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摘要：作为一种冰胶结性土体，多年冻土具有极其特殊的性质，是一个多相、结构复杂、难以把握的土质体系，但由于其广泛分布于我国西北、东北等区域的大面积范围内，对该地段的路基设计又是不可避免的。本文分析了多年冻土对路基工程质量的影响及其原因，并针对这些问题，提出了多年冻土区路基结构设计的原则与方法，以期针对不同类型的冻土对路基的不同影响而采取相应对策，有效提高路基质量。
关键词：多年冻土区 ， 路基设计，病害
Abstract: as a kind of cemented soil mass of ice, permafrost have very special properties, is a heterogeneous, complicated structure, and the soil is hard to control system, but because of its widely distributed in northwest China, northeast China and other regions within the scope of the large area, the section of roadbed design is inevitable. This paper analyzes the permafrost to the influence on the quality of the subgrade engineering and its reason, and in the light of these problems, and put forward the embankment structure design of the warm permafrost regions principle and method to the frozen soil of different types of different effects of the roadbed and adopt corresponding countermeasures, effectively improve the quality of roadbed.
Keywords: warm permafrost regions, roadbed design, diseases
中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
1 多年冻土区的分布特征及类型
工程上将温度≤0℃的，含有冰的各种土壤与岩土称为冻土，作为一种冰胶结性土体，冻土既有一般土壤的共性，又具有极其特殊的性质，是一个多相、结构复杂、难以把握的土质体系。一般将自然状态下呈冻结状态，且持续时间≥3年的冻土称为多年冻土。多年冻土在地球上分布较广，占陆地面积的1/4左右，且主要分布于北半球，而我国的多年冻土主要分布于西部高山、青藏高原、东北大小兴安岭以及松嫩平原北部，占我国领土面积的20%以上。根据冻土土质类别、含水量、融沉性以及融后潮湿度可将多年冻土分为：不融沉的少冰冻土、弱融沉的多冰冻土、具有冻融性质的富冰冻土、强融性的饱冰冻土以及表现出强融陷性的含土冰层。不同类型的多年冻土对路基工程的影响不同，设计施工中应针对其特点采取相应的治理对策，有效提高路基质量。
2 冻土区对路基设计施工的影響
2.1 路基沉陷
公路投入使用后，随着时间的延长和车载负荷的持续作用，多年冻土区路基往往会出现显著的不均匀下沉或局部甚至整体的下沉。路基沉降按其原因可分为压密沉降和热融沉降。前者主要发生在路基填土密实度与含水量控制不当的情况下，而后者则是多种因素造成的，自然气候变暖、人为施工对下部冻土产生了热平衡扰动，都可能出现热融沉降现象。作为多年冻土区最常见的路基病害，沉陷常伴随裂缝等其他病害发生。热融沉陷还可能在丘陵地区或山区引发热融滑塌，造成重大的安全事故。
2.2 路基裂缝
路基裂缝的产生通常是由路基施工导致的路基下冻土地温升高、阳面受热面积增大、地质水分状态改变等因素引发的，由于冻土出现了不均匀融化和不一致的融化压缩变形量，路基开始出现横向或纵向的裂缝，反映到公路路面，即可能出现相应的横、纵向、块状裂缝以及网裂、龟裂等，严重影响道路交通的质量。路基裂缝多表现为纵向裂缝，且纵向裂缝一般与路基下多年冻土的含冰量关系密切，含冰量越大，裂缝病害越可能加剧。
2.3 其他路基病害
除上述问题外，多年冻土区还可能使路基出现翻浆、冻胀、以及冰害等问题。以翻浆为例，由于潮湿路段路基结冻过程中水分上移引起冻胀，春季融化时导致路基强度急剧下降，路基垫层也变得十分软弱，此时常会表现为路面冒浆、鼓包、坑槽，并形成车辙，大大降低了公路运输的能力和质量。翻浆一般出现在土质条件极不稳定的路段，尤以高温段的富冰、饱冰冻土最为频繁。
3 多年冻土区路基结构的设计
3.1 设计原则
多年冻土区路基结构的设计原则是：首先应对工程地质环境进行全面、详实的调查，并以勘察结果为依据，准确评估冻土可能发生融化后的变形值等参数，并针对这些参数进行冻土融化的控制。设计中须结合冻土类型、环境气候以及年平均地温采用不同的方法对冻土融化进行防治，常采用的措施包括：对路基高度的合理提高、对路基进行保温隔热和设置保温护道等。
3.2 地质勘查的内容与重点
应对路段地形地貌、岩土类型、地质构造、海拔高度、含水量等直接影响冻土分布的因素进行勘查，详细记录其分布规律及自然、人为活动对环境的影响，调查排水条件、地下水位置及其与地表水的关系，并准确记录现有排水设施的位置与工作状态。勘查中应对不同类型冻土区的地质类型分段进行详勘，说明其类型、分布范围、厚度、冻土构造、季节融冻层深度和地下冰埋藏条件、厚度、分布、冻胀融沉的可能性等，并进行必要的物理、化学、构造、力学性质指标的测试及现场试验和原位测试，提供进行道路稳定性设计计算的技术指标。应针对不同路段的稳定性提出相应的设计原则和工程方案，并预报环境改变对冻土的影响程度及不良地质现象的发展趋势与防治策略。
3.3 针对不同类型冻土的具体设计方法
3.3.1 少冰、多冰冻土路基
少冰、多冰冻土的融沉等级低，融沉变形小，对工程的危害相对有限，根据现行公路路基设计规范的规定，原则上按一般路基进行设计。此类路基在设计时主要考虑压缩沉降对路基的影响，对压缩沉降量较大的路段，应采取清除表层腐殖土换填碎石土的方法处理。
3.3.2 富冰、饱冰冻土路基
富冰、饱冰路基的设计过程中应计算地基的融化沉降量和压缩沉降量，但由于冻土地质的不均质性和变形的不确定性，因此计算结果必须严格依据勘查结果，对不同状态下的冻土层采取局部清除换填与保温设计等办法相结合的形式进行综合治理。首先，可采取提高路基的方法，通过填土高度的增加，减小变形量，保证路基的稳定性。其次，可采用相关工程措施改变路基体或路面的热力学性能，如隔热材料、热棒、遮阳板、旱桥、组合结构路基、浅色水泥砼路面等，通过这些措施可以使路基下的多年冻土人为上限上升或稳定，减小路基热融变形。此外，还应加强侧向保护和排水可以保护路基及其附近的生态环境不被破坏，保持路基及路侧多年冻土上限稳定，以防止地下水、地表水对路基工程的危害。
3.3.3 含土冰层路基
在各种多年冻土类型中，含土冰层的融沉等级是最高的，融沉变形也是最大的，对路基产生的危害最为严重。因此应在设计之初尽可能避免涉及含土冰层地段，经过该路段的工程则必须采取全部清除的方法，进行深度换填，以保证路基的稳定性。
4 结语
多年冻土区的路基工程存在较高的差异性与复杂性，必须在设计阶段给予充分的重视。很多设计内容应通过全面、详细的事前勘察，提前到路线设计阶段进行，通过合理的线位选择，给具体设计提供便利。多年冻土区还存在环境脆弱的特点，因此设计中应充分体现生态理念，尽可能保护好该地区的环境，这也是稳定路基的一个重要基础。总之，设计师应不断总结以往的成功经验，并改进方案、创新技术，以高品质的设计作品满足多年冻土区路基工程的苛刻要求。
参考文献
[1] 赵林, 程国栋, 俞祁浩, 李元寿. 气候变化影响下青藏公路重点路段的冻土危害及其治理对策[J]. 自然杂志, 2010, (01).
[2] 中华人民共和国建设部. GB 50324-2001, 冻土工程地质勘察规范[S]. 2001.
[3] 章金钊, 贾志裕, 刘戈. 新藏公路新疆段多年冻土的分布特征与路基设计对策[J]. 公路交通科技(应用技术版), 2008, (S1).
关键词：多年冻土区 ， 路基设计，病害
Abstract: as a kind of cemented soil mass of ice, permafrost have very special properties, is a heterogeneous, complicated structure, and the soil is hard to control system, but because of its widely distributed in northwest China, northeast China and other regions within the scope of the large area, the section of roadbed design is inevitable. This paper analyzes the permafrost to the influence on the quality of the subgrade engineering and its reason, and in the light of these problems, and put forward the embankment structure design of the warm permafrost regions principle and method to the frozen soil of different types of different effects of the roadbed and adopt corresponding countermeasures, effectively improve the quality of roadbed.
Keywords: warm permafrost regions, roadbed design, diseases
中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
1 多年冻土区的分布特征及类型
工程上将温度≤0℃的，含有冰的各种土壤与岩土称为冻土，作为一种冰胶结性土体，冻土既有一般土壤的共性，又具有极其特殊的性质，是一个多相、结构复杂、难以把握的土质体系。一般将自然状态下呈冻结状态，且持续时间≥3年的冻土称为多年冻土。多年冻土在地球上分布较广，占陆地面积的1/4左右，且主要分布于北半球，而我国的多年冻土主要分布于西部高山、青藏高原、东北大小兴安岭以及松嫩平原北部，占我国领土面积的20%以上。根据冻土土质类别、含水量、融沉性以及融后潮湿度可将多年冻土分为：不融沉的少冰冻土、弱融沉的多冰冻土、具有冻融性质的富冰冻土、强融性的饱冰冻土以及表现出强融陷性的含土冰层。不同类型的多年冻土对路基工程的影响不同，设计施工中应针对其特点采取相应的治理对策，有效提高路基质量。
2 冻土区对路基设计施工的影響
2.1 路基沉陷
公路投入使用后，随着时间的延长和车载负荷的持续作用，多年冻土区路基往往会出现显著的不均匀下沉或局部甚至整体的下沉。路基沉降按其原因可分为压密沉降和热融沉降。前者主要发生在路基填土密实度与含水量控制不当的情况下，而后者则是多种因素造成的，自然气候变暖、人为施工对下部冻土产生了热平衡扰动，都可能出现热融沉降现象。作为多年冻土区最常见的路基病害，沉陷常伴随裂缝等其他病害发生。热融沉陷还可能在丘陵地区或山区引发热融滑塌，造成重大的安全事故。
2.2 路基裂缝
路基裂缝的产生通常是由路基施工导致的路基下冻土地温升高、阳面受热面积增大、地质水分状态改变等因素引发的，由于冻土出现了不均匀融化和不一致的融化压缩变形量，路基开始出现横向或纵向的裂缝，反映到公路路面，即可能出现相应的横、纵向、块状裂缝以及网裂、龟裂等，严重影响道路交通的质量。路基裂缝多表现为纵向裂缝，且纵向裂缝一般与路基下多年冻土的含冰量关系密切，含冰量越大，裂缝病害越可能加剧。
2.3 其他路基病害
除上述问题外，多年冻土区还可能使路基出现翻浆、冻胀、以及冰害等问题。以翻浆为例，由于潮湿路段路基结冻过程中水分上移引起冻胀，春季融化时导致路基强度急剧下降，路基垫层也变得十分软弱，此时常会表现为路面冒浆、鼓包、坑槽，并形成车辙，大大降低了公路运输的能力和质量。翻浆一般出现在土质条件极不稳定的路段，尤以高温段的富冰、饱冰冻土最为频繁。
3 多年冻土区路基结构的设计
3.1 设计原则
多年冻土区路基结构的设计原则是：首先应对工程地质环境进行全面、详实的调查，并以勘察结果为依据，准确评估冻土可能发生融化后的变形值等参数，并针对这些参数进行冻土融化的控制。设计中须结合冻土类型、环境气候以及年平均地温采用不同的方法对冻土融化进行防治，常采用的措施包括：对路基高度的合理提高、对路基进行保温隔热和设置保温护道等。
3.2 地质勘查的内容与重点
应对路段地形地貌、岩土类型、地质构造、海拔高度、含水量等直接影响冻土分布的因素进行勘查，详细记录其分布规律及自然、人为活动对环境的影响，调查排水条件、地下水位置及其与地表水的关系，并准确记录现有排水设施的位置与工作状态。勘查中应对不同类型冻土区的地质类型分段进行详勘，说明其类型、分布范围、厚度、冻土构造、季节融冻层深度和地下冰埋藏条件、厚度、分布、冻胀融沉的可能性等，并进行必要的物理、化学、构造、力学性质指标的测试及现场试验和原位测试，提供进行道路稳定性设计计算的技术指标。应针对不同路段的稳定性提出相应的设计原则和工程方案，并预报环境改变对冻土的影响程度及不良地质现象的发展趋势与防治策略。
3.3 针对不同类型冻土的具体设计方法
3.3.1 少冰、多冰冻土路基
少冰、多冰冻土的融沉等级低，融沉变形小，对工程的危害相对有限，根据现行公路路基设计规范的规定，原则上按一般路基进行设计。此类路基在设计时主要考虑压缩沉降对路基的影响，对压缩沉降量较大的路段，应采取清除表层腐殖土换填碎石土的方法处理。
3.3.2 富冰、饱冰冻土路基
富冰、饱冰路基的设计过程中应计算地基的融化沉降量和压缩沉降量，但由于冻土地质的不均质性和变形的不确定性，因此计算结果必须严格依据勘查结果，对不同状态下的冻土层采取局部清除换填与保温设计等办法相结合的形式进行综合治理。首先，可采取提高路基的方法，通过填土高度的增加，减小变形量，保证路基的稳定性。其次，可采用相关工程措施改变路基体或路面的热力学性能，如隔热材料、热棒、遮阳板、旱桥、组合结构路基、浅色水泥砼路面等，通过这些措施可以使路基下的多年冻土人为上限上升或稳定，减小路基热融变形。此外，还应加强侧向保护和排水可以保护路基及其附近的生态环境不被破坏，保持路基及路侧多年冻土上限稳定，以防止地下水、地表水对路基工程的危害。
3.3.3 含土冰层路基
在各种多年冻土类型中，含土冰层的融沉等级是最高的，融沉变形也是最大的，对路基产生的危害最为严重。因此应在设计之初尽可能避免涉及含土冰层地段，经过该路段的工程则必须采取全部清除的方法，进行深度换填，以保证路基的稳定性。
4 结语
多年冻土区的路基工程存在较高的差异性与复杂性，必须在设计阶段给予充分的重视。很多设计内容应通过全面、详细的事前勘察，提前到路线设计阶段进行，通过合理的线位选择，给具体设计提供便利。多年冻土区还存在环境脆弱的特点，因此设计中应充分体现生态理念，尽可能保护好该地区的环境，这也是稳定路基的一个重要基础。总之，设计师应不断总结以往的成功经验，并改进方案、创新技术，以高品质的设计作品满足多年冻土区路基工程的苛刻要求。
参考文献
[1] 赵林, 程国栋, 俞祁浩, 李元寿. 气候变化影响下青藏公路重点路段的冻土危害及其治理对策[J]. 自然杂志, 2010, (01).
[2] 中华人民共和国建设部. GB 50324-2001, 冻土工程地质勘察规范[S]. 2001.
[3] 章金钊, 贾志裕, 刘戈. 新藏公路新疆段多年冻土的分布特征与路基设计对策[J]. 公路交通科技(应用技术版), 2008, (S1).