多年凍土層高等級公路建設(shè)存在的問題及對策分析

摘要：在多年凍土層高等級公路建設(shè)過程中，如果采用典型的工程措施可能會遇到一些問題。文章對這些問題進(jìn)行了分析，并提出了相應(yīng)的應(yīng)對措施，希望能夠?yàn)槎嗄陜鐾翆痈叩燃壒方ㄔO(shè)提供一些參考和幫助。

關(guān)鍵詞：多年凍土層;高等級公路建設(shè);問題對策

一、引言

寒冷區(qū)域的凍土與人們的工程活動之間存在的矛盾，對于寒冷區(qū)域工程建設(shè)帶來了一定的困難。多年凍土的區(qū)域中，因?yàn)闉r青混凝土路面有著很強(qiáng)的吸熱作用，所以導(dǎo)致凍土退化的現(xiàn)象更加強(qiáng)烈，這不但會對公路路基的穩(wěn)定造成破壞，同時也會導(dǎo)致路基的下沉。隨著我國的社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展，高等級公路建設(shè)逐漸向著凍土區(qū)域拓展，因?yàn)閮鐾翆訂栴}而使得公路工程建設(shè)面臨著更多的挑戰(zhàn)。

二、多年凍土層高等級公路建設(shè)存在的問題

路基穩(wěn)定之所以會出現(xiàn)變化是因?yàn)槁坊鶄鳠岬奶匦裕坊鶄鳠岢耸艿絻鐾翆印⒌刭|(zhì)條件以及環(huán)境條件的影響之外，也會受到工程類型的影響。在路基熱邊界條件方面，當(dāng)路堤成形之后，道路表面溫度要高于天然地表，這對于公路來說，在多年凍土層中，瀝青混凝土路面的溫度要高于天然狀態(tài)。對于多年的凍土區(qū)域中，夏季瀝青混凝土路面溫度要高于天然狀態(tài)10℃左右。在不同的公路建設(shè)工程中，路面吸熱能力和溫度條件差異是導(dǎo)致公路傳熱過程差異的重要原因。路面條件的不同，吸熱的路徑和強(qiáng)度特性也不同，具體表現(xiàn)為：首先，鐵路的熱量是來自坡面，公路的熱量則來自路面，路面的熱量約為坡面的3倍。其次，在吸熱特性上，公路吸熱強(qiáng)度要高于鐵路，同時鐵路路堤熱流主要處于外側(cè)，公路的熱流則集中在中心，因?yàn)闊崃魉幬恢玫牟煌斐傻牟『σ簿透鞑幌嗤Ｔ跒r青混凝土路面中，因?yàn)闊崃骷卸斐傻牟『χ饕税枷荨⑷诔痢⑵旅嫠莸取Ｏ啾扔谄胀ü穪碚f，高等級公路在路面加寬之后，路堤底面的吸熱熱流量會有著較大幅度的增加，從而提升了路基中心的吸熱性，導(dǎo)致多年凍土層退化的速度加快。通過上述的內(nèi)容可知，高等級公路的路基聚熱效應(yīng)增強(qiáng)，那么多年凍土層的退化速度急劇增加，所以高等級公路的凍土工程病害更加嚴(yán)重，對于高等級公路建設(shè)和運(yùn)營提出了考驗(yàn)。

三、多年凍土層高等級公路建設(shè)問題的對策研究

（一）輻射調(diào)控

所謂輻射調(diào)控，就是通過刷漆、瀝青改良、淺色鋼筋混凝土等方式來降低路面色度，從而增加反射，獲得降低路面吸熱性的效果。同時也可采用遮陽板、拋碎石護(hù)坡等方式，下面將會對這些措施進(jìn)行探討。首先，遮陽板主要是實(shí)現(xiàn)對太陽輻射的遮擋，從而避免地面因?yàn)樘柕妮椛涠郎亍Ｕ陉柊逑驴諝鈱α鲹Q熱的過程能夠帶走遮陽板本身的熱量，同時，因?yàn)闊焽栊?yīng)導(dǎo)致遮陽板中的空氣流動，能夠?qū)⒄陉柊迤泼鏈囟缺３衷诘陀诘乇頊囟鹊乃健Ｆ浯危槭o(hù)坡降溫主要是因?yàn)樗槭o(hù)坡存在結(jié)構(gòu)孔隙，且這些孔隙之間相互聯(lián)通，能夠?qū)崿F(xiàn)空氣的對流和隔熱效果，尤其是在季節(jié)交替和晝夜交替時這種自然對流和隔熱效果更加的明顯。因?yàn)樗槭瘜又兴槭紦?jù)著主要的空間，所以主要由碎石內(nèi)的自然對流來實(shí)現(xiàn)降溫效果。總的來說，遮陽板下空氣流動效果要好于碎石護(hù)坡，從而使得兩者的降溫效能有著一定的差別。

（二）傳導(dǎo)調(diào)控

傳導(dǎo)調(diào)控的措施主要包括了碎石夾層路堤的使用和熱管以及保溫材料的應(yīng)用，保溫材料是指通過增加路堤內(nèi)部熱阻來降低公路的吸熱性，從而避免凍土受到影響。保溫處理雖然能夠減少路基吸熱，但卻并不能改變路基吸熱的根本趨勢。所以在具體的工程中應(yīng)將保溫處理措施與其他措施綜合應(yīng)用，從而發(fā)揮出更好的阻熱效果，同時也為其他的降溫措施打下重要的基礎(chǔ)。相比于保溫處理措施而言，碎石夾層路堤和熱管是主要的傳導(dǎo)調(diào)控方式。在多年凍土層高等級公路建設(shè)過程中，用充分利用工程傳熱的特性，通過在路堤中進(jìn)行保溫材料的埋設(shè)和碎石夾層的設(shè)置來減少路面吸熱的下傳，同時利用熱管來實(shí)現(xiàn)路基中心的制冷效果，從而實(shí)現(xiàn)多種措施的有效結(jié)合，最大限度避免凍土受到不利影響。

（三）對流調(diào)控

對流調(diào)控措施主要包括了塊碎石層和通風(fēng)管，塊碎石層有著單向傳導(dǎo)和對流的雙重效應(yīng)，通風(fēng)管則是直接和外界之間進(jìn)行對流換熱。通風(fēng)管主要是埋設(shè)在路基的一定深度位置，并且采取的是垂直路基走向的埋設(shè)方式，這種方式在具體的應(yīng)用過程中是非常有效的。通過實(shí)踐應(yīng)用證明了通風(fēng)管的設(shè)置能夠在第二個凍融循環(huán)周期進(jìn)行凈放熱，并且這種效能在不斷增加。管徑越大的通風(fēng)管效果越好，通風(fēng)管埋設(shè)位置越低效果越高，除此之外，通風(fēng)管的間距也會影響其降溫效果。

四、結(jié)語

在工程措施的選用和設(shè)計中應(yīng)充分重視高等級公路的傳熱過程，在路基地溫調(diào)控措施設(shè)計原則方面，應(yīng)注重對來源于路面強(qiáng)烈吸熱熱流的阻擋。在此基礎(chǔ)上，同步進(jìn)行路基中心部位溫度的有效調(diào)控。另外，由于坡面依然存在與鐵路相當(dāng)?shù)奈鼰釤崃髁浚砸矐?yīng)注意坡面調(diào)控措施的應(yīng)用。

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作者簡介： 龔堃，貴州共筑未來建設(shè)工程有限公司。