凍土和凍土工程中的根本規(guī)定4.4 公路沿線多年凍土勘查 5.4.1 公路沿線多年凍土勘察的根本要求 5.4.2 公路沿線凍土工程地質(zhì)調(diào)查 6.4.3 公路沿線凍土工程地質(zhì)勘探 9.4.4 凍土溫度確實定 1.1.4.5 凍土物理和力學(xué)參數(shù)的測試 1.15 多年凍土地區(qū)公路病害 1.15.1 多年凍土地區(qū)公路病害類型和特征 1.25.2 多年凍土區(qū)公路病害分級 1.45.3 多年凍土區(qū)公路病害調(diào)查 1.75.4 多年凍土地區(qū)公路病害機理 1.96 多年凍土地區(qū)

2、公路病害防治概述 2.46.1 多年凍土地區(qū)公路病害防治的目的和原那么 2. 46.2 防治的內(nèi)容 2.5.6.3 防治的方法 2.5.6.4 防治的五個階段 2.6.6.5 多年凍土區(qū)公路病害防治的標(biāo)準(zhǔn) 2.67 多年凍土地區(qū)公路路基設(shè)計 2.77.1 凍土路基設(shè)計的一般規(guī)定 2.77.2 少冰、多冰凍土地段的路基 2.97.3 高含冰量凍土地段路基 2.97.4 冰錐、凍脹丘地段路基 3.17.5 熱融滑塌地段路基 3.27.6 熱融湖塘地段路基 3.27.7 凍土沼澤沼澤化濕地地段路基 3.37.8 支擋建筑物 3.3.7.9 路基排水 3.4.7.10 取土場、棄土堆 3.5.8 多年

3、凍土地區(qū)公路路基施工 3.69 多年凍土地區(qū)公路病害防治措施 3.79.1 預(yù)防措施一保溫路基 3.89.2 預(yù)防措施二通風(fēng)管路基 4.09.3 預(yù)防措施三低架旱橋 4.29.4 治理措施一遮陽板護坡 4.39.5 治理措施二碎石護坡 4.49.6 病害治理措施的養(yǎng)護 4.61總那么本指南主要根據(jù)青藏公路、214國道等研究較為深入的多年凍土 區(qū)公路的觀測資料分析總結(jié)并結(jié)合仿真分析研究而編制，對于其它多 年凍土區(qū)公路的適用性還需要考慮當(dāng)?shù)貧夂?、凍土環(huán)境的特殊性。本指南主要內(nèi)容為多年凍土區(qū)路基工程方面的病害。10.3本指南涉及多年凍土區(qū)公路路基設(shè)計一般原那么、公路沿線多年 凍土勘察、多年凍土區(qū)公路

4、路基主要病害類型、病害形成機理、多年 凍土區(qū)凍土工程地質(zhì)條件穩(wěn)定性評價、 多年凍土區(qū)公路路基病害防治 對策等方面的內(nèi)容。2術(shù)語、符號2.1術(shù)語多年凍土凍結(jié)狀態(tài)持續(xù)二年或二年以上的土巖。凍結(jié)狀態(tài)下的多年凍 土強度較高，但是由于其內(nèi)部常常含有冰，凍土融化后往往發(fā)生融沉 和融化壓縮變形，強度大大降低，繼而危害上部工程建筑物的穩(wěn)定性。融區(qū)指多年凍土區(qū)內(nèi)由于熱力作用形成的非多年凍土地段。地溫年較差某一深度處地溫在一年中最高與最低溫度的差值一般按一年中最熱月與最冷月的月平均溫度計算。年平均地溫指年溫度較差為零深度處的地溫。年零較差的深度稱為地溫年變 化深度。季節(jié)凍結(jié)層每年寒季凍結(jié)、暖季融化，其年平均低溫高

5、于0C的地表層，其下臥層為非凍結(jié)層或不銜接多年凍土層。季節(jié)融化層每年寒季凍結(jié)、暖季融化，其年平均低溫低于0C的地表層，其下臥層為多年凍土層。多年凍土天然上限天然條件下，多年凍土層頂面的埋藏深度。多年凍土人為上限人為條件影響下，多年凍土層頂面的埋藏深度。對多年凍土地區(qū) 的公路工程而言，路基下人為上限等于路面到路基下多年凍土層頂面 的距離。多年凍土下限指多年凍土層下界面的埋藏深度。銜接多年凍土直接位于季節(jié)融化層之下的多年凍土。不銜接多年凍土季節(jié)凍結(jié)層的凍結(jié)深度淺于天然上限的多年凍土。2.1.12融沉系數(shù)凍土在融化過程中，在自重作用下產(chǎn)生的下沉量與融化前相應(yīng)厚 度之比值。融化壓縮系數(shù)指凍土在融化后，

6、在單位荷載作用下產(chǎn)生的相對壓縮變形量。凍脹率指單位凍結(jié)深度的凍脹量，即在某一凍結(jié)深度范圍內(nèi)的凍脹量與 響應(yīng)的凍結(jié)深度之比值。冰椎多年凍土地區(qū)地下水在寒季流出地表凍結(jié)所形成的冰體。河流中形成的冰椎也叫冰幔。凍土沼澤在多年凍土地區(qū)，由于地表水、地下水的影響，地面長期潮濕，生長喜濕和喜水植物，并有泥炭堆積的山前斜坡或山間洼地 凍脹丘由土的差異凍脹作用所形成的丘狀地形。熱狀熱管樁內(nèi)部采用對流原理制作的汽-液兩相或者單相液體工作的管狀 換熱裝置。融化盤在工程作用下，多年凍結(jié)地基土的一局部發(fā)生融化，形如盤、盆 狀，故稱融化盤。2.1.20 凍土核指在天然地面上的工程填土內(nèi)，殘留或發(fā)育形成的凍土體。不良凍土

7、現(xiàn)象又稱不良冷生現(xiàn)象，指土體的凍結(jié)和融化作用產(chǎn)生的對工程有不 利影響的新形成物及中小型地形，如冰椎、凍脹丘、融凍泥流、熱融 滑坍和熱融湖塘等現(xiàn)象。2.2符號凍土物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)1Wa凍土總含水率% ；2Ic凍土相對含冰率咧；3Iv凍土體積含冰率%；4p凍土天然密度Kg/m3;5訂-凍土骨架密度Kg/m3;6-凍土干密度Kg/m3;7Ip-凍土塑性指數(shù)；8e -凍土孔隙比；90凍土融化下沉系數(shù)% ；10n凍土層的平均凍脹率%11Wu-凍土未凍含水率咧；12Il土的液性指數(shù)。凍土熱學(xué)性質(zhì)指標(biāo)1 f、u 凍土、未凍土導(dǎo)熱系數(shù)W/m K;2 Cf、Cu凍土、未凍土體積熱容量J/m - K；3 Q 凍、

8、融土的相變潛熱J。凍土季節(jié)凍結(jié)、融化層數(shù)1 Ht多年凍土天然上限m；2 叫多年凍土人為上限m；3 Tcp年平均地溫C;3凍土和凍土工程中的根本規(guī)定3.0.1多年凍土具有融化下沉性，根據(jù)土的融化下沉系數(shù)乜的大小，可以劃分為不融沉、弱融沉、融沉、強融沉和融陷五級參見附錄A。多年凍土按含冰類型可分為少冰凍土、多冰凍土、富冰凍土、 飽冰凍土和含土冰層等五類。 其中富冰凍土、飽冰凍土和含土冰層又 統(tǒng)稱為高含冰量凍土。各種含冰類型凍土的判別依據(jù)參見附錄B。高原多年凍土的低溫分區(qū)，按多年凍土年平均氣溫Tep,可分為 以下四類：1多年凍土年平均低溫Tcp _-0.5 C時，屬高溫極不穩(wěn)定凍土區(qū)。2多年凍土年平

9、均低溫-1.5 C蘭TcpV-0.5 C時，屬高溫不穩(wěn)定凍 土區(qū)；3多年凍土年平均低溫-3.0 C乞TcpV-1.5 C時，屬低溫根本穩(wěn)定 凍土區(qū)；4多年凍土年平均低溫TcpV-3.0 C時，屬低溫穩(wěn)定凍土區(qū)。3.0.4多年凍土區(qū)各類工程地基設(shè)計應(yīng)根據(jù)凍土的低溫分區(qū)和工程地 質(zhì)分類進行，并遵循以下設(shè)計原那么：1保護多年凍土的設(shè)計原那么；2延緩多年凍土融化速度的設(shè)計原那么;3破壞多年凍土的設(shè)計原那么。3.0.5在高含冰量的低溫穩(wěn)定區(qū)和低溫根本穩(wěn)定區(qū)應(yīng)采用保護多年凍 土的設(shè)計原那么 高溫不穩(wěn)定區(qū)應(yīng)根據(jù)其使用條件和工程地質(zhì)條件，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟 比選后，確定采用保護多年凍土的設(shè)計原那么或延緩多年凍土融化速

10、度 的設(shè)計原那么。307高溫極不穩(wěn)定區(qū)應(yīng)根據(jù)其使用條件和工程地質(zhì)條件，經(jīng)技術(shù)經(jīng) 濟比選后，確定采用延緩多年凍土融化速度或破壞多年凍土的設(shè)計原 那么，或者采用消弱淺層凍土譬如，低架旱橋等影響的原那么。按破壞多年凍土的設(shè)計原那么，采取預(yù)先融化狀態(tài)設(shè)計時，可按 季節(jié)凍土進行地基設(shè)計。4公路沿線多年凍土勘查對公路沿線多年凍土的了解程度對于待建公路的設(shè)計、施工以及已有公路的病害治理具有重要意義。眾所周知，多年凍土最大的特點就是長期處于負(fù)溫且含有冰，屬 極不穩(wěn)定的復(fù)雜多相體系，其工程性質(zhì)隨溫度、應(yīng)力和水分變化而變 化。對于公路沿線多年凍土特征和分布的詳細(xì)了解，一方面可以使得設(shè)計工作更加合理，另一方面可以促

11、進公路的科學(xué)施工， 同時也有利 于認(rèn)識已有公路病害的形成原因，提出更加有針對性的治理方案和措 施。4.1公路沿線多年凍土勘察的根本要求公路沿線多年凍土勘察就是要為公路的設(shè)計、施工、病害治理提 供完整、詳細(xì)的凍土工程地質(zhì)資料，為到達這一目的，公路沿線的多 年凍土勘察應(yīng)滿足以下要求：1查明表層至少8m以內(nèi)的凍結(jié)與非凍結(jié)松散土層的分布， 或者 基巖面的埋深；2查明表層至少8m以內(nèi)的凍土特征和分布，確定凍土上限與凍 土年平均地溫，了解多年凍土的厚度；3實驗測定凍土的各項物理參數(shù)包括總含水量、含冰量、容重 等；4查明公路沿線的不良凍土工程地質(zhì)現(xiàn)象，即凍脹丘、熱融滑塌、 熱融湖沼、淺埋的厚層地下冰，富含冰

12、的沼澤濕地等的分布特征和形 成規(guī)律；5調(diào)查地下水的分布與埋藏條件、著重查明凍土層上水以液相水 存在的時間、最大的寒水層厚度，凍土層下水的排泄出露帶、涌水量， 水溫及變化動態(tài)；6查明地表水的分布與變化規(guī)律、徑流量、季節(jié)性集水匯水 地段、范圍，對工程可能產(chǎn)生沖刷、侵蝕和融蝕的地段；7查明現(xiàn)有工程各種病害的產(chǎn)生原因與分布， 如道路凍脹隆起翻 漿或熱融湖塘、路肩崩坍、路面路基開裂，涵洞破損、橋墩臺傾斜、 斷裂及房屋凍融變形破壞等。4.2公路沿線凍土工程地質(zhì)調(diào)查工程地質(zhì)調(diào)查通常包括對地面景觀、自然與工程現(xiàn)象及露頭的觀 察、填圖，根底資料的收集和對代表性工點、居民點的訪問。通過公 路沿線的凍土工程地質(zhì)調(diào)查

13、，可以初步確定凍土分布范圍，劃分凍土 工程地質(zhì)類型冰對工程地質(zhì)條件進行初步評價，為全面的勘探、鉆探、 坑探、物探點的布設(shè)定位提供依據(jù)。公路沿線凍土工程地質(zhì)調(diào)查內(nèi)容1收集工作區(qū)水文氣象資料，特別是氣溫、低溫、降水、河 水流量及洪水資料。目前，青藏高原多年凍土區(qū)內(nèi)定點的水文氣象臺 站較少，工作區(qū)內(nèi)上述資料可能處于空白，為滿足設(shè)計工作的需要， 臨時設(shè)點進行一些補充、比照觀測是必要的，這應(yīng)列入工程地質(zhì)調(diào)查 的整體方案中，最好是超前安排。2調(diào)查不良凍土工程地質(zhì)現(xiàn)象，進行相應(yīng)的測繪工作與填圖 工作，對其危害性分別作出判斷，提出防治工程病害方法措施。具體 調(diào)查內(nèi)容包括以下幾個方面： a凍脹丘，分布范圍、規(guī)模

14、大小、類 型、一年生還是多年生、生成發(fā)育過程和消融過程、固定的還是活動 的、補給水源地表水、凍土層上水、凍土層下水、水溫、流量；b、 熱融現(xiàn)象：類型熱融滑坍、熱融塌陷、熱融坍塌、分布的地形條 件、發(fā)生的內(nèi)外部因素地形條件、土質(zhì)與含水條件、自然水流的侵 蝕與流水熱融、植被、地表狀況的認(rèn)為破壞情況、人為挖方、挖掘坡 腳、規(guī)模大小熱融體深度、查過濃度、寬度、熱融體土層性質(zhì)最 大容身、含冰量大小、富含冰土層厚度、熱融速度、開展趨勢初 期、開展期、穩(wěn)定靜止期；C、沼澤濕地：分布的地形條件山間低 洼盆地、山前平緩臺坡和越嶺平臺、規(guī)模大小、積水條件沼澤水 源補給、地表水、地下水、季節(jié)性或常年性、沼澤土質(zhì)類型

15、外表 植被發(fā)育狀況，上部覆蓋是屬草炭類型還是泥炭類型、厚度，最大融 化深度，凍結(jié)層含冰量、厚度；d、厚層地下冰：分布范圍、厚度、 埋深及形成發(fā)育條件。地下水調(diào)查地下水調(diào)查一方面是為評價其可能產(chǎn)生的危害和危害程度提供 可靠依據(jù)，同時也可以尋找供水水源。常年存在的液相地下水特別是 凍土層下水對路基、橋涵工程影響較大，表4-1可以作為初步判斷的 依據(jù)。表4-1凍土層上水與層下水的判斷參考依據(jù)含水層分布位置液相水 存在時間泉水涌水量水溫伴生凍土現(xiàn)象危害性供水意義凍土山前斷裂帶常年較大2L/S 、穩(wěn)定排泄帶每年均大大層下水河谷斷裂帶較大有凍脹丘產(chǎn)生凍土 層上水谷、盆地 河流階地季節(jié)性一般610月較小1L

16、/S 、間歇性不穩(wěn)定偶爾有融凍滑 塌產(chǎn)生一般暖季現(xiàn)有工程建筑物的調(diào)查是凍土工程地質(zhì)調(diào)查的重要內(nèi)容，尤其 是青藏高原多年凍土地區(qū)?，F(xiàn)有工程的一些工程作用與現(xiàn)象可以作為 是否存在多年凍土的指示。對現(xiàn)有工程根底的穩(wěn)定性分析可以幫助判 斷凍土的工程地質(zhì)條件，同時工程的病害與成功案例可以為新的類似 工程直接提供借鑒。青藏高原東部多年凍土區(qū)主要的工程建筑是道路 工程路基與橋涵和居民住房，對這些工程的調(diào)查應(yīng)側(cè)重如下內(nèi)容。路基病害：確定路基基底的凍土工程地質(zhì)類型， 凍結(jié)基底的土層 性質(zhì)與物理性質(zhì)，填土路堤的結(jié)構(gòu)、成分與高度，道路建成運行時間， 道路運行穩(wěn)定性特征及病害特點，病害發(fā)生時間，病害類型，病害原 因。

17、涵洞病害：確定涵洞結(jié)構(gòu)類型，根底埋深、根底土質(zhì)類型與含冰 性質(zhì)，涵洞過水狀況，冰塞現(xiàn)象，涵洞病害情況，涵洞病害的原因分 析。橋墩臺病害：調(diào)查橋墩臺所處的凍土工程地質(zhì)條件土質(zhì)條件、 凍土條件、水文條件，墩臺病害特征等。房屋病害：調(diào)查房屋地基土性質(zhì)，凍土條件，根底類型與根底埋 深，病害特征墻壁熱融沉斷里、屋內(nèi)熱融下沉、凍脹融化差異引 起的墻壁裂縫、傾斜等。假設(shè)是連續(xù)發(fā)生屋內(nèi)及強體下沉現(xiàn)象，一般可以判斷為多年凍土地基。融區(qū)調(diào)查融區(qū)調(diào)查大致分為兩大類，其一是分布于大片連續(xù)多年凍土區(qū)中 的早期融區(qū)，其二是分布于多年凍土下界附近， 近期凍土退化形成的 融區(qū)。前者分布往往成線狀和帶狀，后者為片狀。正確確定融

18、區(qū)有助 于尋找良好的工程地質(zhì)地段，以降低工程造價，確定居民點位置和供 水水源地。在地面調(diào)查階段確定融區(qū)主要的依據(jù)是： 常年徑流或者徑 流期長的大中江河的河槽、河漫灘階地等；地下水活動或直接作為排 泄帶的構(gòu)造斷裂破碎帶，包括山前斷裂、河谷斷裂等，大局部存在融 區(qū)。這種融區(qū)類型除了地形標(biāo)志外，地下水泉常年排泄、寒季冰 椎的產(chǎn)生均可以作為判斷依據(jù)，這是可以進一步通過測定淺層低溫以 判斷其寬度與分布范圍?；顒有蛢雒浨鸲鄶?shù)是因周圍多年凍土作為個 水曾、融區(qū)含水層受季節(jié)凍結(jié)層作用受壓而形成的，據(jù)此不但可 以判斷有穩(wěn)定融區(qū)分布，而且可以判別其周圍有多年凍土存在； 常年 性給水水井，這也是融區(qū)存在的標(biāo)志，如2

19、14過道上的溫泉、黃河沿、 瑪多等地的水井和109國道上不凍泉水井，沱沱河沿水井均具有融區(qū) 的標(biāo)志作用；凍土區(qū)內(nèi)一些居民點，根底穩(wěn)定，多年使用仍完好，一 般多屬融區(qū)；道路工程，隨填土高度較低，但經(jīng)多年運行，路基穩(wěn)定， 極少有病害，這些路段也可能是融區(qū)。425多年凍土的指示標(biāo)志在109國道唐古拉山以北、214國道巴顏喀拉山以北地區(qū)，海拔 在4400m以上的均屬多年凍土分布去，這些地段年平均氣溫一般低 于-3.5C，根據(jù)海拔來判斷這些地段屬多年凍土是容易的。較難識別 的是大山系間的河流、谷盆低洼地以及高山多年凍土分布下界附近的 凍土島，而判別這些凍土島是工圖工程地質(zhì)調(diào)查階段的主要任務(wù)之 一。據(jù)以下

20、標(biāo)志可以初步判斷多年凍土是否存在：1永久性凍脹丘和熱融滑坍、熱融崩塌等不良凍土現(xiàn)象是指 示多年凍土存在的重要標(biāo)志；2每年79月間的道路熱融深翻漿和民房根底多年連續(xù)熱融 下沉等工程病害也是多年凍土存在的重要標(biāo)識。以下現(xiàn)象可以作為凍土是否存在的參考指標(biāo)： 殘留小型凍脹丘群 分布既可能表示凍土已退化消融，同時也往往可能指示有少量凍土島 存在；在普遍較枯燥地段分布相對發(fā)育的“植被島，及山前平緩臺 地，山間低洼的“植被島同時表示此處賦存多年凍土；有些活動性 小凍脹丘分布的沼澤濕地；平緩枯燥地段上的“濕地島在暖季雨后更潮濕等。4.3公路沿線凍土工程地質(zhì)勘探公路沿線凍土工程地質(zhì)勘探應(yīng)在工程地質(zhì)調(diào)查根底上進行

21、，勘探點的布設(shè)應(yīng)堅持點、線、面相結(jié)合，特別是在線路勘探中不搞勘探電 平均布設(shè)。工程地質(zhì)條件單一、簡單的地段，原工作程度較高地段和 有可靠實踐經(jīng)驗可借鑒的地段等可以減少勘探點和勘探工作量。在下列地段那么應(yīng)增大勘探密度、增加勘探工作量：厚層地下冰地段、沼澤 濕地發(fā)育地段、低填淺挖地段、島狀凍土分布地段、融區(qū)與凍土過渡 地段、典型工點和重點工程地段。凍土工程地質(zhì)勘探應(yīng)采用綜合勘探 技術(shù)手段，特別要重視高技術(shù)的應(yīng)用，以鉆探為主導(dǎo)，以坑探為補充， 以物探為聯(lián)系及擴充，統(tǒng)一布置，互為一體。工程地質(zhì)鉆探通過鉆探工作要確定土巖特別是松散土層的組成成分、厚度及物理性質(zhì)，凍土的組成成分、含冰特征與含冰量，凍結(jié)松散

22、層厚度，天 然凍土上限、天然最大融化上限，為凍土物理、熱物理和力學(xué)參數(shù)測 定提供樣品，為凍土地溫測量凍土年平均地溫等提供測孔。1鉆孔布置公路路基工程平均每公里 5個以上鉆孔，一般地段250m 個， 簡單地段300m 一個，復(fù)雜地段100m 一個。挖方地段一般必須打孔。 路基鉆孔深度一般不得小于8m。2鉆進與米樣凍土鉆孔直徑一般要求89mm以上，通常采用干鉆，以低鉆速、 小進尺、多提鉆來提高巖芯采取率和凍土樣。3巖芯的觀察與編錄對巖芯的觀察與編錄除了要完成普通的編錄以外，還要對凍土特征做詳細(xì)描述，譬如凍土的含冰類型參見附錄B、凍土的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造參看附錄C,同時還要對凍土的融沉性進行現(xiàn)場初判參見 附

23、錄D 。對少、多冰凍土巖芯和被鉆探嚴(yán)重擾動的巖芯在鉆進速 度較慢的碎石土地段，巖芯可能由于長時間的被摩擦而融化而言， 判斷巖芯是否凍結(jié)比擬困難。因此，要仔細(xì)觀察巖芯中殘留的微量冰 屑、冰晶花，可以借助放大鏡觀察；觀察凍融巖芯分界深度即鉆探 時的融化深度，觀察分析凍土上限位置和多年凍土含冰分布規(guī)律。 在大局部情況下，由于鉆探工作并非在到達最大融化深度時進行，因此往往不能夠通過巖芯的凍融界面來判斷上限， 此時經(jīng)常采用的一個 方法是觀察巖芯中含冰量的變化，在含冰量變化顯著的位置可能就表 明此處就是上限。準(zhǔn)確的上限確定依靠測溫資料、結(jié)合地表、土質(zhì)、 含水量、氣候等因素綜合判別給出。4鉆探取樣鉆孔樣品含

24、水量與容重分析試驗一般要在現(xiàn)場完成，有孔必做。 在凍土上限之上，一般取樣間隔不得大于0.5m,在凍土上限附近±.5m取樣點距不得大于0.25m,在多年凍土層內(nèi)點距一般為0.3 0.4m。假設(shè)含水量與容重在垂向空間上分布較均勻，可以用“點取法， 假設(shè)分布不均勻，最好用刻槽平均取樣。供測定熱血參數(shù)的樣品，一般 不得少于2Kg,而供測定凍土力學(xué)參數(shù)的樣品，一般不得少于10Kg, 最好在15Kg以上，因此靠一鉆孔采樣往往滿足不了要求，而需要采 用多個鉆孔聯(lián)合取樣。對于道路工程熱物理、力學(xué)參數(shù)試驗僅要求取 代表性土樣進行試驗，對道路工程每百公里取 34個試樣。工程地質(zhì)坑探坑探可以作為勘探點網(wǎng)的

25、一個重要組成局部，布置于兩鉆孔間以增加勘探密度，也可用作鉆孔的補充，彌補鉆孔取樣的缺乏，為觀察 凍土提供直觀樣品；坑探也是判斷多年凍土上限的重要手段?？犹缴疃纫话阋^凍土上限以下 0.51.0m，細(xì)顆粒土坑探還可以配合釬 探，擴大深度?？犹酱笮∫话銥?.81.0 X 1.21.5 m,上寬 下窄。高原地區(qū)的旱天最適合探坑挖掘。 為防止凍土層上水或雨雪水 深入探坑，應(yīng)快速施工，當(dāng)日開工，當(dāng)日完成，并做好編錄、取樣和 回填工作。地球物理勘探地球物理勘探方法具有輕便、快捷的優(yōu)點，結(jié)合鉆探、坑探等資 料可以把有限的點狀地質(zhì)資料推廣至線狀甚至面狀的資料，大大提高了多年凍土勘探的地質(zhì)信息含量。 根據(jù)目前

26、的技術(shù)開展?fàn)顩r，我國的 多年凍土物探主要采用探地雷達來完成， 尤其是僅10a來，探地雷達 已成為青藏高原多年凍土區(qū)和我國東北多年凍土區(qū)凍土探測的得力 技術(shù)手段。借助于鉆探、坑探等常規(guī)探測方法，雷達探測可以確定多年凍土 的分布界限以及多年凍土的上限，同時在局部路段也可以確定凍結(jié)松 散層厚度和基巖埋深。在公路工程中，雷達勘測通常采用每公里500個測點，在復(fù)雜路段測點要加密至每米至少1個測點。在進行公路縱 向地質(zhì)雷達勘測時，探測深度一般在10m16m之間；在橫向探測時， 主要用來尋找上限的位置，探測深度一般選擇 8m左右。使用探地雷 達進行公路沿線凍土勘測的最正確時間在 910月，此時季節(jié)融化深度

27、一般都到達上限位置，有利于通過雷達波尋找上限。探地雷達同其它物探設(shè)備一樣，除了要結(jié)合鉆探、坑探資料以外， 沿線地形、地貌、地物、植被、路況等信息的記錄，對于探地雷達資 料的解譯也是必不可少的。4.4凍土溫度確實定確定凍土溫度就是要確定多年凍土的年平均地溫，在有些情況下 還要開展一些輔助觀測，譬如地中熱流觀測以及地面熱量平衡綜合觀 測等，這些資料在室內(nèi)實驗中一般是無法確定的， 需要通過現(xiàn)場觀測 來獲得。凍土地溫觀測要提供可靠的溫度場變化，而且要確定一批凍土特 征參數(shù)，主要有地面解凍與凍結(jié)的起始時間、 凍土上部融化層年最大 融化深度出現(xiàn)時間、凍土上限深度、融化層完全凍結(jié)的時間、持力層 的年最高和年

28、最低地溫及出現(xiàn)時間、凍土溫度的年變化深度、凍土年 平均地溫以及凍土的地溫梯度和變化趨勢等。 要取得大局部的地溫指 標(biāo)，鉆孔深度一般要深于15m，最好能穿過多年凍土層或更深。熱敏 電阻由于測溫精度高、體積小，往往是多年凍土地區(qū)現(xiàn)場測溫的首選。 埋設(shè)探頭的方式有兩種，一種是固定預(yù)埋于地下，這樣可以較準(zhǔn)確的 測定地溫；另一種是活動式的，即在需要測溫的位置，預(yù)埋測溫管鋼 管或者工程塑料管，在需要測溫的時間把測溫探頭放入。后一種方 法可以減少測溫設(shè)施被破壞的可能性，而且易于修復(fù)和更換傳感器， 有利于長期、反復(fù)使用，其缺點就是管內(nèi)可能存在對流，影響測溫的 精度。4.5凍土物理和力學(xué)參數(shù)的測試公路工程中的凍

29、土工程地質(zhì)勘察不但有常規(guī)試驗工程， 而且有相 當(dāng)數(shù)量的凍土專項試驗，這些試驗有一局部是在室內(nèi)完成的， 譬如顆 粒分析、未凍水含量等。多年凍土的參數(shù)測試主要側(cè)重于凍土的熱學(xué)參數(shù)、融化變形指標(biāo) 以及局部力學(xué)參數(shù)。凍土的根本熱物理參數(shù)包括導(dǎo)熱系數(shù)、 熱容量和 導(dǎo)溫系數(shù)，這三個參數(shù)是凍土熱工計算的常用根本指標(biāo)， 在現(xiàn)場工程 勘察中很難直接獲得，常常要在試驗室內(nèi)來測定。導(dǎo)熱系數(shù)在室內(nèi)多 用穩(wěn)定狀態(tài)熱流計法測定，現(xiàn)場多用不穩(wěn)定態(tài)探針法測定精度較 低，熱容量采用量熱法來測定，而導(dǎo)溫系數(shù)用正規(guī)狀態(tài)法測定。由 于這些參數(shù)的測定需要的工作量較大， 在實際應(yīng)用過程中，常常采用 查表法。一般情況下，常見土類的熱學(xué)參數(shù)

30、可以從附錄I中查得。凍土的融化壓縮系數(shù)和融沉系數(shù)常常用來表達凍土的融化變形性質(zhì)，這兩個指標(biāo)分別參見附錄 E和A。在多年凍土公路路基工程中，往往還 需要知道凍土的容許承載力。但是由于這個指標(biāo)的測定非常復(fù)雜， 再 加上凍土結(jié)構(gòu)的變異性較強，經(jīng)常采用經(jīng)驗值參見附錄F。5多年凍土地區(qū)公路病害5.1多年凍土地區(qū)公路病害類型和特征根據(jù)對青藏公路、214國道、新藏公路、青海省其它多年凍土地 區(qū)公路和東北多年凍土地區(qū)公路病害的調(diào)查和分析，多年凍土地區(qū)公 路的病害主要是由于多年凍土的融化和季節(jié)活動層的凍融變化所引 起，譬如路基沉陷病害、道路翻漿、路面不均勻凍脹等；另外，在多 年凍土地區(qū)由于氣候嚴(yán)寒，一些局部的冰

31、凍病害也時常發(fā)生， 譬如涎 流冰、冰椎、凍脹丘等。路基沉陷病害路基熱融沉陷病害是多年凍土地區(qū)最主要的病害類型，是多年凍 土地區(qū)和季節(jié)凍土區(qū)、非凍土地區(qū)公路病害最根本的差異。 路基縱向 的不均勻沉陷可以產(chǎn)生波浪病害，而橫向的不均勻沉陷又可以誘發(fā)路 基縱向裂縫。在高含冰量的多年凍土區(qū)，尤其是在采用瀝青路面的路 段，往往由于凍土保護措施不夠，路基下的多年凍土發(fā)生融化，最終 導(dǎo)致路面波浪病害；在陰陽坡差異顯著的多年凍土路段， 同樣由于路 基兩側(cè)下部凍土的不均勻融化，結(jié)果導(dǎo)致路基內(nèi)部和路面出現(xiàn)縱向裂 縫。無論路面波浪，還是路基縱向裂縫，都嚴(yán)重降低了公路的行車能 力和行車平安性。在發(fā)生路基熱融沉陷的路段，

32、其路面病害率均顯著 高于其它路段，更高于季節(jié)凍土區(qū)和非凍土區(qū)的路面病害率。多年凍土地區(qū)的路基沉陷病害幾乎全部發(fā)生在高含冰量路段，采用瀝青路面公路的沉陷病害要比淺色混凝土或者砂礫路面公路的沉 陷病害嚴(yán)重。除了多年凍土的含冰量對公路沉陷病害有決定作用以 外，多年凍土的年平均地溫也對路基沉陷變形量有重要影響。在不穩(wěn)定和極不穩(wěn)定多年凍土區(qū)，公路沉陷病害的發(fā)生率要大大高于根本穩(wěn) 定和穩(wěn)定帶。另外，多年凍土地區(qū)的路基沉陷病害在每年的 10月份, 即凍土到達最大融化深度時，沉陷病害最嚴(yán)重。隨著寒季的到來，活 動層回凍，基土凍脹，路基沉陷變形減小。因此，多年凍土地區(qū)的路 基沉陷變形具有年度周期變化的特點。翻漿

33、和不均勻凍脹公路翻漿就是指路面下的高含水量墊層材料泥漿，在行車荷載作用下被從路面擠出的一種現(xiàn)象，是公路病害的一個主要表現(xiàn)形 式。雖然翻漿病害在多年凍土區(qū)、季節(jié)凍土區(qū)和非凍土區(qū)都有出現(xiàn)， 但是寒冷地區(qū)的翻漿具有自己的特征。在季節(jié)凍土地區(qū)，公路發(fā)生翻漿病害以前，路面凍脹現(xiàn)象比擬明 顯；其次，季節(jié)凍土區(qū)的公路翻漿病害多發(fā)生在春季，多是路面下的 高含冰量基層材料融化所致。多年凍土區(qū)的翻漿病害特征與季節(jié)凍土區(qū)既有上面的相似之處，也有不同點。在多年凍土地區(qū)，經(jīng)?？梢钥吹焦吩谇锛具€發(fā)生翻漿 現(xiàn)象。如果說季節(jié)凍土區(qū)春季的翻漿是淺層翻漿， 是由基層材料引起， 那么多年凍土地區(qū)的秋季翻漿那么可以說是深層翻漿，是

34、由天然基底中的高含冰量凍土融化所引起。其它類病害在多年凍土地區(qū)，由于地形的影響，地表徑流和地下徑流往往會 給公路的穩(wěn)定性帶來可能無法預(yù)料的危害。在這些類型的病害中，涎 流冰和凍脹丘是其中發(fā)病率較高的二種病害類型。1涎流冰涎流冰又叫冰椎，是地下水溢出地表而形成的冰體。 涎流冰多形 成于山前坡地，由于公路從山前穿過，阻擋了地下水的流通，隨著水 頭壓力的增加，在地表的薄弱處將溢出水流。在寒冷氣候條件下，溢 出的水凍結(jié)成冰，即為涎流冰。涎流冰多為凍結(jié)層上水凍結(jié)所致，絕 大局部都是季節(jié)性的。在寒季形成，在暖季消融。涎流冰多是由于地下水通道受到公路工程的影響所致。因此，如果在修建公路的同時，沒有在可能出現(xiàn)

35、地下水徑流的位置設(shè)置好排水 通道，往往會在公路的上坡側(cè)形成涎流冰。當(dāng)涎流冰的規(guī)模較大時， 涎流冰可能會漫到公路路面，嚴(yán)重影響行車；即使涎流冰的規(guī)模不大， 也會由于凍融變化，對公路路基的穩(wěn)定性構(gòu)成威脅。圖 5-1為青海省 X411公路K67+820附近的涎流冰。該涎流冰在融化后，已經(jīng)在公路 的坡腳形成積水。圖5-1青海省X411公路K67+820附近的涎流冰2凍脹丘與涎流冰類似，凍脹丘也是在承壓水的作用下形成的。當(dāng)?shù)叵聫搅鞯耐ǖ酪蚰撤N原因地下水出口凍結(jié)或者是新修建筑物被阻擋以后，如果地表土層已經(jīng)發(fā)生凍結(jié)或者表土層較厚，地下水無法溢出地表，將在地下發(fā)生凍結(jié)。在外來水源的補給作用下，地下冰體不斷增

36、厚，當(dāng)?shù)叵驴臻g被冰體充滿后，地表將在凍脹作用下向上隆起，形成 凍脹丘。凍脹丘按其存在的時間分為季節(jié)性凍脹丘和多年生凍脹丘。凍脹丘對公路的危害表達在它的聚水作用。對于季節(jié)性凍脹丘， 暖季的融水會危及路基的穩(wěn)定；對于多年生凍脹丘，由于凍脹丘年復(fù) 一年的增長，表土所承受的拉應(yīng)力越來越大，凍脹丘將開裂，水流溢 出侵蝕路基。在青藏公路多年凍土段，甚至還曾經(jīng)發(fā)生過凍脹丘爆炸， 地下水噴涌而出的例子。在有些情況下，凍脹丘甚至可能就發(fā)生在路 基的下部，直接危害路基的穩(wěn)定和行車平安。圖5-2為青海省X411公路K120左右路基左側(cè)上坡出現(xiàn)的凍脹丘。凍脹丘的丘底直徑大約在15m左右，外表已經(jīng)開裂，表土層下 30c

37、m左右可見厚層地下冰， 由于調(diào)查時間正處在寒季末，尚沒有出現(xiàn)冰融水溢的現(xiàn)象。圖5-2為青海省X411公路K120路基左側(cè)上坡出現(xiàn)的凍脹丘5.2多年凍土區(qū)公路病害分級路面病害是路基上各種病害的綜合反映，也是評價多年凍土地區(qū) 公路病害狀況的根本依據(jù)。但是，對于不同的路面而言，病害的表現(xiàn) 方式差異較大。要準(zhǔn)確評價路面的病害程度，就需要按照不同的路面 形式來評價路面和路基的狀況。 根據(jù)多年凍土地區(qū)的公路實踐，以及 未來公路等級不斷提高的趨勢，下面就分別以瀝青路面和水泥混凝土路面來劃分多年凍土地區(qū)公路病害的等級。瀝青路面瀝青路面的破損可以分為裂縫類、 松散類、變形類及其它類等四 大類。1裂縫類病害包括龜

38、裂、不規(guī)那么裂縫、縱向裂縫和橫向裂縫 四種。當(dāng)龜裂局限于輪跡帶，伴隨車轍發(fā)生時，往往是路面基層不良 或者底基層軟弱所致；否那么，如果龜裂既不局限于輪跡帶，也不伴隨 車轍發(fā)生時，那么往往是由于路面施工的缺點引起。 不規(guī)那么裂縫主要是 由溫度變形或者穩(wěn)定層的反射裂紋引起。 在涵洞、橋梁等結(jié)構(gòu)物與普 通路基的結(jié)合部位，橫向裂縫常常出現(xiàn)，此外，在施工接縫處也易于出現(xiàn)橫向裂縫。除了結(jié)構(gòu)上造成的橫向裂縫以外，溫度應(yīng)力和穩(wěn)定基 層的反射也經(jīng)常是路面橫向裂縫的產(chǎn)生原因。瀝青路面的縱向裂縫， 其形成原因比擬復(fù)雜。輪跡帶的短縱向裂紋往往是疲勞裂縫的開始， 由于結(jié)合料老化，此種裂縫總是開始于瀝青路面層的上部； 長的

39、縱向 裂紋往往是路基變形引起的，并且易于在裂縫處形成屬性臺階。此外, 溫度應(yīng)力也會引起縱向裂縫，但是這種裂縫的寬度較小，裂縫深度也 很淺。從以上分析可見，瀝青路面的四種裂縫中，只有長的縱向裂縫才 可能是由于路基變形引起。瀝青路面下多年凍土的融化變形是多年凍 土地區(qū)路基變形的主要原因，自然也就是瀝青路面長縱向裂縫形成的 原因。因此，多年凍土地區(qū)瀝青路面長縱向裂縫的合理分級是評價多 年凍土對瀝青路面裂縫類病害影響的根底。 為了全面評估多年凍土地 區(qū)瀝青路面的裂縫病害，三種主要裂縫的劃分指標(biāo)參見表5-1。2多年凍土地區(qū)的松散類病害主要包括坑槽、啃邊和松散。 坑槽是結(jié)構(gòu)性破壞，既包括面層，也包括基層坑

40、洞，通常是由于水從 開裂的外表滲入基層，基層軟弱而至。如果不能及時修補，坑洞在行車荷載和雨水作用下將進一步擴大， 從而對行車平安構(gòu)成威脅?？羞?是指路面邊緣有10cm以上的范圍發(fā)生破碎脫落，多是由于路肩部位 路基填料壓實缺乏所致。松散是指細(xì)集料和粗集料失去嵌鎖力，在長 期行車荷載等作用下發(fā)生的一種老化現(xiàn)象?？梢?，多年凍土地區(qū)的松 散類病害與多年凍土沒有直接關(guān)系，因此，此處并不對其進行病害分 級。表5-1公路瀝青路面裂縫病害分級破損類型分級外觀描述分級指標(biāo)計量單位輕初期龜裂，縫細(xì)、無散落，裂區(qū)無變形塊度:2050cm2 m龜中裂塊明顯，縫較寬，無或輕散洛或輕度變形塊度:<20cm2 m裂重

41、裂塊破碎，縫寬，散落重，變形明顯，急待 修理塊度:<20cm2 m縱 裂輕縫壁無散落或輕微散落，無或少支縫縫寬： 25mm2 m中縫壁可見散落，有支縫25mn250mm重縫壁散落重，支縫多縫寬:>250mm2 m橫輕縫壁無散落或輕微散落，無或少支縫縫寬:< 5mm2 m裂重縫壁散落多，支縫多縫寬:>5mm2 m(3) 變形類病害包括沉陷、車轍、搓板、波浪等 4種類型的病 害。車轍是由荷載引起的變形，表現(xiàn)為輪跡帶上的縱向凹陷。形成此 種類型的病害可能有三種原因：一是行車荷載超過了設(shè)計荷載，二是 瀝青路面面層材料不良或者厚度缺乏， 三是基層或者底基層材料不良 或者壓實度缺乏

42、。搓板與波浪都表現(xiàn)為路面連續(xù)起伏，只是兩者的波 長不同。搓板的波長較短，主要由基層和底基層或者上路床軟弱所致， 多發(fā)生于季節(jié)凍土區(qū)，在多年凍土區(qū)也有出現(xiàn)，受秋季降雨和地下水 位的影響較大；波浪的波長較長，主要是由于下路床、天然基底軟弱 或者多年凍土融化所致，常發(fā)生于多年凍土地區(qū)，多年凍土融化是此 類病害的主要原因。除了波浪以外，沉陷病害顯然也是多年凍土地區(qū) 的典型病害，對這兩種病害的劃分標(biāo)準(zhǔn)參見表 5-2。表5-2公路瀝青路面變形病害分級破損類型分級外觀描述分級指標(biāo)計量單位、iT沉陷輕深度淺，行車無明顯不適感深度： 100mmm中深度較大，行車不適100m250mmm重深度深，行車明顯顛簸不適

43、深度:>250mm2 m波輕波峰波谷咼差小咼差：w 25mm2m浪重波峰波谷咼差大咼差：25mm2 m瀝青路面其它類病害包括泛油、磨光、修補病害、凍脹和翻漿， 除了凍脹和翻漿與多年凍土地區(qū)的嚴(yán)寒氣候有一定關(guān)系之外，前三種病害與多年凍土沒有明顯聯(lián)系，此處不再對上述5種類型病害再做病 害分級。522混凝土路面目前，混凝土路面在我國的凍土工程實踐中還比擬少，僅有局部試驗路段，借鑒瀝青路面中關(guān)于病害類型與多年凍土關(guān)系的分析，初步用混凝土路面的裂縫病害、 斷裂板病害、豎向位移類病害和錯臺病 害來評估多年凍土地區(qū)混凝土路面的病害程度，根據(jù)?公路水泥混凝 土路面養(yǎng)護技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)?(JTJ 073.1-20

44、01),對上述幾種病害做出如下 分級：(1) 裂縫病害按裂縫縫隙邊緣碎裂程度和縫隙寬度，裂縫病害可以劃分為下面 3個輕重程度：a輕微一一縫隙邊緣無碎裂或錯臺的細(xì)裂縫，縫隙 寬度小于3mm;或者，填縫良好、邊緣無碎裂或錯臺的裂縫。b、中等一一縫隙邊緣中等碎裂或錯臺小于 10mm的裂縫，且縫隙寬度小于 15mm。c、嚴(yán)重一一縫隙邊緣嚴(yán)重碎裂或錯臺大于 10mm，且縫隙寬 度大于15mm。(2) 交叉裂縫和斷板按裂縫等級和板斷裂的塊數(shù)可以劃分為以下 3個輕重程度等級。 a、輕微板被輕微裂縫分割成 23塊；b、中等板被中等裂 縫分割成34塊，或被輕微裂縫分割成4塊以上；c、嚴(yán)重一一板被 嚴(yán)重裂縫分割成

45、45塊，或被中等裂縫分割成5塊以上。(3) 水泥混凝土面層的豎向位移類病害包括沉陷和脹起，按其對行車的影響可分為以下 3個輕重程度等級。a輕微一一車輛以限 速駛過時僅引起無不舒適感的輕微跳動；b、中等一一車輛駛過時產(chǎn)生不舒適感的較大跳動；c、嚴(yán)重一一車輛駛過時產(chǎn)生過大的跳動， 引起嚴(yán)重不舒適或不平安。(4) 錯臺病害，按相鄰板邊緣的高差大小可分為 3個輕重程度 等級。a輕微錯臺量小于5mm； b、中等錯臺量510mm； c、嚴(yán)重 錯臺量大于 10mm。5.3多年凍土區(qū)公路病害調(diào)查多年凍土地區(qū)公路病害調(diào)查的目的是為病害防止提供根本資料， 對多年凍土區(qū)公路病害調(diào)查的程度和結(jié)果直接關(guān)系著病害防治措施

46、 是否得當(dāng)、治理工作能否成功。多年凍土地區(qū)公路病害調(diào)查的目的在 于查清病害的狀況、特征和開展趨勢，病害的發(fā)生原因，以便正確的 評價多年凍土區(qū)公路病害，為病害治理提出合理的治理依據(jù)和治理措 施。多年凍土區(qū)公路病害狀況調(diào)查多年凍土區(qū)公路病害狀況調(diào)查是為了確定病害防治的方案并為 可能到來的維修提供依據(jù)，對重點病害類型和病害路段應(yīng)長期觀察， 研究其變化規(guī)律，分析路面產(chǎn)生病害的可能原因，擬定處治方案。由 于不同路面的病害表現(xiàn)形式有所不同，因此病害調(diào)查的內(nèi)容也有所不 同，下面以瀝青路面和混凝土路面為例， 給出這兩種路面的病害調(diào)查 方法和調(diào)查內(nèi)容。1瀝青路面瀝青路面病害調(diào)查的內(nèi)容包括裂縫、沉陷、搓板、波浪和

47、翻漿。 仔細(xì)查看路面上存在的病害狀況，正確區(qū)分病害類型和嚴(yán)重程度按 5.1節(jié)的規(guī)定確定，記入瀝青路面損壞狀況調(diào)查表，準(zhǔn)確至平方米， 不規(guī)那么形狀的損壞面積計算時先按當(dāng)量面積計算， 然后根據(jù)破損程度 乘上系數(shù)確定，評價段次按100m設(shè)定，每張表為一個路段的實測記 錄，記錄表格見附錄G。對于單條裂縫，其損壞面積按裂縫長度乘以 0.2m計算。對于波浪、搓板、沉陷類型的破壞，可用三米直尺測其 最大垂直變形，以確定其嚴(yán)重程度。2水泥混凝土路面水泥混凝土路面病害狀況以病害類別5.2節(jié)中提到的四類病害、輕重程度和出現(xiàn)的范圍或密度三項屬性表征。各種病害的定義 和輕重程度分級，按5.2節(jié)的規(guī)定確定。各種病害和輕

48、重程度出現(xiàn)的 范圍或密度，以調(diào)查路段或字路段內(nèi)出現(xiàn)該種病害和輕重程度等 級的混凝土板塊數(shù)占該路段或子路段板塊總數(shù)的百分率計。同一 板塊內(nèi)存在多種病害或輕重程度等級時， 以最顯著的種類或最重的程 度計入系數(shù)。調(diào)查工作采用目測和儀器量測方法。 混凝土路面的病害 調(diào)查表參見附錄H。532多年凍土區(qū)公路病害背景調(diào)查多年凍土區(qū)公路病害調(diào)查的主要內(nèi)容包括病害路段的病害路段 的自然地理條件、地表植被、工程地質(zhì)條件、病害路段的水文條件、 病害路段的公路特征、發(fā)生病害的公路的使用狀況等 6個方面。多年凍土地區(qū)公路病害路段的自然地理背景調(diào)查主要涉及地形、 地貌。地形形態(tài)是地球內(nèi)外力作用的結(jié)果，由各種地形組合構(gòu)成的

49、層次結(jié)構(gòu)便是地貌，如夷平面、分水嶺、坡地、沖溝、階地、河床，等 等。各種地形形態(tài)和地貌結(jié)構(gòu)都有三度空間的延伸比方長、寬、高， 也有時間上演變的特點，譬如熱融滑塌等。以上這些信息對于病害的 分析有重要作用，都需要給予記錄。在多年凍土地區(qū)，地表植被往往是多年凍土是否發(fā)育的指示器。 如果公路兩側(cè)天然地表處植被發(fā)育、 地表潮濕，那么該路段極有可能是 多年凍土的發(fā)育區(qū)。在公路病害尤其是沉陷、波浪或者縱向裂縫病害經(jīng)常發(fā)生的路 段，那么往往說明此處多年凍土發(fā)育。這時需要搜集該路段以往的工程 地質(zhì)勘察資料，詳細(xì)了解該路段的多年凍土特征，包括多年凍土年平 均地溫、凍土含冰類型、上限位置等。如果以前的勘察資料缺乏

50、或者 不夠詳細(xì)，還可以在此路段做進一步的鉆探、坑探或其它物探，以查 明其凍土工程地質(zhì)條件。除了地質(zhì)條件對多年凍土地區(qū)公路路基的穩(wěn)定性有嚴(yán)重影響之 外，水文條件的影響也不容無視，很多多年凍土地區(qū)的公路病害都是 由于對地下水或者地表水的重視不夠， 或者處理措施不當(dāng)而導(dǎo)致公路 病害。病害路段的水文調(diào)查包括年降雨量或降雪量、河流、泉水、 地形，以及多年凍土地區(qū)所特有的冰椎涎流冰、凍脹丘等。病害路段的公路特征包括公路的路面形式、斷面形狀、路基填料 類型、路基結(jié)構(gòu)類型、公路的走向、路基左右邊坡坡腳的排水設(shè)施、 路基左右邊坡的防護措施，等等。多年凍土地區(qū)的路面形式包括砂礫 路面、瀝青路面和混凝土路面，這三種

51、路面對路基下多年凍土擾動的 程度從大到小依次是瀝青路面、 混凝土路面和砂礫路面；斷面的形狀 是指路基橫斷面的設(shè)計參數(shù)，路基是挖方路基還是填方路基，路基的 高度等；路基填料類型對道路的凍脹和翻漿病害影響較大，對沉陷病害沒有明顯作用，純潔的粗顆粒填料有助于防治翻漿和凍脹病害，粉質(zhì)路基填土最不利；路基結(jié)構(gòu)類型是多年凍土地區(qū)修筑公路所要考慮 的因素之一，分為普通填土路基和特殊結(jié)構(gòu)路基，譬如拋石護坡路基、 碎石路基、保溫板路基、通風(fēng)路基等，這些路基結(jié)構(gòu)都有利于保護凍 土或者延緩凍土退化；公路的走向?qū)Χ嗄陜鐾恋貐^(qū)的陰陽坡病害影響 較為顯著，東西走向的路基最有可能導(dǎo)致陰陽坡病害， 南北走向路基 有利于路基下

52、溫度場的對稱；左右邊坡的護坡措施和坡腳排水措施對 于公路邊坡的防護和路基溫度場、 結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定都具有重要意義，青藏 公路上很多路段的病害就是與公路邊溝排水不良、邊坡積水有關(guān)，甚至在局部路段形成了熱融湖塘。在多年凍土地區(qū)，上述因素都會對公 路病害產(chǎn)生影響，都需要記入公路病害調(diào)查檔案中。5.4多年凍土地區(qū)公路病害機理根據(jù)分報告一中關(guān)于多年凍土地區(qū)公路病害分析一章的結(jié)論，路基沉陷病害不但大大增加了多年凍土地區(qū)公路路面的病害率，也誘發(fā)了波浪、路基縱向裂縫病害，是多年凍土地區(qū)嚴(yán)重影響公路行車能力 的主要公路病害類型，也是多年凍土地區(qū)公路病害和季節(jié)凍土地區(qū)以 及普通非冰凍地區(qū)公路病害之間最顯著的差異。因此，

53、多年凍土地區(qū)公路沉陷病害機理和形成原因的分析是本節(jié)討論的重點，也是公路病 害防治的主要對象。在最近幾年，路基縱向裂縫病害在青藏公路上的發(fā)病率也在不斷增加，作為多年凍土區(qū)公路病害的一個新的開展趨 勢，此處也將對其展開論述。多年凍土區(qū)公路沉陷病害作為多年凍土地區(qū)公路病害中最典型的一種病害類型，公路沉陷 病害與多年凍土的特征有著密切的關(guān)系。根據(jù)在沉陷病害率達 18.86%的青藏公路多年凍土段的病害調(diào)查結(jié)果， 路基沉陷病害與多年 凍土含冰量的關(guān)系較好，與多年凍土地溫的關(guān)系一般。從沉陷病害的 敏感性分析結(jié)果來看，路基沉陷病害對凍土含冰量的敏感度最高， 對 凍土地溫的敏感性一般，但是仍比路面病害對地溫的敏

54、感度高很多。青藏高原多年凍土地區(qū)公路路基地溫、變形實測資料證實，在 工程作用和氣候變暖雙重作用下，路基下多年凍土普遍存在著上限 下降和地溫升高等特征的退化，從而產(chǎn)生了以融沉為主的公路路基 病害圖5-3 。根據(jù)分報告二中對不同年平均氣溫條件下不同含水 量凍土的融化速率表和沉降速率的數(shù)值模擬，結(jié)果說明，路基下伏 凍土的融化速率隨著凍土總含水量的增加明顯降低，隨著年平均地 溫和氣溫的降低而減小。路基下伏凍土的融化速率和路基高度的相 關(guān)關(guān)系不大。路基下伏凍土的融沉速率隨著凍土含水量的增加而顯 著增加，隨著年平均氣溫和地溫的降低而線性降低。路基下伏凍土 的融化沉降變形，導(dǎo)致路基發(fā)生很大的變形，從而誘發(fā)路

55、基路面產(chǎn) 生較大的應(yīng)力集中，導(dǎo)致路基和路面發(fā)生破壞。圖5-3 214國道K446附近的波浪多年凍土區(qū)公路縱向裂縫病害在青藏公路一期整治結(jié)束以后，路基縱向裂縫大大增加，比八五 改建期間高出約3倍，縱向裂縫病害總里程達35Km，占一期整治工 程的11.7%。2001年中交一院的調(diào)查那么說明，縱向裂縫病害在整個青藏公路多年凍土段已經(jīng)到達17.6%，路基最大裂縫寬度到達0.5m,成為路基病害的主要表現(xiàn)形式之一。針對這一問題，分報告一 和分報告二中的局部章節(jié)對多年凍土段路基縱向裂縫病害的發(fā)育規(guī) 律和形成機制進行了分析。根據(jù)對青藏公路路基縱向裂縫病害的分析，此種類型病害與多年 凍土的路基高度和道路走向具有較好關(guān)系。在多年凍土地區(qū)，隨著路基高度的增加，路基縱向裂縫病害率不斷增加，當(dāng)路基高度大于3m以后，縱向裂縫病害率高達36.62%,而低于1m以下的低路基無一例 縱向裂縫病害發(fā)生圖5-4。36.623530%率害病5 0 5 02 2 1117.2411.060.0001m12m23m>3m路基高度圖5-4路基縱向裂縫病害與路基咼度對發(fā)生縱向裂縫病害路段走向的分析，那么是從路基左右邊坡所接 受的太陽輻射差異角度進行的。由于公路的走向不同，路基左右邊坡 接受的輻射量不同?？紤]到輻射與地表溫度、下伏多年凍土溫度變化 之間的正相關(guān)關(guān)系，左右坡面接受到的輻射差異越大