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交通抗寒防冻技术措施

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道路冰锥病害及防治技术

来源:    发布时间:2008-02-01    点击量:

1 引言

我国大部分国土面积处于寒冷地区,道路冰锥(俗称涎流冰)及连带病害现象比较常见.冬季冰锥上路阻碍交通并可能引起交通事故;春季气温回升,冰锥融化,冰雪融水积在路面或沿路面裂缝渗人基层,引起道路翻浆病害;另外,在道路上坡方向的冰锥、积雪融水汇集流向路基造成道路的水毁病害.关于冰锥的形成机理及防治措施,科研技术人员已经做过许多工作.在俄罗斯,研究工作集中在冰锥的动力特性、数值预报、防治原则及工程成本上,大多数研究都基于东西北利亚的铁路建设而开展的.Aliekxiev et al.总结并建立了冰锥防治及保护道路构筑物的技术信息系统.在美国,Carey总结了地表水及地下水形成冰锥的情况及防治措施;Saarelainen et al.认为,在地下水流近道路之前,应当在冻结深度范围内将之收集到排水管中并通过冬季涵洞排走;Ted SVision 研究了美国阿拉斯加德纳里国家公园公路沿线的冰锥和融化失稳等病害,并提出了相应得减灾方案.在中国,冰锥现象非常普遍,特别是在东北、西北高寒地区,道路冰锥病害十分严重,阻碍交通、毁坏道路,在一定程度上制约了地方经济的发展.冰锥的形成受到气候、地理地质、水文等诸多因素的控制,其形成特征在不同区域有不同的表现.本文研究了道路冰锥病害情况;分析了道路冰锥的发育机理及类型;同时指出了道路冰锥病害预防、治理的原则及方法.

冰锥的形成对道路有如下几个方面的危害:

(1)冬季冰体上路,阻碍交通,威胁交通安全.

(2)冬季冰锥形成过程中产生的冻胀现象会对护面墙、涵洞翼墙等附属构筑物产生破坏;

(3)春季冰体融化的过程中在护面墙上留下剥蚀的痕迹,同时路面上的冰体融化会浸泡路基、产生严重的翻浆病害,破坏路面和路基结构.

2.针对甘肃省的冰锥特征,提出如下防治原则及方法:

(1)以防为主,治理为辅、加强养护相结合.

(2)选线时尽量绕避冰锥易发地带.道路通过寒区时,勘察设计阶段应进行冬季野外调研和线路历史的冰锥资料.

(3)防治措施选择应符合环保要求,避免引发地质灾害,减少对环境影响.

(4)对自然条件下形成的冰锥建议将采用提高路基、加深上边坡边沟、加大桥涵静空的方法处理.

(5)路基工程宁填勿挖,避免因施工挖方切断地下含水层形成涎流冰.对小型堑坡冰锥,建议采用适当超挖边坡的方法处理(不违背环保要求的前提下)

(6)对潜水涎流冰,由于它一般是大面积渗水,不像泉水涎流冰那么集中,并且随每年气温的变化、最初冻结时间的迟早、潜水量的大小,在一定范围内变换位置出现,在干旱或夏季勘测时不易发现,在秋末降水较多的年份应该加强冬季的养护巡视.

(7)采取保温、隔水方法处理冰锥时,尽可选择性能好,施工方便的材料,可减少对环境的影响.

3. G213道路冰锥防治方法

由于路段位于高寒,且降水较大地区,冰锥病害比较严重.特别是在挖方较大的地段,针对不同的发生类型的冰锥,工程上采取了不同的处理方法.

K380左右的路段,山坡泉水冰锥规模较大,冰体从远处山坡一直蔓延到公路上,呈扇形分布.在靠近公路的时候,规模还比较大.为防治这一冰锥对公路的危害,工程实践中设计了边沟和涵洞,同时提高了路基高度.边沟与涵洞相连接.边沟有两个作用,一是排除夏季、秋季的雨水;二是挡冰和导冰.远处蔓延过来的冰体被排水拦截,同时由于排水沟的纵坡较大,部分冰体可以沿着边沟流向涵洞,排泄到路基下方.同时边沟的设置也避免了冰锥冰体与路基坡脚的直接接触,防止对坡脚的侵蚀.通过抬高路基、设置边沟和涵洞这几种措施,有效的防治了该路段冰锥对道路的危害.该路段的有效蓄冰空间可达30 m3。.

G213合郎路K370左右的地段,由于路基挖方较大,地下水露头数量多,且很分散,水流溢出量大.道路施工过程中第二个冬季(2003年冬季)产生了严重的冰锥病害,交通十分困难,且在春季,融冰水使得道路更加泥泞.针对该路段的冰锥病害的特征,工程中采用保温渗水盲沟的方法进行处理(5)


5中路基宽15 rn,盲沟顶部砂砾石土层厚度20 cm.根据甘南地区自然分布特征及考虑水流热效应及流动因素的影响,将盲沟总体深度160 cm 可以保证盲沟不会被全部冻结.盲沟纵坡大于35 .经过两个冬季的检验,防治效果理想.

G213线合作~碌曲段大约K290的路段存在如图6所示的冰锥病害.


6显示的位置位于季节冻土区.气象资料表明,自然最大冻深约14 rn.图中A位置为阴坡面,护面墙上设出水孔,但水流从护面强顶部渗出沿墙面而下,冬季形成涎流冰,路基边沟较浅,纵坡小,冰体存储和排泄困难,于是涎流冰上路,春季融化,路面严重翻浆.处理方法,在位置A的背面B的方向开挖顺坡沟槽,将水流引向路基相反方向.该方法的原理是根据含水层情况,在山脊地段,路基边坡的另一侧开挖导水沟,使潜水在背离路基的方向渗出.实践中运用较少,完全取决于地形特征.

4 结语

甘肃省道路冰锥分布面广,总体而言,冰锥规模较小.对公路造成危害的冰锥多为工程活动造成的,对公路冰锥的治理应采取预防为主的思路.新线及改建工程要注意预见挖方路段可能产生的潜在的冰锥病害,在目前大力发展西部地区通乡油路的背景下,预见冰锥病害的发生更为重要,修筑过程中尽量采用填方处理.道路冰锥防治应因地制宜,结合现场具体气候、地质特征选择合理的方法,方可收到理想的效果.