高原冻土高原季节性冻土地区公路的养护与管理措施

1、高原冻土高原季节性冻土地区公路的养护与管理措施摘要:我国冻土地区分布广泛,冻土对交通设施破坏作用比较严重。高原特殊 的气候条件和季节性冻土对高原公路的养护管理负面影响也比较大。本文从分析季 节性冻土的原理和危害入手，阐述了冻土区公路养护和管理的原则，并对做好季节性 冻土区公路的养护和管理浅谈了自己的一些看法。关键词：高原季节性冻土公路养护与管理全球冻土的分布面积约占陆地面积的四分之一,主要分布在中、俄、美、加等 地区,其中我国约占世界冻土分布面积的10,是世界第三大冻土国。冻土是一种温 度低于0C且含有冰的特殊土体，按照其冻结状态的持续时间可以分为多年冻土和 季节性冻土。季节性冻土是指地表层冬

2、季冻结、夏季全部融化的土。季节性冰冻地 区面积约占我国总面积的53,这些地区冬季寒冷漫长,夏季炎热多雨。这种特殊气 候导致的公路冻胀、融沉等问题使得路面、路基、桥涵等基础交通设施在交通荷载 和冰冻的反复作用下容易出现损坏，从而严重影响公路的使用性能、缩短公路的使 用寿命，增加公路维修和养护的成本。为了解决季节性冰冻地区公路建设和养护中 长期存在的问题，提高公路使用性能、降低运营成本,07年8月份，国家还专门成立 了 “季节性冻土区公路建设与养护技术交通行业重点实验室”。青藏高原是世界上中高海拔、低纬度、面积最大的冻土分布区。在青藏高原 腹地昆仑山、唐古拉山的冻土区铺筑沥青路面是公认的世界性难题

3、，曾被称为公路 领域的“哥德巴赫猜想”。从建国开始，几代的公路交通科研工作者在“世界屋 脊”艰辛探索、无私奉献，用勤劳和智慧创造出了一条平均海拔超过4500米的“天 路”一一青藏公路。然而，青藏高原脆弱的生态环境、寒区冻土和人类的工程活动 之间存在着较为突出的矛盾。因此，如何做好高原季节性冻土地区公路的养护与管 理,保持良好的生态环境，是保证交通畅通，加强高原对外联系，促进高原地区发展， 维护社会稳定和巩固国防建设的重要环节。1、季节性冻土的原理及危害季节性冻土分为季节冻结层和季节融化层。冻土在冻结、融化时具有特殊的 物理和力学的性质变化:土壤冻结时,最重要的物理变化过程是水分的迁移和重分布,

4、 而冻土融化时，最重要的是物理力学变化是结构、强度的急剧衰减。寒冷季节时，季 节冻结层形成，随冻结锋面自上而下进行移动，土中的水分向冻结锋面迁移并且发生 聚冰作用，冰层及冰透镜体主要集中在最大冻结深度的二分之一到三分之一的位 置。冻结后的土体积增大，由此而产生的冻胀可以使公路路面、路基等产生变形和 破坏。季节融化层的冻结有两个方向，一是自地表向下,二是从多年冻土上限向上。 由于水分向两个冻结面迁移，因此季节融化层冻结后的聚冰现象及水分的重新分布 与季节冻结层不同，是在季节融化层上部三分之一处及冻土上限附近,冰层和冰透镜 体较为集中。夏天季节，当冻结层和季节融化层融化时，由于冰层及冰透镜体分布的

5、 不均匀，形成土层不均匀沉降，这是导致公路变形和破坏的重要原因。简单地说,冻土活动层在冬季就像冰一样冻结，体积膨胀,建在上面的路基和路 面就会被“发胖”的冻土顶得凸起;到了夏季，融化的冻土体积缩小,路基和路面又 会随之凹陷下去。冻土的冻结和融化反复交替地出现，公路就会出现冻胀、翻浆、 鼓包、开裂、不均匀沉陷等损害，对公路交通的安全和畅通构成很大威胁。如果是 吸热效应明显的黑色沥青路面，或者是路面受比较大的荷载反复作用时，冻土的融化 范围和速度都将加大，公路遭受的损害也会加重。在大多数情况下，这种损害的发生 过程与变化结果具有单向、不可逆性。2、季节性冻土区公路的养护管理原则对季节性冻土进行整治

6、，加强对高原公路进行日常的养护管理,其主要把握的 原则主要有以下几个方面：2.1慎重选择方案公路的养护管理工作涉及的范围比较广，持续的时间比较长，消耗的人力财力 相当大。因此，在进行整治和实施养护管理方案之前，要慎重考察，确定适当的方 法。要根据地区特点，查明养护管理地区冻土的特性，测取气温、地温及水文条件等 方面的资料,并根据材料的经济性，方案实施的便捷性，人力资源的分布等等来选择 和确定养护方案。按照大的原则方向，方案主要分为两个类别：一是保护冻土层二是破坏冻土层。保护性的方案主要是采用具有保温隔热作用的方式，在消除可能引起危害因素 的同时，不引起冻土状况的改变或者是维持初始状态,恢复被破

7、坏了的冻土状态，以 保证路基的安全。这种方式适用于年平均气温和地温较低（一般年平均气温低于- 1.5C，年平均地温低于-1.0C）,冻土层较厚（10m），富含厚层地下冰,并较少有人为 活动干扰的地区采用。破坏性的方案主要是在路基正常使用过程中，允许冻土融化或者是控制融化范 围、速度，使产生的变形在允许的范围内，保证路基有足够的强度和稳定性，不至于 产生危害。这种方式适用于年平均气温和地温较高（一般年平均气温高于-1.2C, 年平均地温高于-0.5C）,冻土层较薄（约5一7m）,且含水量较小的土层。2.2综合运用手段冻土区公路的危害产生是不良地质地理现象和多种自然因素（包括人为活动） 长期互相作

8、用的结果，因此在养护和管理中，要针对不同的形成条件采取不同的应对 措施，同时要注重各项措施的整合配套，使它们形成一个有机整体，有主有辅,互相配 合和补充，消除其中的不利作用,才能达到综合性的养护管理效果。2.3注意环境保护青藏高原的生态环境较为脆弱，即使再注意，人类所进行的工程活动本身对生 态环境也会造成一定的破坏，同时，人类工程活动周边衍生出的相关活动和行为，也 会对环境的整体平衡造成影响，而且，相当部分的变化都是不可逆的。因此，在实施 养护和管理的过程中，我们一定要尊重自然界的客观规律，贯彻“预防为主,保护优 先，开发与保护并重”的原则，将环境保护作为长远发展大计考虑到公路养护管理的 方案筹划中去，避免得不偿失。3、做好季节性冻土区公路的养护和管理的措施3.1保证排水系统畅通公路中的排水系统包括:排水物、截水沟、挡水埝。它在整个道路和养护系统 中起到引导和控制地表水径流的作用，用来防止和排除路基两侧积水和水的渗透，以 最大程度地减轻路基