寒冰区道路路堑段防护支挡结构综合分析

寒冰区道路路堑段防护支挡结构综合分析

摘要：对西部高寒冰地区路堑地段的开挖，严重破坏了冻土的热平衡，对冻土产生大的热扰动。因此，开挖过程中，在高含冰量路堑换填边坡时设置的防护和支挡结构，是保证边坡长期稳定，减少公路、铁路运营期间维护费用的关键。同时，通过对国内外冻土地区各种新型支挡结构的应用效果进行广泛调研，分析总结，还提出适合于高原多年冻土地区应用的支挡结构，并确定相应的抗冻设计参数和计算方法。

关键词：路堑 寒冰区 道路 支挡结构 1.研究背景

国外对路堑边坡问题研究比较早，他们主要涉及了有关路堑边坡病害及防护的问题。目前，我国学术界对冻土边坡的防护研究比较少，主要集中在热融滑塌和冻融泥流这两类自然边坡失稳病害上。我国西部线路的山区越岭地段，地形复杂多变，局部需采用了路堑形式。高含冰量冻土区路堑边坡防护形式多样，主要的防护支挡措施有挡墙防护、植被防护、骨架护坡以及遮阳板、抛石、碎石护坡等。 2.研究目的

路堑尤其是高含冰量地段路堑的开挖，严重破坏了冻土的热平衡，对冻土产生大的热扰动，容易发生融化，产生热融泥流、滑塌等病害。为保持路堑稳定，必须进行施工工艺细化、选择施工季节来保证路堑成型，通过换填弱冻胀的粗颗粒土、铺设保温层、边坡

设置防护和支挡结构，使路堑重新建立起新的热平衡。此外，通过对冻土地区各种支挡结构的应用效果进行广泛调研，分析总结，提出适合于高原多年冻土地区应用的支挡结构，并确定相应的抗冻设计参数和计算方法。 3.研究内容

3.1高寒冰量地区路堑边坡病害的主因

在高含冰量多年冻土路堑边坡中，边坡病害的主要原因有以下几点：

1、气温太阳辐射、降水及主导风向和风速等气候条件； 2、冻土土质、分布状态，地下含冰量，地表植被等冻土条件； 3、工程尺寸，走向、表面状态和工程防护措施等； 4、人的活动。

3.2高寒冰量地区路堑边坡病害防护措施

针对以上边坡病害的问题，高含冰量路堑地区路堑边坡防护措施主要有以下几种：l形挡墙、加筋土挡墙、加筋土护坡、预制混凝土 拼装式骨架护坡、泡沫玻璃板护坡和移植草皮护坡。 3.2.1.悬臂式挡墙

悬臂式挡墙材料为c25低温早强耐久钢筋混凝土，尺寸固定，由工厂预制。l悬臂式挡墙其受力情况：挡墙受力能满足挡护要求，在竣工初期，墙体受土压力较小，但随着时间推移，暖季来临，土压力增大，说明在冻融季节，土压力增大，产生了冻胀力。变形情况：挡墙因融沉会产生竖向位移，有最大融沉量，挡墙上部总体向

外倾斜，有最大外倾量，不超过墙高的2%。l形悬臂式挡墙作为一种轻型、柔性支挡结构，其柔性变形卸载的特点适应于冻胀过程的力学变化，也适应融沉的交替变形过程，可以起到很好的防护效果，应用于多年冻土地区是适宜的，可推广使用。 3.2.2.加筋挡土墙

加筋挡土墙是由填土、填土中布置的带状拉筋以及直立墙面板3部分组成的一个整体的复合结构。其中，拉筋要求在-45°、冻融200次后单向土工格栅的抗拉强度不小于25kn/m，其对应的最大拉伸应变不大于10%。

通过挡墙的变形和受力情况观察分析，加筋土挡墙在多年冻土区作为路堑边坡防护结构，能够满足挡护要求；但其融沉变形量较大，最大值达13cm。如果采用加筋土挡墙 ，病害多，维修工程量大，不宜推广使用。 3.2.3.骨架护坡

骨架护坡为柔性坡面防护工程，由c20混凝土杆件拼装而成，为2×2的方格，每个方格骨架中对中间距为2m，杆件尺寸为1×0.15×0.15m。为了骨架稳定。在接头处另加锚杆进行锚固；基坡面雨水的汇集，减少雨水对路基坡面的冲蚀；可有效阻止坡面土体将要的滑动，提高了土体的抗剪能力，可推广使用。但骨架护坡由于变形造成骨架杆件损坏、隆起的病害，需要随时维修，维修量大。且骨架杆件最好设置流水槽，加强排水功能，在运营过程中，并注意加强 维护 。

3.2.4.加筋护坡

加筋护坡是由填土、填土中布置的带状拉筋以及直立l形面板三部分组成的一个整体的复合结构。加筋土护坡在多年冻土区作为路堑边坡防护结构，能满足防护边坡的要求；但l形面板由于变形后倾，导致面板排水不畅，最为明显的变形是由于冻胀的不均匀性使面板呈波浪形，而且起伏较大。如果采用加筋护坡，病害多，维修工程量大。

3.2.5.泡沫玻璃板防护

泡沫玻璃板采用玻璃为原料，高温发泡成型的多孔建筑材料，规格为 0.4m×0.4m×0.07m，铺设 在坡面，阻隔冻土对热量的吸收，从而起到保护冻土的作用，同时防止边坡受雨水的冲刷。泡沫玻璃板要求错缝铺设，沿l形钢筋混凝土挡墙顶部一铺到顶 ，平铺5块竖立埋设2块，镶铺的块板加强了平铺玻璃板的稳定性。 3.2.6.移植草皮护坡

移植草皮护坡就是在坡面铺设从高原地表切割的草皮保，护边坡稳定性。首先在即将开挖的路 堑地表选取植被生长良好，易移植成活的草皮，暂时移植于适当的地方培植待用；等待路堑开挖结束，边坡修整好后，选择日平均气温在5度以上，降雨较多，植被移植成功率高的5～7月份，进行草皮移植；移植草皮时，首先润湿坡面，均匀施撒有机复合肥，划线逐块铺设，均匀压实使其与坡面密贴，为防止草皮下坠变形，每铺设4～5层垂直坡面施打一排木桩；草皮移植到边坡后，采用透明塑料布做保温材料，覆盖保湿

保温。对刚移植后的草皮每天洒水养护2次，待草皮成活后，每天洒水1次，草皮完全成活后，养生次数逐减。 4.结论

综上所述，在西部高寒冰地区道路路堑开挖过程中，高含冰量路堑换填边坡时设置的防护和支挡结构，是保证边坡长期稳定，减少公路、铁路运营期间维护费用的关键。其中，基本的路堑边坡防护措施主要有以下几种：l形挡墙、加筋土挡墙、加筋土护坡、预制混凝土 拼装式骨架护坡、泡沫玻璃板护坡和移植草皮护坡6种。通过对冻土地区各种不同新型支挡结构的应用效果进行广泛调研，提出适合于高原多年冻土地区应用的支挡结构，并确定相应的抗冻设计参数和计算方法并有利于提高高寒冰量地区的道路路用性能。 参考文献：

[1]尹玉秋，高寒地区路堑边坡稳定性分析及治理方法研究[d].天津大学，2006.12

[2]范志强，公路路堑边坡防护技术研究[j]，河北省邢台市公路管理处，2011，11

[3]王永顺，青藏铁路多年冻土区高含冰量路堑边坡挡护结构的探讨[n]2008.5

[4]徐润平，青藏铁路冻土路堑l形悬臂式拼装挡土墙施工[j].铁道建筑技术，2003