桥梁病害成因分析及其处理对策浅议青藏高寒地域公路涎流冰病害的成因分析及防治 摘 要经过对青藏高寒地域公路涎流冰病害的类型及成因分析,本着预防为主,防治结合的标准,提出对应的涎流冰病害的防治方法 关键词青藏高寒地域;公路涎流冰;成因;防治 1 引言 高寒地域的冬季,地下水溢出漫流在公路上,在适宜的负温条件下,随流随冻,在公路表面形成隆起的冰体俗称公路涎流冰它是中国高寒地域山区公路一个常见的工程地质病害在春融期间,水份渗透路基内,经常会引发道路翻浆,路基出现不均匀沉陷,边坡滑坍等路基病害,影响正常的交通运输 2 涎流冰的类型及形成条件 涎流冰的类型 青藏高寒地域公路涎流冰分布十分广泛,按涎流冰的形成位置划分关键有两种类型:一类系山坡涎流冰;另一类系河谷涎流冰 涎流冰的形成条件 公路涎流冰的形成有其特定的条件关键决定于特殊水文地质结构下,密闭水体的冻结—压力作用、地下水、负气温、地形地貌等等另外,多年冻土、季节性冻土及覆盖层等,也是形成涎流冰的关键原因 特殊的水文地质结构 涎流冰通常全部出现在地势低洼、沟口及山麓地带,以山坡涎流冰为关键特征其上为透水性好的腐殖土、碎石土层,中间为蓄水能力强的含水层,而下面为不透水的岩层或多年冻土层。
而在公路建设中,含水层常常遭到人为的破坏而使地下水出露,或使含水层发生其它局部扰动改变,形成一个人为特殊地质结构—扰动三层体,成为公路涎流冰得以形成的结构条件伴随负气温的出现,出露三层体的透水层开始冻结,当负气温降到其冻结温度时,在含水层出露处一侧也开始缓慢冻结当透水层中的冻结峰面和含水层水位衔接时,在含水层上方形成了不透水盖板,并和下面的不透水岩层或多年冻土层底板和侧面出露处的冻土挡板一起组成了一个以含水层为关键完全封闭体系—密闭水体此密闭水体在负温下冻结时,将产生巨大的密闭水体的冻结—压力作用当其水压超出微弱处的强度极限,微弱处出现开裂,地下水溢出,并冻结形成涎流冰可见,密闭水体的冻结—压力作用,是公路涎流冰形成最主要的原因和条件 水源条件 经过调查,在涎流冰分布区通常全部存在丰富的浅层地下水,关键经过大气降水补给当修建公路含水层被破坏时,夏季地下水出露,形成泉水;冬季则关键在单斜密闭水体的冻结—压力作用下形成涎流冰,地下水的存在和多寡,是决定涎流冰形成及规模的主要条件 严寒的气候条件 恶劣的气候条件也是形成涎流冰的主要原因青藏高寒地域属于高原大陆型气候,长冬无夏,严寒季节长,气候改变急剧,冬季严寒多风雪,夏秋短多暴雨冰雹。
尤其是秋末降雨水多,补给涎流冰丰富的水源;再加上严寒的冬季气温,负温度连续时间长,为涎流冰的形成提供了客观条件;在冬末春初降雪多,日照强时融雪水多,涎流冰会加重 地形地貌特征 地形地貌是地下水形成的主要原因,也是涎流冰形成的主要条件青藏高寒区涎流冰发育地域,其地形均属马蹄形,三面环山,一面开口的簸箕形山前斜地,有较大的汇水面积,有利于大气降水的聚集和渗透,坡面上又有一定的植被覆盖或耕地,是天然的拦水、蓄水结构物,为浅层地下水提供了充分的水源 多年冻土层和季节冻融层 青藏高寒地域平均海拔均在4000米以上多年冻土层是良好的隔水底板,夏季形成冻结层上水,储存于融化层中,冬季伴随表层土壤冻结而形成承压水盆地或斜地,使地下水由高水压处向低水压处流动,有利于地下水的形成和聚集季节冻融层决定着含水层的范围、地下水的运动规模和形式,使地下水的动力特征发生周期性改变,这是形成涎流冰很主要的原因 覆盖层条件 植被、积雪等覆盖层是天然的拦水、蓄水结构物,植被层厚的地方阻碍地表径流,有利于地表水渗透,补给浅层地下水初冬大雪覆盖,雪层厚的地方冻的晚,冻的慢覆盖层本身起着隔热防冻的作用,不仅造成各处季节冻层厚度不一样,同时各处含水层厚度也不一样,层位高度也有差异,当水动力特征发生改变时,往往从覆盖层微弱处溢出,形成涎流冰。
3 涎流冰的防治 涎流冰的类型及成因多个多样,这需要在道路设计、施工前,做到具体的勘测,对涎流冰的地点、类型、规模、成因及当地的气象资料、防治经验等全部要具体调查本着预防为主,防治结合的标准特提出以下五种涎流冰病害的防治方法 绕避 在设计过程中,只要技术上可行,经济上合理,应尽可能绕避涎流冰地带不然,就必需对其进行防治 尽可能多填少挖,提升路基高度 在涎流冰地域路基设计时,尽可能提升路基高度,预防涎流冰上路,并尽可能浅挖或不挖路基,避免切割含水层 修建桥涵 地下水出露点距路线较近,又较集中,有显著的切割水沟槽,修建桥涵能够得到有效的治理另外还可采取加深和清理河道等辅助方法涵洞通常应设为箱涵,以利养护这种方法最主要的是正确选择桥涵的位置,使之既可冬季排冰,又可在雨季泄洪,达成一举两得的功效 地下排导 地下排导治理涎流冰是一个常见的方法,它设有渗池、暗管、沉砂井、出口水井等结构这种治理方法关键适合用于山坡浅层地下水形成的涎流冰,效果比较显著,但施工工艺较为复杂,且一旦损坏不易养护 聚冰沟和聚冰坑 这两种方法全部适合用于山坡较缓的涎流冰聚冰沟的位置易远离路基,聚冰坑最好选择在涎流冰周围地势较低、土质可用做填筑路基。
另外还有挡冰堤、挡冰墙、等处理涎流冰的方法 4 结束语 对涎流冰的防治,是一项技术上比较复杂,针对性比较强的工作,在选择防治方案时,应本着因地制宜,就地取材、防治结合的标准。