內(nèi)蒙古自治區(qū)呼倫貝爾市位于我國東北部，地處高寒地區(qū)，凍土分布較多。為研究多年凍土地區(qū)道路修筑技術(shù)“30l國道多年凍土地區(qū)路基路面穩(wěn)定性研究”課題列入“八五”交通部行業(yè)聯(lián)合科技攻關(guān)計(jì)劃，在30l國道甘一博段上鋪設(shè)了試驗(yàn)路，并于2002年進(jìn)行了技術(shù)鑒定。111國道騰大段“高寒地區(qū)島狀凍土軟土地基處理研究”課題于1998年自治區(qū)交通廳批準(zhǔn)立項(xiàng)的科研課題。本文以這兩個(gè)項(xiàng)目的研究成果為主要依據(jù)，探討分析凍土地區(qū)公路的病害特征及防治措施。
1、凍土地區(qū)公路的病害特征及原因分析
1．1 翻漿
在高寒凍土地區(qū)，由于在土壤凍結(jié)過程中匯聚了過多的水分，且土質(zhì)狀態(tài)不好，到春暖化凍時(shí)水分不能及時(shí)排出，從而造成土基軟弱，強(qiáng)度降低。在車輛荷載的作用下，路面發(fā)生彈簧、裂紋、鼓包、車轍、唧泥等現(xiàn)象，稱為翻漿。
1．2 凍脹
高寒不良土質(zhì)中所含的水分在負(fù)溫下結(jié)晶，生成各種形狀的冰侵人體而導(dǎo)致土體積的增大。其主要表現(xiàn)是土層表面不均勻的升高。凍脹土與結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)之間主要產(chǎn)生凍結(jié)力和凍脹力（分為切向凍脹力、法向凍脹力、凍脹反力）。
凍脹本身不僅引起道路破壞，還可引起橋梁、涵洞基礎(chǔ)的凍害，特別對(duì)早期所修建的尤為突出。主要表現(xiàn)為橋梁墩、往基礎(chǔ)凍脹隆起，融化下沉，臺(tái)身在切向凍脹力和法向凍脹力共同作用下出現(xiàn)裂縫，甚至墩（臺(tái)）基礎(chǔ)整體上抬或傾斜。涵洞凍害主要表現(xiàn)為洞身的凍脹隆起和融化下沉，端墻及八字翼墻圬工開裂及涵洞管節(jié)的錯(cuò)位和脫離。
1．3 融沉
在多年凍土地區(qū)，由于地下冰層埋藏較淺，在施工及運(yùn)營過程中各種因素使多年凍土局部融化，上覆土層在土體自重和外力作用下產(chǎn)生沉陷，從而造成路基嚴(yán)重變形。主要表現(xiàn)為路基下沉，路堤向陽側(cè)路肩及邊坡開裂、下滑，路塹邊坡溜塌等。融沉病害多發(fā)生在低路堤地段。
1．4 其他病害
除了以上幾種常見凍害外，還有冰丘、冰錐、延流冰等，也容易使路面產(chǎn)生縱向裂縫、橫向裂縫網(wǎng)裂等。
2、試驗(yàn)路鋪筑及觀測(cè)情況
為了限制公路各類凍害的發(fā)生，并了解不同性質(zhì)的路面路基填料、路基高度對(duì)基底多年凍土溫度變化規(guī)律的影響，從而取得凍土溫度及筑路材料的熱物性和路基形狀、氣候條件等因素之間的內(nèi)在規(guī)律，確保凍土地區(qū)筑路的穩(wěn)定，在兩個(gè)凍土研究項(xiàng)目上都做了一定長度的試驗(yàn)路段。
2．1 301國道甘一博段的試驗(yàn)路
在交通部科研“八五”行業(yè)聯(lián)合攻關(guān)項(xiàng)目“30l國道沿線島狀凍土地區(qū)路基路面穩(wěn)定性研究”中，其在30l國道甘一博段的施工樁號(hào)k140十400～k140十800、k158十900～kl59十400，kl80十400～k18l十300三個(gè)段落上鋪設(shè)試驗(yàn)路。路基要求0～80 cm范圍內(nèi)填筑碎石土，且其中的土的含量不大于10％，以增加基底透水性，提高承載力，并起到阻止毛細(xì)水上升過高而造成路基含水量過大的作用，降低在秋凍季節(jié)低溫下發(fā)生嚴(yán)重凍脹的可能性。路面結(jié)構(gòu)為4cm瀝青混凝土，25cm水泥石灰綜合穩(wěn)定砂礫，40cm天然砂礫。在試驗(yàn)路施工過程中，根據(jù)不同情況適當(dāng)增加第一層碾壓厚度及增大壓路機(jī)噸位，減少路基沉降，提高路基整體強(qiáng)度。第一層填料厚度以碾壓成型而不產(chǎn)生松軟現(xiàn)象為宜。試驗(yàn)路路基填筑完工后對(duì)路基進(jìn)行了彎沉和承載板試驗(yàn)。
2．2 111國道騰克——大楊樹段試驗(yàn)路
在111國道騰克——大楊樹段上進(jìn)行的是自治區(qū)交通廳科研項(xiàng)目“高寒地區(qū)島狀凍土軟土地基處理研究”，其中不僅要求對(duì)凍土進(jìn)行處理性研究，還要對(duì)軟弱地基進(jìn)行處置，因而試驗(yàn)路上對(duì)路基進(jìn)行了多種方案處理。在29十100～30十100用密實(shí)法即各類校進(jìn)行擠密；在60十800～62十800采用了換填法，換填素土和換填砂礫；在64十600～65十400采用拋石擠淤法和拋石擠淤法+反壓護(hù)道。路面結(jié)構(gòu)為5cm瀝青混凝土，20cm水泥穩(wěn)定砂礫，20（40）cm天然砂礫。經(jīng)多種方法經(jīng)濟(jì)分析，認(rèn)為處理淺層軟基凍土用拋石和換填比較經(jīng)濟(jì)科學(xué)；處理較深層的軟基凍土，可結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，選用不同的密實(shí)法處理。
3、公路凍害的防治措施
（1）掌握影響凍土的主要因素，了解破壞機(jī)理，改進(jìn)設(shè)計(jì)方法。
多年凍土地區(qū)公路設(shè)計(jì)一般可采取以下方法。
①保護(hù)凍土。在進(jìn)行公路設(shè)計(jì)時(shí)，通過采取適當(dāng)?shù)拇胧缭O(shè)置保溫層、保溫護(hù)道、鋪筑淺色路面等措施保證公路的人為上限不低于天然上限。該原則主要用于低溫多年凍土段，年平均地溫為－1．5～—3．5℃，含冰量高，凍土人為上限較淺的路段。
②控制融化速度。其路基高度按滿足公路設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)路基變形量不大于允許變形量的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。該原則主要用于地溫較高，年平均地溫－0．5～－1．5℃，含冰量低的路段。
③加速融化。主要用于地溫較高少冰凍土或富冰凍土且厚度較薄的地段。前一類，凍土融化的下沉量較小，當(dāng)基底融深為3～5m時(shí)，即使下沉量大一些，一般不會(huì)危及路基穩(wěn)定性。后一類可采取挖除預(yù)先融化富冰土層或用人工爆破、機(jī)械鏟除富含冰層并換填干燥土層。
（2）改進(jìn)施工技術(shù)，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)管理。
（3）加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)意識(shí)，維護(hù)多年凍土地區(qū)的生態(tài)平衡。
（4）采取適當(dāng)措施，進(jìn)行公路凍害綜合防治。
①提高路基高度，降低垂直地溫梯度。路基的高度應(yīng)以降低垂直熱流至接近熱平衡為原則，使凍土上限埋深達(dá)到可能融化的最大深度，一般要根據(jù)實(shí)測(cè)資料，進(jìn)行熱學(xué)計(jì)算得到，也可參照表2取值
②放緩邊坡或加寬加高護(hù)坡道。護(hù)坡道的寬度不宜小于2～3m，在排水不暢的地段不宜小于5m。高度一般0．8～1．5m為宜（主要考慮到經(jīng)濟(jì)性）。如放緩邊坡，則邊坡坡度可取1：2．5～3．0。
③改善排水設(shè)施，加強(qiáng)地面排水。
④選擇適宜路基填料。在內(nèi)蒙古多年凍土地區(qū)進(jìn)行公路工程的建設(shè)中，設(shè)計(jì)和施工要嚴(yán)格遵循既有的規(guī)范規(guī)程，要認(rèn)真做好凍土工程的地質(zhì)勘探，正確評(píng)價(jià)工程建設(shè)條件。在條件許可的情況下，選擇水文地質(zhì)良好的地段通過。同時(shí)，要在實(shí)踐中探索方法，尋找規(guī)律，積累經(jīng)驗(yàn)，做到科學(xué)設(shè)計(jì)，合理施工，及時(shí)養(yǎng)護(hù)，避免公路凍害的發(fā)生。
