嘉蔭至伊春公路沿線多年凍土研究

寇欣欣

(黑龍江省公路勘察設(shè)計院，黑龍江 哈爾濱 150080)

嘉蔭至伊春公路沿線多年凍土研究

寇欣欣

(黑龍江省公路勘察設(shè)計院，黑龍江 哈爾濱 150080)

多年凍土是黑龍江省大小興安嶺地區(qū)建筑、修路過程中所遇到的問題之一。近年來隨著黑龍江省公路網(wǎng)不斷的建設(shè)完善，涉及修路過程中多年凍土的處理問題及處理后多年凍土的變化、現(xiàn)狀引起多方面的關(guān)注，主要探討伊春地區(qū)多年凍土的分布和特征問題,并提出合理的處理建議，加深對多年凍土的理解，分析具體的處理建議，這將對保證公路的質(zhì)量和降低公路造價有重大的意義。

多年凍土；分布變化規(guī)律；處理方式

多年凍土是黑龍江省大小興安嶺地區(qū)建筑、修路過程中所遇到的問題之一。近年來隨著黑龍江省公路網(wǎng)不斷的建設(shè)完善，涉及修路過程中多年凍土的處理問題及處理后多年凍土的變化、現(xiàn)狀引起多方面的關(guān)注，對路網(wǎng)建設(shè)特別是大小興安嶺路網(wǎng)的安全性及通暢性起了至關(guān)重要的作用。多年凍土病害在很多路段沒有處理完全導(dǎo)致的病害在省內(nèi)多條公路上連續(xù)發(fā)生。其中包括嘉蔭至伊春公路。通過對嘉蔭至伊春公路沿線地質(zhì)的鉆探而得出的多年凍土分布規(guī)律、變化及對公路的影響進行分析和研究。同時試探性的給出建議處理方法。

嘉蔭至伊春公路起自黑龍江省口岸城市嘉蔭縣，經(jīng)湯旺河、新青區(qū)、紅星區(qū)、五營區(qū)、上甘嶺、友好區(qū)、終于伊春市。嘉蔭至伊春公路既有二級公路建成于2002～2005年，所處位置為小興安嶺山脈的腹地北部，沿線低山丘陵起伏綿延不斷，地勢為北高南低。沿線的植被基本為次生林、塔頭地和濕地及很少部分的耕地。沿線地區(qū)的公路自然區(qū)劃分為I2區(qū)，即為北部島狀多年凍土區(qū)。公路自然病害主要是多年凍土、凍脹和翻漿。公路所在區(qū)域氣候?qū)僦袦貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候。其特點是四季分明，春季風(fēng)大，雨少，蒸發(fā)快，易干旱；夏季濕熱多雨；秋季寒潮侵襲，降溫急劇；冬季嚴寒干燥。年平均氣溫0 ℃，最高氣溫37 ℃，最低氣溫-45 ℃，季節(jié)性最大凍深2.3 m。全年主導(dǎo)風(fēng)向為西北風(fēng)，最大風(fēng)速為27 m/s。地下水主要以潛水和上層滯水為主。由于本區(qū)有多年凍土，因此存在固態(tài)水，即多年凍土中的冰。另外有少量基巖裂隙水。

本公路處于小興安嶺北部島狀多年凍土區(qū)，凍土地溫為-1～0 ℃，為高溫多年凍土，但近年年平均氣溫處于上升趨勢，工程引起多年凍土熱平衡的破壞，導(dǎo)致多年凍土融化，本路線全線受凍土影響較大且以發(fā)生路基破壞主要有兩個路段，分別為新青區(qū)附近K127～K131段及湯旺河區(qū)附近路段K102～K104段，其他路線也存在多年凍土的破壞影響，但相對較小，本文著重分析這兩段多年凍土。為查明多年凍土的分布規(guī)律，通過對不同路段及周邊范圍的鉆探以達到目的。為查明多年凍土的退化規(guī)律，通過對不同年份、季節(jié)的鉆探以達到目的。為查明多年凍土對路基的破壞原因，通過對路基下巖土鉆探及取試樣試驗以達到目的。

新青區(qū)K127～K131段，本段于2015年3～5月為第一次鉆探，本次鉆探于路基上、路基下邊溝旁、路基外側(cè)10～20 m范圍內(nèi)橫向布孔，縱向布孔為沿路線500 m間隔布孔。2015年11～12月為第二次鉆探，本次鉆探于路基上、路基下邊溝旁、路基外側(cè)10～20 m范圍內(nèi)橫向布孔，縱向布孔為沿路線50 m間隔布孔。2016年7～8月為第三次鉆探，本次鉆探于路基上、路基下邊溝旁、路基外側(cè)10～20 m范圍內(nèi)橫向布孔，縱向布孔為沿路線100 m間隔布孔。通過三次鉆探，基本查明多年凍土分布規(guī)律、退化情況及對路基的影響。多年凍土上限最高為2.5 m，最低為9.6 m。下限最高為6 m，最低為23.3 m。大部分為不銜接多年凍土。其中覆蓋層凍土類型多為含土冰層-富冰凍土，局部路段含多冰凍土?；鶐r凍土類型多為富冰凍土—少冰凍土，局部路段含飽冰凍土及含土冰層。

表1 新青區(qū)各路段凍土類型及相關(guān)指標(biāo)

續(xù)表1

第三次鉆探在第一次鉆探發(fā)現(xiàn)凍土的孔位旁增加鉆孔，發(fā)現(xiàn)局部鉆孔未發(fā)現(xiàn)多年凍土，因此判斷多年凍土正在緩慢消融中。路基下發(fā)現(xiàn)凍土少于路基外側(cè)發(fā)現(xiàn)凍土，說明修路對多年凍土的影響巨大。路基下巖土層主要為黏性土，多呈可塑狀態(tài)，局部路段呈軟塑狀態(tài)，疑為島狀凍土融化形成，對舊路路基勘察中發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有道路對路基下凍土影響較大，通過與舊路邊坡坡腳下發(fā)現(xiàn)多年凍土的鉆孔對比，多數(shù)舊路鉆孔的多年凍土已全部融化，導(dǎo)致局部舊路路基下出現(xiàn)軟弱土層，路基下沉，出現(xiàn)波浪路面。

湯旺河區(qū)K102～K104段，本段鉆探時間與鉆孔排列方式同上段。通過三次鉆探，基本查明多年凍土分布規(guī)律、退化情況及對路基的影響。多年凍土上限最高為4.2 m，最低為7.7 m。下限最高為12.2 m，最低為16.8 m。全部為不銜接多年凍土。其中覆蓋層凍土類型多為含土冰層—富冰凍土，局部路段含多冰凍土。基巖凍土類型多為富冰凍土—少冰凍土，局部路段含飽冰凍土及含土冰層。

表2 湯旺河區(qū)各路段凍土類型及相關(guān)指標(biāo)

本段同樣在第三次鉆探在第一次鉆探發(fā)現(xiàn)凍土的孔位旁增加鉆孔，發(fā)現(xiàn)局部鉆孔未發(fā)現(xiàn)多年凍土，因此判斷多年凍土正在緩慢消融中。路基下發(fā)現(xiàn)凍土少于路基外側(cè)發(fā)現(xiàn)凍土，說明修路對多年凍土的影響巨大。路基下巖土層主要為黏性土，多呈可塑狀態(tài)，局部路段呈軟塑狀態(tài)，疑為島狀凍土融化形成，對舊路路基勘察中發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有道路對路基下凍土影響較大，通過與舊路邊坡坡腳下發(fā)現(xiàn)多年凍土的鉆孔對比，多數(shù)舊路鉆孔的多年凍土已全部融化，導(dǎo)致局部舊路路基下出現(xiàn)軟弱土層，路基下沉，出現(xiàn)波浪路面。

吸取本省其他凍土地區(qū)經(jīng)驗，盡量對凍土類型為富冰凍土及以上類型的凍土做清除、換填處理，局部路段凍土埋藏較深或凍土類型在多冰凍土-少冰凍土之間的凍土采用復(fù)合地基、管樁或部分清除、換填處理，對于多年凍土情況較為嚴重，舊路路面已嚴重變形，勘察中發(fā)現(xiàn)覆蓋層與基巖凍深較厚，多數(shù)鉆孔凍土下限在20 m左右，且凍土含水量較大，溫度較高，受外界干擾后極易破壞融化，根據(jù)路段內(nèi)凍土類型及下限深度，建議對這些采取以橋代路方案，設(shè)置旱橋跨越本路段，能夠徹底解決凍土段路基工后不均勻沉降的問題。

U419

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1008-3383(2017)10-0082-02

2017-03-11

寇欣欣，女，黑龍江綏化人，研究方向：道橋工程。