共和-玉树高速公路,简称共玉高速,是《玉树地震灾后恢复重建总体规划》公路网的重要路段,也是国内首条多年冻土区高等级公路。然而,自项目近年建成试运营以来,受太阳辐射及长期荷载干扰的影响,路基出现反复冻结—融化现象,以致局部高温不稳定-极不稳定多年冻土地段的路基出现了不均匀沉降、变形,给道路的使用造成严重影响。因此,必须对多年冻土路段病害进行详细调查等,并通过对已有成果的提炼和总结评价,提出适合共玉高速多年冻土区公路路基变形处治对策。本文首先通过查阅大量的文献资料,比较全面的掌握了路基冻害的影响情况和一般规律:其次查找并分析了研究区——共玉高速多年冻土区的自然地理特征、多年冻土地温特点、多年冻土上限、多年冻土融化夹层(融化核)以及多年冻土区冻土特征及分布等冻土基本情况;第三,从路基冻害的野外调查、土的冰冻特性等入手,通过对调查资料及其成果等的整理、分析、综合,总结出了共玉高速多年冻土区路基的病害类型,路基病害与冻土特征的关系,以及路基高度对冻土区主要路基病害的影响;第四,分析了路基病害的形成机理,冻土地区路基稳定性主要影响因素,以及路基病害规律等,同时在掌握共玉高速多年冻土区现有旧路主要施工技术的基础上,剖析了共玉高速公路沿线多年冻土段路基病害原因;最后,在前文分析的基础上,结合多年冻土区热棒工法及其工艺,分别对原有路面结构、不同类型路基沉陷、不同类型涵洞台背沉陷等,提出了共玉高速路基病害较为针对性的处理措施与处置对策。具体如下:(1)查阅及参考了大量的文献资料,分别从冻土工程研究、冻土冻涨融沉研究、冻土力学研究、片块石路基降温效果研究以及多年冻土区路基病害与处置对策研究等多方面掌握了国内外有关冻土工程及其病害与处置对策的相关问题。结果表明:冻土工程及其病害与防治问题已得到了国外发达国家及发展中国家尤其是我国的广泛关注,并已取得了一定的研究与实践成果。(2)利用共玉高速沿线相关地区历史数据及调查资料,从地理位置、地质及气候特征等三方面概述了共玉高速多年冻土地区自然地理概况,并结合相关情况分析了共玉高速研究区段的冻土特征。结果表明:①共玉高速穿越青藏高原东部边缘的高原冻土区、高山冻土区,空气稀薄,气候严寒,沿线融区较多,融区与多年冻土区过渡地带的多年冻土,热稳定性差,抗热干扰能力低;②共玉高速沿线基本呈吸热型、过渡型地温曲线,放热型地温曲线分布很少,表明共玉高速多年冻土区路基稳定性较差;③共玉高速公路修筑后导致多年冻土上限进一步降低,且随着多年冻土地温的升高,上限下降幅度增大。(3)对共玉高速多年冻土路段病害进行了调查,并分析了存在的主要路基病害类型及其与冻土特征、路基高度的关系。结果表明:①共玉高速路基的病害类型主要有路基沉陷及涵洞台背沉陷:②随着多年冻土年平均地温的逐渐降低,路基沉陷病害率呈现先增大后减小的趋势,同时路基沉陷病害率的变化率更小;③路基沉陷病害率随着冻土含冰量的增加,先增加后下降,多冰冻土区沉陷病害率最低;④低温亚稳定多年冻土区纵向裂缝病害反而比高温多年冻土区高,同时少冰冻土区纵向裂缝病害率几乎为零:⑤增加路基高度对减小路基沉陷病害是有好处的,但同时也会增加纵向裂缝病害的发生率等。(4)通过分析多年冻土区路基病害形成机理及冻土地区路基稳定性主要影响因素,结合共玉高速多年冻土区现有旧路主要施工技术,探讨了共玉高速多年冻土地区路基病害形成原因。结果表明:①水分、多年冻土地温、含冰量、路基高度以及不规范施工等是共玉高速多年冻土区路基病害发生的主要原因;②太阳直接辐射、降雨、地表水等是影响路基病害的主要因素;③共玉高速公路主要由于多年冻土影响地基沉降,导致路基路面整体沉降;④共玉高速多年冻土地区路基沉陷与裂缝产生原因总共分为6类,如原路线方向原地表土坑两端地界断面发生变化,使片块石厚度发生变化,片块石厚度不均,导致压实度不均匀,路基产生差异沉降,导致路基沉陷等,具体见表4.1;⑤涵洞台背沉陷产生原因总共分为3类,如由于涵洞台背路基压实不足,工后沉降,运营期间在重荷载反复作用下,路基被压密实,导致路基沉陷等,具体见表4.2。(5)综合以上的研究,结合共玉高速工程地质条件及其它相关条件,以多年冻土区热棒工及其工艺为主,提出了共玉高速多年冻土区路基病害的处理办法及处置对策。国家规划把共和至结古段建设成为具有青海特色的高速公路。然而,作为通往玉树地区的“生命线”公路通道,其试运营3年来,局部高温不稳定-极不稳定多年冻土地段的路基已出现了不均匀沉降、变形。但是,通过本研究,不仅提出了适合共玉高速多年冻土区公路路基变形的处理办法及处置对策,为214线共和至玉树高速公路的长久运营提供了技术支撑,同时,还在一定程度上进一步推动了藏区经济、社会跨越式发展的实现。此外,还为青藏高原其它类似公路甚至国内外一些多年冻土区公路路基的病害防治提供了一定的参考和借鉴。