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摘要:从整体情况来看,在西藏大部分地区都有着辽阔的季节性冻土,此类冻土对于公路工程的运行质量和安全性、稳定性会造成十分严重的影响。在这样的情况下,就需要进一步有效认识到季节性动土对公路的主要影响,然后结合具体情况进行行之有效的应对和处理,以此确保各类处置措施能够呈现出良好的效能。结合这种情况,本文重点分析季节性冻土对于公路的主要影响和应对策略。
关键词:季节性冻土;公路;主要影响;应对措施
一、引言
冻土是一种性质非常特殊的土类,这种土类的温度通常情况下是在0度或者0度以下,在土壤中有着大量的冰,按照冻土状态持续时间可以针对冻土进行分类,其中季节性冻土就是其中至关重要的组成部分。在公路的运行过程中,季节性冻土对于公路有着十分重要的影响,因此,要着重把握相对应的影响内容,然后提出和落实相对应的应对措施,以此确保公路可以安全稳定的运行,为我国公路事业的良性发展奠定基础。
二、季节性冻土概述
季节性冻土分为季节冻结层和季节融化层。冻土在冻结、融化的过程中呈现出比较独特的力学和物理性质变化,在土壤冻结的时候所呈现出的物理变化主要体现在水分的迁移和重分布,而冻土在融化的过程中所呈现出的物理力学变化就是结构强度的迅速衰减,在寒冷的冬季季节冻结层形成,随冻结锋面自上而下进行移动,土壤内部的水分向着冻结锋面迁移且发生聚冰作用,冰层及冰透镜体主要集中在最大冻结深度的二分之一到三分之一的位置。青藏高原就是特别典型的季节性冻土区域,同时该区域也是世界上中高海拔、低纬度、面积最大的冻土分布区。在青藏高原腹地昆仑山、唐古拉山的冻土区铺筑沥青路面是公认的世界性难题,曾被称为公路领域的“哥德巴赫猜想”。
三、季节性冻土对于公路的主要影响
季节性冻土在冻结之后土体积会进一步增大,在这样的情况下会产生十分严重的冻胀,然后对于公路会造成十分严重的影响,使公路的路面或者路基出现比较严重的破坏,使路基变形,甚至沉陷等,对于公路工程的整体质量和性能会造成十分严重的影响。季节融化层的冻结主要包括两个方向,第1个方向是从地表向下,第2个方向是从多年冻土上限向上。由于水分向两个冻结面进行迁移,所以,季节融化层冻结后的聚冰现象及水分的重新分布与季节冻结层有着十分显著的差异性,在季节融化层上部三分之一处及冻土上限附近,冰层和冰透镜体较为集中。夏天季节,当冻结层和季节融化层融化的时候,导致公路可能出现不同程度的土层不均匀沉降等相关方面的问题,进而导致整体公路出现十分严重的破坏,产生严重的变形,对于整体性能造成十分严重的影响。冻土活动层在冬季就像冰一样冻结,体积进一步膨胀,在这种情况下就会导致公路的路基和路面迅速的膨胀起来,被冻土顶起来,进一步突出。到了夏季的时候,融化的冻土体积进一步缩小,在这样的情况下就会导致路基和路面随之出现凹陷,对其整体质量都会造成严重损害。冻土的冻结和融化反复交替的出现,在这样情况下就会导致整体的公路出现冻胀、翻浆、鼓包、开裂、不均匀沉陷等等相关方面的问题面临着巨大的损害,此类情况对于该地区的交通安全和运输的畅通会造成十分严重的影响和威胁。如果是吸热效应明显的黑色沥青路面,或者是路面受比较大的荷载反复作用的情况下就会进一步加大冻土的融化范围和速度,由此严重损害公路的整体运行情况。绝大多数情况下,该类损害的变化结果和发生过程都呈现出不可逆性和单向性。
四、季节性冻土公路的养护管理措施
对季节性冻土对于公路造成的影响和危害要深入分析,然后行之有效的应对和处理,在对其进行维护管理的过程中,要着重把握高原公路的主要特点,在具体的养护管理过程中要充分采取以下几方面管理措施:
4.1结合实际情况选择科学可行的养护管理方案。在公路工程的养护管理过程中,所涉及的范围比较广,持续时间很长,因此在养护管理之前,要制定出行之有效的养护管理方案,确保方案的内容具备可行性和针对性,这样才能体现出应有的养护管理效果,为公路工程更有效的应对冻土危害而提供必要的保障。要充分做好调研和分析工作,进一步结合该地区的主要特点,把握养护管理区冻土的特性,对其水温,气温水温条件等等要充分的分析,把握具体资料,以此确保养护管理方案的经济性、可行性和针对性,在人力资源分布方面也要有针对性的选择,根据材料的经济性、方案实施的便捷性、人力资源的分布等相关情况选择具体的养护方案,在养护的过程中,要明确相关的原则和方向,确保冻土层能够得到有效保护,同时也要针对冻土层进行相对应的应对和处理。保护性的方案主要是采用具有保温隔热作用的方式,在消除可能引起危害因素的同时,不引起冻土状况的改变或者是维持初始状态,恢复被破坏了的冻土状态,以此确保路基的安全性和稳定性。这种方式适用于年平均气温和地温较低(一般年平均气温低于-1.5℃,年平均地温低于-1.0℃),冻土层较厚(>10m),富含厚层地下冰,并较少有人为活动干扰的地区采用。破坏性的方案主要是在确保路基安全稳定运行的情况之下,对于冻土的融化范围进行科学合理地控制,确保冻土变形的问题在适宜范围之内,以此确保路基足够安全稳定,有良好的强度和耐久性,不至于产生相关危害或者安全事故。
4.2综合运用手段。冻土区公路的危害产生是不良地质地理现象和多种自然因素(包括人为活动)互相作用的结果,所以在养护管理过程中要结合不同情况采取行之有效的应对措施,要确保各类措施,有效配套,互相融合,进而体现出应有的融合的作用和效果。在综合性管理措施的应用过程中,要强调主次,结合不同地区的实际情况进行有针对性的应用,这样才能更有效地提升养护管理效果。
4.3 注意环境保护。青藏高原的生态环境相对来说比较脆弱,所以在针对公路工程进行养护管理的过程中,要注重关注生态环境的保护工作,避免人类工程施工建设对于周边环境造成负面影响,使整体的生态系统被破坏。因此在养护管理过程中要充分遵循自然规律,问责落实,预防为主,开发或保护并存的基本原则,确保环境保护工作能够作为长远的工作,有效落实,作为战略要义,在公路工程养护管理过程中进行充分的体现,并上升到制度和策略层面,以此从根本上有效提升公路的运行质量和保护效果。
4.4保证排水系统畅通。要确保公路的排水系统足够优良,使整个系统实现更加稳定的运行,更畅通无阻,针对公路的排水系统而言,主要包括排水物、截水沟、挡水埝。它在整个道路和养护系统之中起到良好的引导和控制的作用。对于地表水径流起到应有的引导作用,通过这种方法进一步有效排除和防止路基两侧积水和水的渗透,在最大程度上有效减少路基在动土融化过程中所承受的力学变化和压力等等。设置地表排水系统要破坏自然地表,所以在针对地表排水系统进行设置的过程中,要充分掌握地区的水文地质条件等的把握具体情况,在设置地表排水系统的时候,要充分贯彻落实节能环保理念,以此体现出应有的公路工程设计和施工效果。
五、结束语
总之,青藏高原脆弱的生态环境、寒区冻土和人类的工程活动之间有着十分重要的矛盾,在实践的过程中,要进一步有效把握季节性动土区域对于公路的影响和危害,然后进行行之有效的应对和处理,确保公路工程能够得到科学合理的养护和管理,使当地的生态环境得到更有效的维护,确保公路交通空间畅通,使得西藏地区和外界有更深入的联系,这样能够更有效的提升当地的社会经济发展水平,为我国国防建设和社会稳定也提供必要的保障。
参考文献
[1]冶进良,试论青藏高海拔地区公路路基的施工与养护[J].黑龙江科技信息2018.11
[2]侯晋芳,冯军,闫伟,李亚静. 季节性冻土地区客专路基现场试验[J]. 冰川冻土. 2011(04)
[3]邢丽霞,阙列东.我国的地面塌陷及其危害[J].中国地质灾害与防治学报,2020.14.
[4]王勇. 复杂地质条件高速公路项目建设与管理[M].人民交通出版社,2016.
西藏交通設计院 西藏 拉萨 850000
关键词:季节性冻土;公路;主要影响;应对措施
一、引言
冻土是一种性质非常特殊的土类,这种土类的温度通常情况下是在0度或者0度以下,在土壤中有着大量的冰,按照冻土状态持续时间可以针对冻土进行分类,其中季节性冻土就是其中至关重要的组成部分。在公路的运行过程中,季节性冻土对于公路有着十分重要的影响,因此,要着重把握相对应的影响内容,然后提出和落实相对应的应对措施,以此确保公路可以安全稳定的运行,为我国公路事业的良性发展奠定基础。
二、季节性冻土概述
季节性冻土分为季节冻结层和季节融化层。冻土在冻结、融化的过程中呈现出比较独特的力学和物理性质变化,在土壤冻结的时候所呈现出的物理变化主要体现在水分的迁移和重分布,而冻土在融化的过程中所呈现出的物理力学变化就是结构强度的迅速衰减,在寒冷的冬季季节冻结层形成,随冻结锋面自上而下进行移动,土壤内部的水分向着冻结锋面迁移且发生聚冰作用,冰层及冰透镜体主要集中在最大冻结深度的二分之一到三分之一的位置。青藏高原就是特别典型的季节性冻土区域,同时该区域也是世界上中高海拔、低纬度、面积最大的冻土分布区。在青藏高原腹地昆仑山、唐古拉山的冻土区铺筑沥青路面是公认的世界性难题,曾被称为公路领域的“哥德巴赫猜想”。
三、季节性冻土对于公路的主要影响
季节性冻土在冻结之后土体积会进一步增大,在这样的情况下会产生十分严重的冻胀,然后对于公路会造成十分严重的影响,使公路的路面或者路基出现比较严重的破坏,使路基变形,甚至沉陷等,对于公路工程的整体质量和性能会造成十分严重的影响。季节融化层的冻结主要包括两个方向,第1个方向是从地表向下,第2个方向是从多年冻土上限向上。由于水分向两个冻结面进行迁移,所以,季节融化层冻结后的聚冰现象及水分的重新分布与季节冻结层有着十分显著的差异性,在季节融化层上部三分之一处及冻土上限附近,冰层和冰透镜体较为集中。夏天季节,当冻结层和季节融化层融化的时候,导致公路可能出现不同程度的土层不均匀沉降等相关方面的问题,进而导致整体公路出现十分严重的破坏,产生严重的变形,对于整体性能造成十分严重的影响。冻土活动层在冬季就像冰一样冻结,体积进一步膨胀,在这种情况下就会导致公路的路基和路面迅速的膨胀起来,被冻土顶起来,进一步突出。到了夏季的时候,融化的冻土体积进一步缩小,在这样的情况下就会导致路基和路面随之出现凹陷,对其整体质量都会造成严重损害。冻土的冻结和融化反复交替的出现,在这样情况下就会导致整体的公路出现冻胀、翻浆、鼓包、开裂、不均匀沉陷等等相关方面的问题面临着巨大的损害,此类情况对于该地区的交通安全和运输的畅通会造成十分严重的影响和威胁。如果是吸热效应明显的黑色沥青路面,或者是路面受比较大的荷载反复作用的情况下就会进一步加大冻土的融化范围和速度,由此严重损害公路的整体运行情况。绝大多数情况下,该类损害的变化结果和发生过程都呈现出不可逆性和单向性。
四、季节性冻土公路的养护管理措施
对季节性冻土对于公路造成的影响和危害要深入分析,然后行之有效的应对和处理,在对其进行维护管理的过程中,要着重把握高原公路的主要特点,在具体的养护管理过程中要充分采取以下几方面管理措施:
4.1结合实际情况选择科学可行的养护管理方案。在公路工程的养护管理过程中,所涉及的范围比较广,持续时间很长,因此在养护管理之前,要制定出行之有效的养护管理方案,确保方案的内容具备可行性和针对性,这样才能体现出应有的养护管理效果,为公路工程更有效的应对冻土危害而提供必要的保障。要充分做好调研和分析工作,进一步结合该地区的主要特点,把握养护管理区冻土的特性,对其水温,气温水温条件等等要充分的分析,把握具体资料,以此确保养护管理方案的经济性、可行性和针对性,在人力资源分布方面也要有针对性的选择,根据材料的经济性、方案实施的便捷性、人力资源的分布等相关情况选择具体的养护方案,在养护的过程中,要明确相关的原则和方向,确保冻土层能够得到有效保护,同时也要针对冻土层进行相对应的应对和处理。保护性的方案主要是采用具有保温隔热作用的方式,在消除可能引起危害因素的同时,不引起冻土状况的改变或者是维持初始状态,恢复被破坏了的冻土状态,以此确保路基的安全性和稳定性。这种方式适用于年平均气温和地温较低(一般年平均气温低于-1.5℃,年平均地温低于-1.0℃),冻土层较厚(>10m),富含厚层地下冰,并较少有人为活动干扰的地区采用。破坏性的方案主要是在确保路基安全稳定运行的情况之下,对于冻土的融化范围进行科学合理地控制,确保冻土变形的问题在适宜范围之内,以此确保路基足够安全稳定,有良好的强度和耐久性,不至于产生相关危害或者安全事故。
4.2综合运用手段。冻土区公路的危害产生是不良地质地理现象和多种自然因素(包括人为活动)互相作用的结果,所以在养护管理过程中要结合不同情况采取行之有效的应对措施,要确保各类措施,有效配套,互相融合,进而体现出应有的融合的作用和效果。在综合性管理措施的应用过程中,要强调主次,结合不同地区的实际情况进行有针对性的应用,这样才能更有效地提升养护管理效果。
4.3 注意环境保护。青藏高原的生态环境相对来说比较脆弱,所以在针对公路工程进行养护管理的过程中,要注重关注生态环境的保护工作,避免人类工程施工建设对于周边环境造成负面影响,使整体的生态系统被破坏。因此在养护管理过程中要充分遵循自然规律,问责落实,预防为主,开发或保护并存的基本原则,确保环境保护工作能够作为长远的工作,有效落实,作为战略要义,在公路工程养护管理过程中进行充分的体现,并上升到制度和策略层面,以此从根本上有效提升公路的运行质量和保护效果。
4.4保证排水系统畅通。要确保公路的排水系统足够优良,使整个系统实现更加稳定的运行,更畅通无阻,针对公路的排水系统而言,主要包括排水物、截水沟、挡水埝。它在整个道路和养护系统之中起到良好的引导和控制的作用。对于地表水径流起到应有的引导作用,通过这种方法进一步有效排除和防止路基两侧积水和水的渗透,在最大程度上有效减少路基在动土融化过程中所承受的力学变化和压力等等。设置地表排水系统要破坏自然地表,所以在针对地表排水系统进行设置的过程中,要充分掌握地区的水文地质条件等的把握具体情况,在设置地表排水系统的时候,要充分贯彻落实节能环保理念,以此体现出应有的公路工程设计和施工效果。
五、结束语
总之,青藏高原脆弱的生态环境、寒区冻土和人类的工程活动之间有着十分重要的矛盾,在实践的过程中,要进一步有效把握季节性动土区域对于公路的影响和危害,然后进行行之有效的应对和处理,确保公路工程能够得到科学合理的养护和管理,使当地的生态环境得到更有效的维护,确保公路交通空间畅通,使得西藏地区和外界有更深入的联系,这样能够更有效的提升当地的社会经济发展水平,为我国国防建设和社会稳定也提供必要的保障。
参考文献
[1]冶进良,试论青藏高海拔地区公路路基的施工与养护[J].黑龙江科技信息2018.11
[2]侯晋芳,冯军,闫伟,李亚静. 季节性冻土地区客专路基现场试验[J]. 冰川冻土. 2011(04)
[3]邢丽霞,阙列东.我国的地面塌陷及其危害[J].中国地质灾害与防治学报,2020.14.
[4]王勇. 复杂地质条件高速公路项目建设与管理[M].人民交通出版社,2016.
西藏交通設计院 西藏 拉萨 850000