保溫隔水路基在G312線雞兒嘴至清水驛段公路維修改造工程中的應用

黃曉輝++王飛++王若旭

摘 要：針對中國西北黃土地區公路路基常出現的不均勻沉降等病害，提出一種新型保溫隔水路基。該新結構是根據路基現場實際情況，設置保溫層和隔水層，以期減輕凍融與干濕循環對壓實黃土的劣化。在國道312線雞兒嘴至清水驛段開展了保溫隔水路基試驗示范工程的修筑。

關鍵詞：黃土；路基；濕陷；保溫隔水；路基新結構；設計；施工

中圖分類號：U443.31 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）14-0127-02

黃土是第四紀堆積的以粉土顆粒為主、富含碳酸鹽、具有大孔性、黃色的土狀沉積物。在我國，黃土分布面積很廣，主要分布在北方干旱、半干旱地區，黃土和黃土狀土分布面積約64萬km2，占國土面積的6.3%，其中濕陷性黃土約38萬km2，占黃土地區總面積的60%以上。濕陷性黃土是黃土的一種，具有在一定壓力作用下受水浸濕，土結構迅速破壞而發生顯著附加下沉的特性。

黃土的濕陷，是在水的作用下產生的，沒有水這個因素，濕陷就無從談起。而在季節凍土區，路基中水分會隨季節改變而發生反復的凍結、融化，以及遷移，導致壓實黃土會發生反復的干濕、凍融現象，這勢必會對壓實黃土的路用性能造成影響。有關研究表明，除施工質量、地基沉降等因素外，反復凍融、干濕條件下黃土路基的多級濕陷也是季凍區黃土路基不均勻沉降等病害產生的重要因素。

甘肅省位于我國西北地區，地處黃土高原、青藏高原和內蒙古高原三大高原的交匯地帶，是我國濕陷性黃土的主要分布區域，其境內黃土地區的公路里程近2萬公里，絕大部分位于季節性凍土區，且都不同程度地出現了因黃土多次濕陷引起的路基、路面病害，嚴重影響了公路的安全運營，帶來了較大的經濟損失。因此，開展季節凍土區黃土路基多級濕陷機理及其防治技術的研究，在保障該地區公路安全及正常運營、減少病害、有效降低公路養護成本、提高公路服務水平等方面均具有顯著的經濟與社會效益。1

1 保溫隔水路基的設計

1.1 保溫隔水路基的設計

基于水和凍融循環作用是黃土路基產生多級濕陷的主要影響因素，提出一種防治黃土路基多級濕陷的路基新結構—保溫隔水路基。該路基新結構中，路面下面鋪設保溫材料是為了減少凍結深度，防止黃土路基發生劇烈的凍融循環作用。

國道312線雞兒嘴至清水驛段保溫隔水路基共修筑2段，分別是K2031+750-K2032+790（1040m）和K2019+300-K2019+600（300m），共計1340m。

該段保溫隔水路基根據現場降雨及地下水情況未設置防水土工布。在路基頂面鋪設10cm天然砂礫，后鋪設5cm的xps保溫板，后上覆10cm天然砂礫作為保護層，具體橫斷面圖如圖1所示。

1.2 保溫材料技術參數

保溫材料選用5cm厚XPS板（擠塑泡沫保溫隔熱板，如圖2所示），具有導熱系數小，強度高，耐腐蝕、防水等優點。其導熱系數小于0.0289W/m·K，其絕熱性能在50年后仍能保持原來的80%；抗壓強度大于0.65Mpa。體積吸水率小于1%（水蒸汽透濕系數小于2Ng（Pa·m·s），這比其它硬質保溫隔熱材料（聚氨酯、EPS）的吸水率小很多，其絕熱性能在長期與水汽接觸的情況下仍能保持不變。

2 項目實施

2.1 項目工程概況

國道312線雞兒嘴至清水驛段公路維修改造工程起點位于定西、白銀分界處的雞兒嘴（K1975+540），與國道312線界石鋪至雞兒嘴段維修改造工程順接，重點位于蘭州市榆中縣清水驛（K2065+880），與下一段維修改造工程順接。路線全長92.66Km（含十八里鋪至定西安定區連接線2.2Km）。全線采用二級公路技術標準，路基寬度8.5～12m，根據不同段落，設計時速分別采用60Km/h和40Km/h兩種。

國道312線雞清段保溫隔水路基共鋪設2段，長度共計1340m，具體鋪筑位置如表1所示。

2.2 施工工藝流程

2.2.1 施工準備

（1）審閱圖紙：仔細審閱施工圖紙及文件，審核有無與標準不相符的項目，圖紙所標注的尺寸和工程量有無錯誤、遺漏，是否詳盡，有無不明白的地方等，發現問題及時與相關設計單位、監理聯系，以便及時更正。（2）測量放樣：圖紙到位后，根據實際地形作出實際斷面并與設計圖紙斷面進行對照，發現不符時，及時與設計和監理聯系，進行修正。根據施工圖紙準確放樣并進行詳細技術交底。（3）根據工程量、配置足夠的機械和人員。

2.2.2 鋪設保溫板

（1）路基表面平整。按設計高程、橫坡平整路基表面，如有土塊與碎石，應及時清理，以免影響保溫板的平整鋪設。如圖3所示。（2）鋪設保溫板。2014年11月，在蘭州公路管理局G312線雞清項目辦和施工單位的配合下，完成該段保溫隔水路基修筑。現場修筑情況如圖4-圖7所示。

2.2.3 保溫板上鋪設保護沙礫

保溫板鋪設完成，并用U型訂固定后，首先用裝載機在沒有鋪設保溫板的區域向鋪設完的保溫板上鋪天然沙礫土，逐步推進工作面（如圖8、如圖9所示），并進行整平和初步的碾壓（如圖10、如圖11所示），以避免機械直接碾壓保溫板造成保溫板的破壞，同時又可大幅提高施工速度。

2.3 施工質量控制

（1）選擇保溫板時，對其相關技術指標進行嚴格控制，保證保溫板的質量；（2）嚴格按照保溫板的鋪設順序施工，避免施工過程中施工機械對保溫板的破壞，影響保溫效果；（3）鋪設保溫板之前，必須做好路基表面的平整收光，如遇土塊和碎石，應及時清理，以免頂破保溫板，影響其保溫效果；（4）用U型釘固定保溫板時，不必每塊保溫板上都釘U型釘，可采用交錯釘的方式，以提高施工進度，如圖12所示。

3 保溫隔水路基的優缺點

3.1 優點

保溫隔水路基新結構能減小或避免凍融與干濕循環作用對黃土路基的不利影響，有效防治季節凍土區因壓實黃土多級濕陷而造成的路基病害。適用于我省隴東、隴中等季節性凍土黃土地區。目前該成果已成功應用于G30永登至古浪高速公路、馬營至隴西二級公路、國道G312線維修改造工程，取得了良好的經濟與社會效益。

3.2 缺點

因保溫隔水板的造價略微昂貴，在應用過程中，會使得路基每平方米的造價增加25—45元不等。

4 結語

本項研究以永登至古浪高速公路示范工程為基礎，總結了新型保溫隔水路基的設計方法，并對新型保溫隔水路基所用材料的技術參數、施工方法以及施工中的質量控制措施進行了簡要說明，并在G312線雞兒嘴至清水驛段公路維修改造工程中得到應用，取得了良好的效果。