公路涎流冰防治技术应用研究

摘要：通过分析涎流冰成因和处理方法，提出了以地下多出水口保温排水系统处置涎流冰技术。该方法通过地下保温管道和多出水口进行排水防治。实际公路工程验证表明，该技术可以很好的解决寒区公路的涎流冰病害，有着较大的工程应用价值。

【关键词】涎流冰；地下水；多出水口保温排水系统

地下水从公路上侧附近山坡、沟谷出露地表后，在流动过程中，由于周围低温环境的影响，水温急剧下降至冰点以下，而由液态水凝结成固态冰，停积在露头下方。随着地下水源源不断地补给和低于冰点气温的持续延绵，冰体不断增殖、叠展延伸，直至横覆于公路之上，并沿路线纵坡向低处扩展延长，形成冰凌路面，这种现象称之为涎流冰。汽车在这样光滑、倾斜冰面上行驶，极易失去控制。因此，涎流冰横卧在公路上距离越长、冰体越厚、坡度越大，对公路运营效益的危害也就越大。

对于公路涎流冰的防治，原则上宜采用“因势利导”的方针。防治措施应紧密结合当地地形、工程地质、水文地质条件，采用以排为主，排拦结合的方法进行处理。“排”即将出露地表的地下水，重新引入地层中或将冰体从人工构造物中引排出路基之外。“拦”即将年内冻结期可能积聚的最大冰体量，全部拦储在地下水露头与路基之间的空地上，待热季冰体消融后，再经泄水建筑物将冰融水排出路基外侧。但是很多公路由于受地形限制，不便于设置桥涵、拦冰墙等人工结构设施，在这种情况下，如何便捷有效的对涎流冰进行处理，具有很现实的工程实际意义。

特殊地形下涎流冰的防治

1.1特殊地形下涎流冰模型

如图1所示公路改建工程，老路右侧山体坡度较陡，左侧为陡坡，临河。K0+670(图中画竖线处)右侧山坡发育涎流冰。根据调查，老路未设置纵向排水设施，但设置了挡墙。地下水在山坡出露后，越过挡墙，蔓延到老路路面，冬季形成长达500多米的涎流冰。该段改建后，右侧为挖方，不便设置桥涵。

1.2涎流冰处理思路和难点

涎流冰的防治，应采取以排为先，以挡为辅，切断水源是关键。治冰实为治水，治水才是治本[1]。因此对涎流冰的防治集中在综合排水系统方面。

该处治理涎流冰的思路是将地下水由路基左侧引到右侧，引出路基范围，其关键点在于如何保持水以液态形式引出路基。如果采用地表形式排水，沿路线纵向设置排水边沟，使水流动到下游涵洞处排出方案，那么水在流动过程中在排水沟内会结冰抬高，最终蔓延到路面，造成处理方案的失败。因此只能从地下进行排水系统的设置。

1.3涎流冰处理措施

针对以上情况，采用了如图2处理措施，首先探明地下水出露位置，进行开挖，并埋置泉眼蓄水池，用管道将水导出，下穿经过路基，将水排水路基。

保温层和出水口的设计

2.1保温层的设计

为加强保温和增加路基施工过程中的强度，管道可在外侧另外套一个钢筋水泥管，水泥管道与排水管间充填保温材料，保温材料保温材料一般可以用水泥珍珠岩制品、XPS材料填充，满足隔水、具有一定强度、良好的保温性能即可。为保证路基部分排水管道保温层的保温作用，需要对保温层厚度进行一定的理论计算。

根据热传导理论计算[2]

式中λ:保温层的导热系数()；

λ0:在常温下保温材料的导热系数()；

tp:保温层内、外表面的平均温度(℃)：

b:每升高l℃ 时，导热系数增加的常数，可取=0.002。

当保温材料一定时，保温层厚度为

式中 一保温层外表面到周围空气的换热系数，对于埋没管沟，=20()；

t1一t2 :保温层内．外温差

t2一t3:保温层表面与大气温度之差，(≥ 1，取 =1是最安全的。)

k:与埋设的保温管沟边界条件有关的修正系数。k=l～ 2。

（2)按最大冻深公式计算[3]

式中T:当地一月份平均气温(℃)；

it:路线跗近地面下土的温度梯度℃／m，取为10～ l1(℃／m)；

λt:路线附近地面下土的导热系数’取lr=1_6～ 2．0 ()；

h1-hn:填筑保温材料的分层厚度(m)；

λp1 -λpn:慎筑材料的导热系数()．

如只用一种材料，上式简化为

式中H:保温层厚度(m)；λt:保温材料的导热系数．

2.2出水口的设计

为了保证水流在出水时不因为低温结冰，从而堵塞管道，造成涎流冰处理方案的失败，因此对出水口进行设计如图3所示，该出水口采用多出水口设计，当下部出水口堵塞后，上面出水口依次启用，等到气温回升后，出水口化冻，又能循环使用。出水口个数的设计需要进行一定的理论计算（目前作者正在研究中）。

结论

通过综合分析治理措施，提出了以地下保温排水系统处理涎流冰技术，首先通过对泉眼的处理，将地下水聚集，通过导管引导出路基。对导管和出水口保温进行了设计处理。经过实际现场两个冬季的观察，此方法处理该地段涎流冰现象很有效，结果证明设计思路合理、可行，适用条件限制性较小，相对于一些传统措施来说，受地形坡度因素影响小，对治理大型涎流冰具有很大的工程意义。

参考文献：

1.武鹤.宋春涛.王莉寒冷山区高等级公路涎流冰的形成与防治 [J]东北公路2002,25,(4):38-40.

2.邹学义.李舜.杨可铭公路涎流冰防治技术试验研究-林区公路涎流冰的形成及治理[J]哈尔滨建筑工程学院学报, 1986(2):134-143.

3.邴文山．道路路面冻害防治理论基础与应用．哈尔滨工业大学出版杜，l989.

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。