青藏公路多年冻土段路基病害分布规律

图 1 冻土稳定类型与病害关系 1. 稳定型冻土; 2. 较稳定型冻土; 3. 不稳定型冻土 F ig. 1 Relation between stability of permafrost
and the diseases
表 2 不同冻土类型区段病害统计( % ) T able 2 Percentage of diseases in different
( 1) 稳定和较稳定冻土段波浪、沉陷一期整治 工程较八五改建工程减少显著, 说明通过加高路基 以减缓冻土上限下降作用明显; 在不稳定冻土段波 浪、沉陷发生率, 改建和整治工程非常接近, 反映 在明显退化条件下的冻土, 依靠加高路堤来保护冻 土作用不大.
( 2) 纵向裂缝发育一期整治远较八五改建高, 在较稳定冻土区前者约是后者的 2 倍, 在退化型冻 土区则接近 10 倍, 这是提高路基的负面效应, 在退 化冻土条件下更为明显.
7 82
冰
川
冻
土
24 卷
见随着时间推移, 纵裂病害在高路堤的发生数量将 增加.
图 2 纵向裂缝 分布率与路基高度关系 Fig . 2 Relation between per centag e of longitudinal
cracks and heig hts o f embankment
纵向裂缝的规模也随路基高度增加而增大. 图 3 为纵裂平均单缝长度与路基高度统计资料, 可以 明显看出裂缝长度随路基增高而增大的趋势. 尽管 3m、3. 5m 高的路基的纵裂比 2 m、2. 5 m 的长不过 数米, 但如前所述高路基的纵向裂缝发展趋势, 必 将导致其长度继续增大.
stability of per mafrost( % )
冻土类型
波浪
沉陷
病害 纵裂
横裂
网裂
稳定
3. 1
25. 0 13. 4
8. 2
54. 0 28. 0
较稳
77. 4 12. 8
90. 3 28. 0
6. 5 11. 5
19. 4 43. 6
32. 3 7. 7
25. 0 23. 2
35. 6 36. 4
第 24 卷 第 6 期 2 0 0 2 年 12 月
冰川冻 土
JOU R NAL OF GL ACIOL OGY A ND G EOCRYO LOG Y
V ol. 24 No. 6 Dec. 2002
文章编号: 1000- 0240( 2002) 06- 0780- 05
青藏公路多年冻土段路基病害分布规律
K3 136~ K 3 137 左- 中 右- 中 右- 左
10. 7 - 4. 8 - 15. 5
11. 7
1. 3 - 10. 4
20. 1 - 3. 9 - 24. 0
8. 0
7. 6
- 0. 4
21. 1 - 2. 1 - 23. 2
9. 6
4. 9
- 4. 7
28. 2
0. 3
- 27. 9
表 1 K2879~ K3515 病害类 型与建设历史关系调查统计 T able 1 Relation of diseases t ype wit h the construction histor y
建设历史
八五改建 一期整治 二期整治
累计长度/ km
195
298
141
波浪 64 32. 8% 36 12. 1%
3 病害分布与路基高度关系
路基高度与病害关系密切. 高度过低沉陷变形 病害普遍, 过高则纵向裂缝和边坡冲刷严重.
八五改建工程路基高度普遍偏低, 所测 38 个 改建工程数据路基平均高度为 0. 9 m( 表 3) . 这些 路段路基沉陷率为 44. 1% , 路面波浪率为 32. 8% ( 表 1) , 在较稳定冻土段高达 90. 3% 和 77. 4% ( 表 2) . 路基高度低, 路面所吸热能向下传递快、传递 量大, 造成路基下多年冻土大量融化, 因而路基沉 陷量大、沉陷普遍.
19 18. 2
12. 5 50. 5
85. 0 7. 1
注: 表中分子为八五改建 数值, 分母为 一期整治 数值; 高山稳 定区八五改建路段仅余 4 km, 因而各类病害少见.
将八五改建和一期整治路段病害进行比较, 能 反映病害工程治理效果与冻土稳定程度的关系, 对 比结果见表 2.
表内数据显示如下规律:
一期整治 0 3 3 19 20 9 6 60 2. 1
为治理路基路面沉陷, 一期和二期整治大幅度 提高路基, 一期整治工程共测得 60 个路基高度数 据, 平均高度为 2. 1 m( 表 3) . 整治后, 工程病害以 纵向裂缝和边坡冲刷为主, 纵向裂缝的发生率一期 整治明显大于八五改建工程( 表 1) . 通过调查资料 分析, 纵向裂缝与路基高度的关系明显, 纵向裂缝 数量随路基高度的增大而增加, 且主要分布于高路 堤内. 图 2 为不同高度的路堤内纵向裂缝条数和累 计长度的分布比率, 路基高度在 1. 5 m 以内, 纵向 裂缝的分布率较低, 不到 5% ; 高度在 1. 5~ 3. 0 m, 裂缝条数和长度比率有所增加, 为 15% 左右; 路基 高度大于 3. 0 m, 分布比率急剧增加, 裂缝条数占 总量的 66. 2% 、长度占总量的 70. 6% . 加之高路堤 多是近年才完工, 病害发生有个时间过程, 可以预
多年冻土的变化是路基病害产生的内因, 冻土 稳定程度与病害类型和分布密切相关[ 6, 7] . 一期整 治工程高山稳定段、北部较稳定段、不稳定段内病
害相对发育程度统计资料见图 1. 从图中可看出, 变形和裂缝破坏类病害均随冻土稳定程度降低而增
加, 变形类病害增加更为明显, 从稳定、较稳定到 不稳定型, 波浪和沉陷发生率分别增加 10% 左右.
青藏公路格尔木至拉萨段地处青藏高原腹地, 自然条件恶劣, 公路 穿越 633 km 多年冻土 带[ 1] . 从铺筑沥青面层( 八五改建) 以来, 多年冻土段大量 出现道路沉陷类病害, 为此分别于 1992 年和 1996 年开始进行一期和二期整治工程. 经整治原有病害 得到一定程度控制, 但随后又广泛出现较严重的纵 向裂缝, 各种病害的存在已影响到青藏公路的正常 运营, 引 起专 家学 者的 重视[ 2~ 4] . 笔 者在 1997 1998 年工作的基础上, 对路基 病害的分布规 律进 行探讨, 研究表明路基病害的分布与多年冻土的类 型即冻土稳定程度、工程完工时间、路基高度、路 基坡向等因素密切相关.
6. 7
2. 7
- 4. 0
17. 5
- 19. 8 - 37. 3
12. 5 - 4. 3 - 16. 8
11. 0
2. 1
- 8. 9
7. 1 - 5. 6 - 12. 7 14. 2 1. 6
பைடு நூலகம்
- 12. 6
1. 7
5. 9
4. 2 4. 0 - 31. 7 - 35. 7
注: 左、中、右 分别为前进方向路面同一横断面的左边缘、 右边缘和中线测点左- 中 路面同一横断面左边缘测点标高 减中线测点标高值, 其余类推. 其值 为正, 说明左 边缘低于 中 间点; 反之则表明左边缘高于中间.
表 3 路基高度调查统计 T able 3 Heights of the embankment
高度/ m
建设历史
0. 5 1. 0 1. 5 2. 0 2. 5
样本 平均
< 0. 5 1. 0
1. 5
2. 0
2. 5
> 3. 0
3. 0
数
值/ m
八五改建 8 15 7 4 4 - - 38 0. 9
拉萨为北东 南西走向, 按路线前进方向, 路基 左侧为阳坡, 右侧为阴坡. 对沉陷严重路段进行测 量, 其结果见表 4.
表 4 路基沉陷变形测量数据( cm) T able 4 Data of settlement of the embankment ( cm)
K2 939~ K2 940 左- 中 右- 中 右- 左
1 病害与公路建设历史关系
各种病害的发育与工程建设历史存在明显的关 联性. 建设历史体现着完工时间长短和路基高低两 个方面, 八五改建完工时间长、路基低, 一、二期 整治则相反.
表 1 中病害类型长度以每个公里段为单位计. 数值反映路段中普遍出现某种病害的累计长度, 不 反映病害发育的强烈程度差别. 百分比数值为某一 建设历史时期路段内某种病害累计长度, 占此建设 历史路段长度的比例.
10. 4
4. 1
- 6. 3
30. 5
5. 8
- 24. 7
18. 9
2. 8 - 16. 1
11. 4 - 2. 9 - 14. 3
11. 0
2. 8
- 8. 2
19. 5
7. 2
- 12. 3
10. 0
3. 9
- 6. 1
23. 3
2. 1
- 20. 2
5. 6
2. 4
- 3. 2
26. 4 23. 0
窦明健1, 胡长顺1, 何子文2, 张永清3
( 1. 长安大学公路学院, 陕西 西安 710064; 2. 西藏交通科学研究所, 西藏 拉萨 3. 长安大学继续教育学院, 陕西 西安 710064)
850000;
摘 要: 多年冻土道路多出现路基沉陷变形和路基 路面开裂破 坏这两类 病害. 根 据青藏公 路大量调 查 资料, 对路基病害与多年冻土类型及其稳定程度、工程历史、路基高度、路基边 坡坡向的关系进行了分 析. 结果表明, 多年冻土稳定性差、工程完工时间长、位于路基阳坡面的沉陷和纵裂均较严重, 而低路 堤沉陷与高路堤纵裂均较严重. 关键词: 青藏公路; 多年冻土; 路基病害; 分布规律 中图分类号: U 416. 1+ 68 文献标识码: A