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冻土段填方路堤设置工艺简述

 悠游2019 2022-05-30 发布于广西

在多年冻土或季节性冻土段进行路基工程设置,宜尽量贯彻宁填勿挖的理念原则,从而有效避免或降低冻土对路基的稳定性影响或工程对冻土层的影响。而冻土段路堤的设置贯彻保温、通风、排水和有效填高的基本原则。这也是笔者在进行路基审查时所必须严格把控的几个关键因素。

一、保温

道路工程中最为常用的保温措施有铺草皮保温、护道保温等措施。

为有效防止路堤内部发生冻结而产生病害,保持路堤内部温度的基本恒定是关键。工程中通过铺设草皮给路堤穿上一件厚厚的保温衣,从而有效控制路堤内部的温度出现过大变化。而当区内不适宜草皮类植物生长时,可通过加大路基的宽度而确保核心部位温度的基本稳定,从而有效防止路基出现冻损。而为有效降低工程规模,道路工程中很少采用路堤全高范围内等厚加宽式护道,而采用最大冻结线范围内设置加宽护道的保温措施。

图1-1 铺草皮式护坡

图1-2 护道式护坡

二、通风

道路工程中最为常用的通风措施有干砌片块石护坡、填石路基和通风管等措施。

通风可有效降低路堤内部的水分,从而达到减小路基发生冻害的作用。工程中多采用在填方边坡上设置一定厚度的干砌片块石护坡,利用各石料之间的间隙实现空气的小循环,从而有效降低填料中的水分。而如果区内填料丰富时,即可采用填石路基进行路堤填筑,这是最为有效的通风、排水材料,有条件时宜尽量采用。

对于材料受限路段,可采用“包芯法”填筑工艺,即将细集料填筑于路堤内部,而底部和两侧设置粗集料,从而有效加大路基的通风效果,防止水分在路堤中富集。路堤填筑时底部粗集料一般应大于季节性最大冻结深的0.8倍,并宜在其上设置防渗土工布为佳。

图2-1 包芯法路堤

在些路段,由于可用的于填石路基的填料受限或用于护坡的干砌片块石欠缺时,可在路堤前时在距地面一定高度(通常可为0.5m左右)设置按一定间距布置的纵向通风管,从而有效控制填料内部的含水量变化和气温稳定。通风管的直径依据布置间距确定,且多采用直径φ150~φ300mm 的打孔PVC管、软式或硬式透水管。采用过大管径时可能受到路堤填高限制或影响路堤稳定,采用过水管径时增加施工难度。

图2-2 通风管路堤

三、排水

道路工程中最为常用的排水措施有地表截排水沟、地下的截排水盲沟、仰斜排水孔、填石路基等措施。

从一定程度上来说,路基工程就是一部与水斗争的工程。无论是高边坡、滑坡,还是低填浅挖路基、软基等各种形式的路基,无不是一部或多或少的水处理工程。因此,冻土路基也不能例外。

地表水截、排最常用的就是截排水沟。但其设置一定要注意材料标号的要求,即应防止材料的冻损。随着近年来材料工艺的发展,为有效提高排水结构的抗冻损性能,出现的钢波纹管和钢带波纹管材料有效满足了这一要求。且其施工速度快,质量可控,在工程中的应用也越来越广泛。

地下水截排最常用的各类形式的盲沟,且由于盲沟埋置于地下一定深度和粗骨料设置,如果配合地表的保温措施,和沟底位于最大冻深以下0.5m时,就具有良好的截排水效果。此外,对于部分后部存在较大汇水面积而地下水位较高的斜坡段,可采用长度较大的仰斜排水疏排路堤内部深层的地下水,从而有效降低路堤含水率而提高路堤的抗冻能力。当然,为了防止地下水在孔口部位冻结,而宜在盲沟排水口或仰斜排水孔的出水口,设置一定规格的草皮坡进行保温处理。

图3 截水盲沟设置示意图

在草原或湿地等排水不畅段,可在路基两侧的一定范围外设置一定挖深的沟槽,从而有效隔断外侧地表水渗入路基和有效降低路基内部的地下水位,这种不太环保的工艺措施,也可取得良好的工程效果。

四、有效填高

路堤发生冻害的主要原因是地下水位上升发生冻结,造成路面破损等情况的发生。因为,为有效防止地下水位上升造成路基冻害的发生,故应将合理的路堤填筑高度作为路基工程设计首要指标,它是处理冻害路堤最为简单、有效的工艺措施。

路堤填高的最小高度应不小于毛细水最大上升高度,不得小于最大冻结深度,并应赋予一定的安全冗余。如果该条件不能满足,就应采取相应的工程措施进行干预。如在填方体内设置防渗土工布,设置保温、排水工程和改善路堤填料等措施进行处治。

图4有效填高路堤设置示意图

以上冻土路基的处治措施是工程中最为常见或常用的工艺、措施,其它一些工程措施如热棒等由于多种原因而在工程应用较少,故没有在此论述。

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