1、震后交通基础设施重建技术系列指南之九多年冻土地区公路养护与维修技术指南目 录1 总 则 .12 多年冻土地区路基养护 .12.1 养护内容 .12.2 养护基本要求 .12.3 养护工程分类及要求 .22.4 路基养护技术 .32.5 路肩、边坡养护技术 .93 多年冻土地区路面养护维修 .103.1 路面养护的工程分类 .103.2 路面状况调查 .113.3 沥青路面养护 .153.4 沥青路面的封层和罩面 .214 多年冻土地区桥涵养护与维修 .244.1 桥梁的养护维修 .244.2 涵洞的养护维修 .26附录 A 多年冻土地区路基养护对策对比分析 .28附录 B 多年冻土地区冷补沥青
2、混合料修补路面 .29坑槽施工工艺要求 .29附录 C 多年冻土地区沥青路面裂缝修补施工工艺要求 .36附录 D：多年冻土地区沥青路面病害调查表 .38附录 E：多年冻土融沉分类的现场初步判断方法 .39多年冻土地区公路养护与维修技术指南11 总 则1.1 本指南主要依据多年来对 109、214 国道等多年冻土区公路建设、养护资料，分析研究而编制，对于其它多年冻土区公路的适用性还需要考虑当地气候、冻土环境的特殊性。1.2 本指南主要内容是多年冻土区路基、路面、桥梁、涵洞工程方面的养护技术。2 多年冻土地区路基养护2.1 养护内容路基养护应通过对公路各部分的日常巡视和定期检查，发现病害及时查明原
3、因，采取有效措施进行修复或加固，消除病害根源。其作业范围应包括如下内容：（1）维修、加固路肩和边坡。（2）疏通、改善排水设施。 （3）维护、修理各种防护构造物。（4）清除坍方、积雪，处理塌陷，检查险情，防治水毁。 观察和预防路基由于冻土融沉产生的不均匀变形，处理翻浆、纵裂、滑坡、泥石流等病害。2.2 养护基本要求为保证路基各部分完整，满足上述路基的基本要求，使路基发挥正常有效的作用，多年冻土地区路基养护工作应符合如下基本要求：（1）保持路基土密实，排水性能良好，各部分尺寸和坡度符合规定并及时消除不稳定因素。多年冻土地区公路养护与维修技术指南2（2）路肩无车辙、坑洼、隆起、沉陷、纵裂、冻胀、缺口
4、、横坡适度，边缘顺适，表面平整坚实、整洁，与路面衔接平顺。（3）边坡稳定、坚固、平顺，无冲沟、松散，坡度符合规定。（4）边沟、排水沟、截水沟、跌水井、泄水槽等排水设施无淤塞，纵坡符合要求，排水畅通，进出口维护完好，保证路基、路面及边沟内不积水。（5）挡土墙、护坡及防雪、防沙等设施保持完好无损坏，泄水孔无堵塞。（6）做好翻浆、坍方、山体滑坡、泥石流等病害的预防、治理和抢修，尽力缩短阻车时间。2.3 养护工程分类及要求根据路基养护工作内容，可以对路基养护工作进行分类。2.3.1 路基小修保养工程日常的养护工作包括：整理路肩、边坡及清除路肩杂物，保持路容整洁；疏通边沟，保持排水系统通畅；修理伸缩缝、
5、泄水孔以及松动的石块。2.3.2 路基养护中修工程 根据需要局部加宽、加高路基或改善个别急弯陡坡，全面修理、接长或个别添建挡土墙、护坡、护栏，清除大坍方或一个段内较集中的坍方，整段开挖边沟、截水沟或补砌边沟，处理过水路面跳车问题，平交道口改善以及整段加固路肩等。2.3.3 路基养护大修工程在原路技术等级内整段改善线形，拆除、重建或改建较大挡土墙、护坡等防护工程等。2.3.4 路基养护改建工程多年冻土地区公路养护与维修技术指南3提高公路技术等级，整段加宽路基、改善线形，及新开小型隧道工程等。在修复路基过程中，不论是何种损坏现象，均应及时查明原因，采取相应的措施及时排除，要防患于未然；尽早找出道路
6、的缺陷及损坏部分，根据需要采用应急处理，同时还需要及时地采取修复措施；进行养护及维修作业时，要注意不要对交通造成障碍及沿线生活环境造成影响。2.4 路基养护技术2.4.1 路基不均匀变形防治方法（1）增加路基热阻增加路基热阻的主要方法有加高路基、隔热路基、保温护道。这几种方法治理路基的目的在于通过填土或其他隔热材料来减少热量向下伏土层传送。加高路基可以提高热阻，这在若干年来国内外的道路工程中都得到了体现。但高路基应使沥青路面处于冻土路基的上、下临界高度之间。在合理范围内加高路基可以延缓下卧多年冻土层的融化，达到保护冻土的目的，在部分低温稳定冻土段有促使人为上限上升的作用。隔热路基一般在路基由于
7、纵坡原因不能采用加高路基时，或者通过比较比增加填土更加经济时采用。在东北多年冻土区路基填筑前采用当地塔头草对叠作为垫层，在一定程度上也有这种效果。合理的路基断面形式对减少路基变形有重要影响。路基横断面形式应尽量采用路堤形式，不宜采用路堑或填挖结合形式。路堤的断面形式应当有利于堤内水分的排泄。在一般状态下，如果基底人为上限略有升高，则路基填筑体的含水量年变化幅度不大，热稳定性较好。但由于路堤表面缺乏植被保护，土体夯实后密度较大，其多年冻土地区公路养护与维修技术指南4导热性能也增加，融速、融深都大于天然地层，其中融深约增大20左右。路堤朝阳坡面的水平热流对堤身有加热作用，使朝阳坡面对路堤中心方向有
8、热传导，容易加大路堤融深。因此有必要在阳坡设保温护道来减少水平热流的影响，护道尺寸一般取宽 2m，高1m。（2）增加散热方法 散热方法是一种特殊的设计，目的是使路基能够散热，在冷季有利于冻结，热季能减少热量向下传送。通风块石路基与热桩路基是这种方法的代表。通风块石路基是在冷季利用空气作为冷源使下卧土层冻结，块石路堤采用大石块堆砌而成。由于块体之间存在的不连续界面使传热受到阻碍，并造成热流在传递方向上的不连续。而且块石之间空隙直径较大时，对流传热迅速增加。因此块片石堆体内以较大的空隙和较强的自由对流使得冬夏冷热空气由于空气密度等差异而不断发生冷量交换和热量屏蔽，其结果有利于保护多年冻土。用粗粒材
9、料，特别是大块石作为路堤填料或路堑换填料有上述优点，可以充分利用冬季冷储量和夏季热空气密度上的差异来维持冻土上限的热平衡；保持冻土上限位置或促使上限上升。修筑块片石通风路堤对填料要求较高，在有条件的多年冻土地区可以采用，但要注意施工工艺以及修筑良好的排水设施，防止孔隙被细颗粒填充而失去应有的作用。通风管路堤也是一种散热装置。通风管一般为 2050cm 直径的波纹管，每节长约 1530m，水平埋设于坡脚下。由于冷热空气的密度不同，在冬天，地面冷空气通过垂直桩进入地下管道，把管道中热空气带出来。夏天，管道中气温低于地面气温，这时空气对流多年冻土地区公路养护与维修技术指南5停止。通风管系统在空气对流
10、中是一个不可逆装置，在国外用于解决路基两侧由于热融产生的融沉而引起的路面纵向开裂。但是由于其施工难度较大和造价较高的原因在我国多年冻土区不易大面积推广。多年冻土地区路基还可以采用热棒散热。热棒是一种气液两相对流循环的导热系统，其构造是一密封的管，里面充有介质。当冷凝器和蒸发器之间存在温差时，蒸发器中液体介质吸收热量，蒸发成气体，在气压差的作用下，蒸气上升至冷凝端，与较冷的冷凝器管壁接触，放出气化潜热；同时蒸气介质遇冷冷凝成液体，在重力作用下，液体沿管壁回流至蒸发段，再蒸发；如此往复循环。上述气液两相对流循环过程是连续的。只有当蒸发器温度低于冷凝器温度时，这种过程才停止。热棒的能量传递是通过潜热
11、来进行的，它的热放率极高，在导热方面是结构钢的 500 倍。热棒周围温度下降幅度要比土体与空气间的温度差低 6以上。（3）增加路基填筑体自身稳定性增加路基填筑体自身稳定性的方法有选择适宜的路基填料，控制路基压实度与含水量，采用土工格栅(或土工布)来提高填筑体强度，加强两侧路肩的压实，放缓边坡坡率等措施减少路基不均匀变形。（4）加强防排水设施多年冻土地区防排水措施主要目的是防止地表水对路基的直接作用，减少水(特别是冻结层土水)对路基的渗流作用。在路基边坡防护与排水设施养护中，边坡铺设草皮是一种值得在适用地区推广的技术措施。2.4.2 冻胀和翻浆的养护技术多年冻土地区公路养护与维修技术指南6当因各
12、种原因造成了路基翻浆时，应根据不同情况采取下列治理措施：（1）因路基偏低、排水不良而引起的翻浆，若地形条件许可，可采用浆砌片石护坡、挖深边沟和增加排水沟等方法进行治理，条件具备时应用沙砾石土重新翻修此段路基。（2）路基土透水性不良、提高路基又困难时，可将路基上层4060的土挖除，换填砂性土、碎（砾）石，压实后重铺路面。在翻浆严重路段应将翻浆部分软土全部挖除，填入水稳定性良好的砂砾材料并压实，然后重铺路面。（3）设置不透水隔离层。在路基中可设置不透水隔离层。当路基宽度较窄，隔离层可横跨全部路基，称为贯通式；当路基较宽时，隔离层可铺至延出路面边缘外 5080，为不贯通式。不透水隔离层所用材料和厚度
13、： 沥青含量为 810的沥青土或 68的沥青砂，厚度2.53.Ocm。 沥青直接喷洒，厚度 25mm。 用油毛毡（一般为 23 层）或不易老化的特制塑料薄膜摊铺（盐渍土地区不可用塑料薄膜） 。（4）为防止水的冻结和土的膨胀，可在路基中设置隔温层，以减少冰冻深度。厚度一般不小于 15。2.4.3 纵向裂缝养护技术（1）对于轻微纵向裂缝（缝宽小于 0.5 厘米） ，在养护时可以浇灌热沥青或乳化沥青，防止水分渗入；对于中等程度的纵向裂缝（缝宽 0.52 厘米）可以采用灌浆处治技术。此种技术是将路面路基开挖后，将水泥、石灰等水硬性材料按一定的配合比与水混拌后多年冻土地区公路养护与维修技术指南7灌人纵向
14、裂缝缝隙内，然后按原路面结构回填。（2）对于较大宽度（缝宽大于 2 厘米）的纵向裂缝，而且变形还在不断加剧发展时，证明此段路基和路基下地基存在较大问题，这时应对变形严重的部分路基采用单层土工合成材料处治技术。此种技术是将路面路基开挖后，在用灌填材料填缝的基础上，在缝隙上面展铺一层土工合成材料（例如土工格栅和土工布等） ，用以阻止裂缝的扩展和反射，最后按原路面结构回填。单层土工格栅处治结构施工顺序及工艺： 施工顺序：标出处治位置及范围开挖基床灌缝并填实压实松软部位铺设并固定土工格栅回筑水稳基层回筑沥青混合料面层 工艺及要求：标出处治位置及范围：用石灰在路面上标出处治范围，并做好施工时的交通组织工
15、作。开挖基床：按照设计要求将原路基路面开挖台阶似的基床，台阶上应清理干净。基床开挖后，应及时进行下一步施工。同时应做好施工时的防雨、雪准备。灌缝并击实：对台阶上显露的裂缝，应用同类路基土料填平并击实。压实松软部位：当基床的压实度达不到规范要求时，应及时进行压实；压实时如果含水量不高，应洒水以保证在最佳含水量下压实。铺设并固定土工格栅：根据设计要求铺设土工格栅，并在两端用铁皮和 U 形钉固定，U 形钉间距 50，距土工格栅末端为 1Ocm。回筑水稳基层：按照基层施工技术规范、原基层材料类型和原多年冻土地区公路养护与维修技术指南8基层材料配合比将基层回筑到原设计高度。回筑沥青混合料面层：按照面层施
16、工技术规范、原面层材料类型和原面层材料配合比将面层回筑到原设计高度。（3）对于出现在路基中央部位的纵向裂缝，当程度较严重或路基较不稳定时，单层土工格栅已经不能满足要求，可以采用柔性枕梁处治技术。此技术是将路面路基开挖用灌填材料填隙后，在裂缝上面放人柔性枕梁之后按原路面结构回填。通过对柔性枕梁处治结构的有限元分析可知，柔性枕梁处治结构在路基变型时容易在裂缝中心线附近或枕粱端部线附近产生反射裂缝，为了延缓反射裂缝的产生，可以在柔性枕梁处治结构的基层底面再加铺一层土工格栅，以防止反射裂缝的产生。此技术是将路面路基开挖一定深度后，先用灌填材料将缝隙填充至开挖深度，然后将柔性枕梁放人，搭在裂缝两侧，接着
17、在上面铺设隔离层，再在上面展铺一层土工格栅，最后按原路面结构回填。2.4.4 涎流冰养护技术（1）将路基上侧的泉水、夹层和透水层的渗水，从保温暗沟（或导管）导流出路基外。如含水层下尚有不冻结的下层含水层，则可将上层水导入下层含水层中排出。具体做法是将泉水源头至路基挖成 1m 深沟，上面覆盖柴草保温材料，再修一小坝积水井（观察眼） ，路基下放导管（直径 30cm） ，管的周围用保温材料包裹，防止结冰，避免冰丘的形成。（2）提高路基的高度，使其高于涎流冰面 60以上。因受地形或纵坡限制不能提高路基时，可在临水一侧路外筑堤埂或在路侧溪流初结冰后，从中部凿开一道水沟，用树枝杂草覆盖加铺土或雪保温，使水流沿水沟流动，避免溢流上路。如地形许可，可将溪流
