高寒地區(qū)潛水型涎流冰路基施工與效益分析

肖 陽

(黑龍江省高速公路建設局)

高寒地區(qū)潛水型涎流冰路基施工與效益分析

肖 陽

(黑龍江省高速公路建設局)

通過對涎流冰病害形成原因的分析，多處層間潛水涎流冰病害的形成是因為路塹開挖后，切斷潛水層，導致層間水外露，破壞原有自然疏水狀況造成的，結合實際情況，制定導、蓄相結合的處理措施，完善地表排水系統(tǒng)，采用設置深層砂礫盲溝、蓄冰坑，使地表水、層間潛水遠離到路基，避免形成涎流冰，導致路基破壞，保證冬季行車安全，確保道路暢通。

涎流冰;深層砂礫盲溝;蓄冰池;穩(wěn)定;使用壽命;行車安全性和舒適性

1 前言

在高寒地區(qū)高速公路，因縱斷設計需要，挖方路塹部分開挖造成層間潛流外露，因內外水壓力的差異，造成潛水外流，冬季氣溫下降，地下潛水扇形溢處，漫流到路面上，從下而上逐層凍結，形成涎流冰，因層間潛流出水量的不同，形成體積不等的涎流冰冰體，對路基路面浸泡，嚴重影響路面的使用壽命，對冬季車輛通行構成嚴重安全威脅。

通過對涎流冰病害形成原因的分析，多處層間潛水涎流冰病害的形成是因為路塹開挖后，切斷潛水層，導致層間水外露，破壞原有自然疏水狀況造成的，結合實際情況，制定導、蓄相結合的處理措施，完善地表排水系統(tǒng)，采用設置深層砂礫盲溝、蓄冰坑，使地表水、層間潛水遠離到路基，避免形成涎流冰，導致路基破壞，保證冬季行車安全，確保道路暢通。

自2000年以來，黑龍江省在小興安嶺北麓北安至黑河高速公路建設過程中，黑龍江省龍建路橋第四工程有限公司在國道202線黑河至北安段路基第III標段吉黑高速公路北安至黑河段A7標段路塹施工中，相繼采用設置深層砂礫盲溝、蓄冰池等施工方法，對潛水型路塹段路基邊坡進行施工，結合實際情況，制定導、蓄相結合的處理措施，完善地表排水系統(tǒng)，采用設置深層砂礫盲溝、蓄冰坑，使地表水、層間潛水遠離到路基，避免形成涎流冰，導致路基破壞，保證冬季行車安全，確保道路暢通，收到了良好的效果。

2 特點

(1)觀測調查高寒地區(qū)潛水型涎流冰出現(xiàn)的成因，出現(xiàn)涎流冰路塹斷面位置，涎流冰體積大小。

(2)通過對涎流冰病害形成原因的分析，多處層間潛水涎流冰病害的形成是因為路塹開挖后，切斷潛水層，導致層間水外露，破壞原有自然疏水狀況造成的，結合實際情況，制定導、蓄相結合的處理措施，完善地表排水系統(tǒng)，采用設置深層砂礫盲溝、蓄冰坑，使地表水、層間潛水遠離到路基，避免形成涎流冰，導致路基破壞，保證冬季行車安全，確保道路暢通。

3 適用范圍

適用于高寒地區(qū)各級公路潛水型挖方路基施工。

4 工藝原理

通過完善地表排水系統(tǒng)，采用深層砂礫盲溝、蓄冰坑，制定導、蓄相結合的處理措施，將潛水涎流冰引至遠離路基范圍外，保證路基穩(wěn)定。

5 施工工藝及操作要點

(1)完善地表排水設施，排除路基左側地勢較高一側坑洼地積水。

坑洼地積水是地下層間潛水補償?shù)闹饕獊碓粗?，通過在地表挖設排水溝及截水溝，將匯水及時排放到遠離路基的河流或洼地，減少地下層間潛水補給源，降低層間潛水的出口流量。

(2)在路塹上坡腳外側設置較大尺寸截水溝，及時排除地表匯水。

在路塹上坡腳外5 m，根據(jù)匯水面積計算，設置縱坡較大，斷面尺寸較大的截水溝，確保夏季地表水、春季融化冰雪水及時排放，最大限度減少潛水補給源。

(3)在路塹上坡腳外10～15 m設置深層砂礫盲溝，將層間潛水導到路基范圍外。

①測定坡面潛水流出位置，確定盲溝溝底縱斷高程。

根據(jù)坡面潛水流出位置，測定出水位置距離地表高度，設計盲溝溝底縱坡，一般不小于2%，盲溝溝底以低于出水位置50～100 cm為宜，(實際施工時，以保證溝底縱坡為準，根據(jù)縱坡需要確定)，開挖時嚴格按照設計的溝底高程開挖，保證匯集于盲溝內的潛水順利排出。

②根據(jù)測定層間潛水流量，確定盲溝斷面幾何尺寸。

通過長期對不同斷面觀測，掌握層間潛水流量，根據(jù)層間潛水流量大小，查看當?shù)貧庀蟛块T歷年降水量，兼顧安全原則，確定盲溝斷面尺寸，宜比最大層間潛水流量大10% ～20%，保證層間潛水順利排出。

③降低路塹地面高度

盲溝底部位于潛水出水面以下，挖掘機無法一次挖掘到溝底高度，因此采用降低路塹高度，然后進行盲溝基坑開挖。

④塌方段落處理

開挖盲溝基坑過程中，局部砂層較厚、潛水流量較大部位極易塌方，如遇這種情況，采用梯形斷面，側面坡度采用1∶1.5(根據(jù)實際情況而定)，采用砂礫回填。

⑤土工布、硬式透水管鋪設及砂礫回填

盲溝基坑開挖完成后，人工清理基坑底部灑落土方，并整修溝底及邊部，保證土工布與盲溝基坑邊部平順接觸，先在溝底及靠近路基側基坑側面鋪設隔滲土工布，兩個部位土工布必須為一個整體，土工布與土工布相連接處搭接20 cm，采用專用膠連接，避免滲水;之后鋪設硬式透水管，透水管鋪設要順直，間距一致，管與管間用管箍連接，然后鋪設反濾土工布，方式與隔滲土工布鋪設一致，最后回填砂礫，砂礫回填采用挖掘機回填，嚴禁采用裝載機或自卸汽車直接傾倒，防止損壞透水管及土工布，回包反濾土工布于砂礫頂面上，防止回填土進入砂礫，影響潛水滲透效果。

⑥土方回填

在砂礫回填、反濾土工布回包完畢后，分層回填土方，采用履帶式設備壓實。

5.4 設置蓄冰坑

在盲溝出水口根據(jù)潛水流量，在溝槽及洼地設置蓄冰坑，蓄冰坑大小根據(jù)潛水流量確定。

6 材料與設備

6.1 材料

(1)砂礫

采用粒徑大于4.75 mm砂礫，潔凈，無雜物，含泥量不大于3%。

(2)土工布

盲溝底部及靠近路基邊部一側鋪設長絲隔滲土工布，單位重量不小于500 g/m2，縱橫向斷裂強度不小于12 kN/m，CBR頂破強力不小于2.0 kN，縱橫向撕破強力不小于0.4 kN，膜厚0.25 ～0.35 mm。

盲溝砂礫頂部及與潛水流出側設置短絲反濾土工布，單位重量不小于300 g/m2，縱橫向斷裂強度不小于9.5 kN/m，CBR頂破強力不小于1.5 kN，縱橫向撕破強力不小于0.24 kN，布厚不小于2.4 mm。

(3)硬式透水管

在盲溝底部，隔滲土工布上鋪設兩根硬式透水管，間距50～100 cm(根據(jù)盲溝寬度確定)，直徑200 mm，上半部分2/3帶有小孔，下半部分1/3為不帶孔，集水部分:65% ～75%，排水部分:25% ～35%主孔徑:＞ 3mm，主孔面積:＞ 7.5 mm2，開孔率:＞8 000 個/m2(展開)，環(huán)剛度:＞ 1.0 kPa。

6.2 主要機械設備配備(見表1)

表1 主要機械設備配備表

7 質量控制

(1)保證材料砂礫、土工布、硬式透水管符合質量要求。

(2)對潛水存在位置、潛水體積(流量)嚴格測定，保證深層砂礫盲溝尺寸準確、設置位置準確。

(3)專人負責溝底高程控制，保證溝底縱坡坡度，以便潛水順利排除。

(4)專人負責保證硬式透水管布設位置準確。

(5)土工布鋪設準確、滿足搭接寬度，防止覆蓋土進入，影響潛水排放效果。

8 安全措施

(1)應遵照中華人民共和國行業(yè)標準現(xiàn)行的《公路工程施工安全技術規(guī)程》(JTJ－076－95)的要求執(zhí)行。

(2)應遵照國家頒布的有關安全技術規(guī)程和安全操作規(guī)程辦理。

9 環(huán)保措施

(1)挖除棄方運輸至棄土場。

(2)盲溝完成后，重新覆蓋腐殖土，恢復地表植被。

(3)盲溝出水口直接引至橋涵等原有構造物。

10 效益分析

10.1 經濟效益

使用深層砂礫盲溝、蓄冰坑，將路塹涎流冰引至路基范圍外，避免因涎流冰上路，浸泡路基，造成路基、路面使用性能下降，影響其使用壽命，保證行車安全。

每米涎流冰治理費用約900元左右，每年每米路基路面重新修復費用約需要7 200元，一次修復費用是治理涎流冰費用的8倍左右，修復次數(shù)越多費用越高，涎流冰每個凍融期出現(xiàn)一次，安全隱患、公路性能影響等因素考慮進來后，經濟效益影響更大。

10.2 社會效益

有效解決了涎流冰對路基路面的破壞，行車安全、舒適，得到來社會各界的贊譽，社會信譽很高，因此社會效益顯著。

［1］馬磊.新疆公路涎流冰的成因分析與防治方法［J］.廣東公路交通，2006.

［2］劉成志，周志祥.西藏公路涎流冰基本特征與危害分析［J］.公路交通科技，2006，(8).

［3］裴有鴻.淺談高寒地區(qū)公路涎流冰的防治［J］.青?？萍?，2007，(6).

［4］毛愛民.新源至庫爾勒段公路涎流冰成因分析及處治措施［J］.中國西部科技，2008，7(26).

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