高寒地区填方路基泉眼处治方案探讨

涂川

摘 要：高寒地区由于海拔高、气温低，冻融循环频繁，导致此类地区泉眼处治具有一定的特殊性。本文采用理论分析的方法，论述了高寒地区泉眼特点，提出了一种排水沟与级配碎石组合的处治方法，并通过工程实例对处治方案进行论证，为今后类似项目的施工提供一种可供借鉴的处治方案。

关键词：高寒地区；泉眼；处治方案；地下水通道；冻融循环

中图分类号：U416.12 文献标识码：A

在公路工程路基填方施工中，经常会遇到泉眼出露的问题，目前常见的处治方案不外乎“堵”、“截”、“导”等。[1]而对于高寒地区，由于海拔较高，常年气温较低，地下水受温度影响存在不同的形态，从而导致出露的泉眼具有其独特的规律和特点。在进行此类地区填方路基泉眼处治时，应根据泉眼出露特点，有针对性的进行处治方案设计。同时应密切关注处治效果，根据实际情况进行调整优化，消除全部泉水隐患。

1 形成机理及处治方案研究

1.1 高寒地区泉眼出露特点

不同于常规地区泉眼特点，高寒地区泉眼出露具有如下特点：[2]①受季节性影响明显：当环境温度上升，地下水在薄弱处以泉眼的形式出现；而当温度减低，地下水固化成冰，泉眼也随之消失。泉眼的出露受季节性影响明显。②受扰动出水点易变化：高寒地区地基土结构易受外部干扰，形成新的地下水流通通道，外在表现就是一旦受扰动，泉眼出露点易变化。③对路基稳定性危害大：反复的体积变化将造成路基的不均匀沉降，进而造成路基失稳、路面翻浆等。④常规处治方案不适用：由于地下水反复的冻融，造成采用“导”的处治方法时，对处治方案及施工水平要求较高，且后期运营中仍然存在一定的风险性，常规处治方案不适用。

1.2 处治方案比选

常规对泉眼处治方案主要有“堵”、“截”、“导”等形式，[3，4]但是在处治高寒地区填方路基泉眼问题时，又都存在一定的不足之处，具体分析如下：①“堵”的处治方案：采用堵的方案，往往是堵住一个泉眼，周边又出现新的泉眼，无法处治。②“截”的处治方案：对于高寒地区，由于反复的冻融循环，导致地基土联通空隙较多，且发育较深，采用截的处治措施，不仅工程规模大、处治深度深，而且处治效果难以保证。③“导”的处治方案：采用此类方案时，多采用设置盲沟、渗井等工程措施，但在高寒地区使用时，需注意反复的冻融循环对导水构筑物造成的损伤和破坏。对比泉眼处治方案，采用“导”的方案在高寒地区适用性相对要强，但是需要采用一定的改进措施，以使其适应高寒地区特点，充分发挥效能。

2 工程实例

2.1 工程简介

某公路项目位于祁连山脉的山脚坡地，为旧路改建项目，新建道路采用二级公路标准，设计速度80km/h。新建道路沿现有道路布设，路线利用旧路加宽改造，考虑到现有水渠及有利于行道树采光，加宽方式多采用单侧加宽。路基外侧存在地表径流，流向为大桩号至小桩号方向。路线在K14+930～K15+330段左侧，现有水渠与现状道路之间有泉水出露，出露点约有四五处，除冬季外，其余季节均存在常流水，水流于K14+930处汇入现有河流。新建道路本段为左侧加宽，泉水出露点将全部埋入路基范围，考虑到路基的正常运行，需对此段泉眼进行处治。

2.2 工程区工程地质、水文条件

工程区位于祁连山北缘山前倾斜平原区，地面自南向北倾斜，地形坡度5°～10°，地势平缓，现状为大片农田。右岸岸坡陡立，左岸岸坡较平缓。本区属大陆性荒漠草原气候，降雨量小蒸发量大是本区气候特征。夏秋两季地下水位埋深较浅，冬春两季埋深较深。工程区位于焉支山以西，工程区地震动峰值加速度0.15g，抗震设防烈度7度。

2.3 设计方案

根据本项目工程特点，提出如下三种解决方案：

方案一：在泉水出露点的路基外侧从上游起挖沟渠导水，梯形断面，渠开口宽2m，底宽1m。优点是不影响现有路基，造价低、施工方便；缺点是无法保证地下水汇入渠中，处治效果值得怀疑。

方案二：新建路基底部泉水范围内设置盲沟，盲沟净宽50cm×50cm，壁厚30cm。优点是有完善的导水系统，能有效降低地下水位；缺点是施工较复杂，造价高，同时由于冻融循环，导水盲沟易损坏。

方案三：挖除全部原有路基土，出露点中部下挖。优点是地下水排水通道顺畅，不易受冻融循环影响。

从上述分析可以看出，方案一不适用本项目，采用方案二、方案三能夠顺畅的将地下水排走。但方案二需要专门修建排水盲沟，施工较复杂，造价较高，同时反复的冻融循环，对盲沟质量提出了较高的要求，运行期盲沟易冻胀破坏。相比较而言，方案三不仅能够有效的将地下水导走，同时施工方便，造价低廉，导水效果好。

设计方案：挖除泉眼附近全部浸湿的地基土后超挖30cm，在泉眼出露处中部沿路线方向下挖一条排水沟，沟宽80cm，深50cm，采用直径不小于20cm的大块石回填至清表后地基高程；回填40cm厚粒径较大的碎石，同时上部回填30cm厚小粒径碎石；顶部铺一层防水土工膜；上部回填路基土至设计高程。

2.4 工程验证

本段路基于2017年4月施工，2017年5月底施工完成，为保证路基施工质量，路面工程暂未施工。截至目前，处治路段路基范围内无新增泉眼，同时下游范围内有明流水汇入河道，说明处治路段排水通道顺畅。处治路段路基无翻浆、渗水现象，路基基本稳定。

3 结语

本文采用理论分析配合方案比选的方法，对高寒地区填方路基泉眼处治进行讨论，提出了一种较为简易的处治方案，并以工程实际加以验证，得出如下结论：

1）高寒地区泉眼自有的特点，导致采用常规的泉眼处治方案进行处治时，处治效果较差，需采用相应的改进措施；

2）采用下部设置大块石排水沟，上部级配碎石的组合方法，能够有效处治高寒地区泉眼出露问题，保证填方路基的稳定性。

参考文献：

[1]赵志国，张峰.高速公路路基和边坡泉眼的一种处治方法[J].北方交通，2013，26：2628.

[2]李文煜.多年冻土地区路基冻害成因及防治的探讨[D].东北大学，2008.

[3]孔小玲.浅谈山区公路路基的地下水害防治[J].湖南交通科技，2005，3：910，40.

[4]张洪举，凌天清，杨慧丽.山区填方路基的地下水渗流防治[J].重庆交通大学学报（自然科学版），2006，25 （1）：6164.