张斌斌

(青海省交通规划设计研究院有限公司,青海 西宁 810008)

0 引 言

在信息化时代下，道路工程项目建设受到了社会各界的广泛关注。我国是冻土大国，据国家相关部门的数据统计显示，我国公路线路位于季节性冻土区的占比高达19.4%左右。伴随着各地区高速公路的修建，严寒地区高速公路路基冻胀工程的解决对策，已经成为近年来公路行业的重点研究内容。就现阶段严寒地区高速公路的修建现状而言，虽然冻土路基施工技术取得了一定的经验，但是在路基冻胀工程的不断实践中又发现了新的问题。因此，本文展开对严寒地区高速公路路基冻胀的相关研究有现实性价值。

1 严寒地区高速公路路基冻胀分析

1.1 高速公路路基冻胀机制及土体冻结过程分析

在严寒地区，高速公路修建期间的路基冻胀现象较为普遍[1]。在解决高速公路路基冻胀问题时，明确其路基冻胀的机理是比较重要的。公路路基冻胀的机制表现为，在低温影响下，路基在温度不断下降的情况下，开始冻结。土体中的水分则从下层开始向上层的冻结面处聚集，形成冰晶体[2]。在此基础上，形成一定厚度的聚冰层，致使路基土体的体积不断增大，使公路的路基形成冻胀，最终使路基路面在冻胀的影响下，出现裂缝。

从某种角度而言，严寒地区高速公路土体的冻结情况，是影响路基冻胀的重要因素。土体的冻结多从已冻土和未冻土两方面体现的，已冻土层面上主要以土粒和冰透膜体为主；未冻土层面上主要是水膜、土粒吸附力、薄膜水运动和土粒等。土体冻结的具体过程如图1所示。

图1 土体冻结过程示意图

1.2 严寒地区高速公路路基冻胀的影响因素分析

严寒地区高速公路路基冻胀的影响因素相对较多。

第一，填土成分的影响[3]。通过对土质及土粒的分析，公路路基填料中土的粒径，对路基冻胀有较大的影响。现阶段，常见的冻土粒径，其粉粒土的尺寸在0.005～0.05 mm时，引发路基冻胀的可能性最大。换句话而言，路基填料中土的细颗粒含量越高，土与水之间的作用也就越明显和强烈，容易引发冻胀。分析其原因，路基填料中土的细颗粒含量与水含量与一定关系，细颗粒含量高，在一定程度上导致土与水之间的作用呈现出激烈的状态，若毛细水上升高度与土的渗透系数呈现出相对适宜的现象，冻胀程度较高。

第二，温度的影响。公路地基施工区域的气温，是影响冻胀的重要原因。通常情况，在含水率基本相同的前提下，路基施工区域内的温度负数越大，冻结速率缓慢，其所呈现出的土体冻胀量就越大。可以证实，公路路基冻胀与温度、冻结速率等有密切的关系。

第三，填土含水率的影响[4]。在土体冻胀过程中，土体中的水分也是导致土体冻胀的必然要素。从某种角度而言，含有水分的土体，并不一定会引发冻胀现象，但是若土体中的水分含量过高或是到达相应的极限时，则会引发冻胀。换句话来说，土体中含有水分并不会导致冻胀现象发生，而当土体中的水分达到一定程度后，土质、温度、水分都过于明显时，则会在不同程度上引发冻胀。

2 严寒地区高速公路路基冻胀工程的对策研究

2.1 改善土壤含水量及土壤成分

在解决严寒地区高速公路路基冻胀问题时，必须要改善土壤含水量与土壤成分。在改善土壤含水量方面，可以通过增添新土的方式，改善原有土壤中的含水量。比如，在高纬度地区修建公路时，施工技术人员在掌握施工区域土壤含水量的基础上，采用填充客土的方式，改变了土与水分之间的比例，从而有效改善了该区域高速公路路基施工中土壤的含水量，为高纬度地区高速公路施工路段的质量，提供了有力的保障。通过对严寒地区高速公路路基冻胀影响因素的分析，能够明确土颗粒直径与含水量有密切的关系。通俗来说，土颗粒直径越大，其细颗粒含量越高，土与水之间的作用也就越明显和强烈，则越容易引发冻胀。因此，从土颗粒直径与含水量角度出发，在改善土壤成分方面，应根据公路冻土情况减小施工土颗粒的直径[5]。在对高速公路路基施工区域的客土进行配级后，针对容易出现的水分迁移现象，可尽量缩短直径为0.05 mm的颗粒，进一步实现对高速公路路基土壤特质的改良。

2.2 改变高速公路路基的结构形式

在严寒地区高速公路修建期间，可以通过改变高速公路路基结构形式，解决公路路基冻胀工程问题。一方面，根据施工中的实际需求，选择合理的路基填料。结合严寒地区高速公路路基冻胀现象，选择厚度为60 cm左右的混凝土钢筋板，将其放在高速公路路基的基底上。通过此种方式，进一步提高高速公路路基的下沉耐受力，减少路基的下沉，在提高公路路基受力面积的同时，避免路基形成冻胀。另一方面，对施工中的碎石进行科学选择。通常情况下，选用级配的碎石，将所选择的碎石统一放到路基的表层，对路基表层进行填筑。在此基础上，在公路路基两侧边坡的位置上，设置相对简易的防护栏。通过此种方式，避免公路路基在修建过程中，因土壤中的水分导致路基受冻，向两侧边坡倾斜膨胀，提高公路使用寿命。

3 结束语

在经济繁荣发展的新形势下，严寒地区高速公路施工项目也取得了突出性的进展。在公路运营过程中，路基冻胀是严寒地区高速公路最为常见的现象。通常情况下，路基冻胀在一定程度上影响高速公路的运营寿命，影响高速公路的发展。针对当前严寒地区高速公路路基冻胀工程现状，本文在研究中通过对严寒地区高速公路路基冻胀现象的分析，从改善土壤含水量及土壤成分、改变高速公路路基的结构形式等方面，提出具体解决严寒地区高速公路路基冻胀问题的对策。希望在本次相关研究下，能够为日后提升严寒地区高速公路的质量、延长公路使用寿命，提供宝贵的建议。