保温隔水路基在G312线鸡儿嘴至清水驿段公路维修改造工程中的应用

黄晓辉++王飞++王若旭

摘 要：针对中国西北黄土地区公路路基常出现的不均匀沉降等病害，提出一种新型保温隔水路基。该新结构是根据路基现场实际情况，设置保温层和隔水层，以期减轻冻融与干湿循环对压实黄土的劣化。在国道312线鸡儿嘴至清水驿段开展了保温隔水路基试验示范工程的修筑。

关键词：黄土；路基；湿陷；保温隔水；路基新结构；设计；施工

中图分类号：U443.31 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）14-0127-02

黄土是第四纪堆积的以粉土颗粒为主、富含碳酸盐、具有大孔性、黄色的土状沉积物。在我国，黄土分布面积很广，主要分布在北方干旱、半干旱地区，黄土和黄土状土分布面积约64万km2，占国土面积的6.3%，其中湿陷性黄土约38万km2，占黄土地区总面积的60%以上。湿陷性黄土是黄土的一种，具有在一定压力作用下受水浸湿，土结构迅速破坏而发生显著附加下沉的特性。

黄土的湿陷，是在水的作用下产生的，没有水这个因素，湿陷就无从谈起。而在季节冻土区，路基中水分会随季节改变而发生反复的冻结、融化，以及迁移，导致压实黄土会发生反复的干湿、冻融现象，这势必会对压实黄土的路用性能造成影响。有关研究表明，除施工质量、地基沉降等因素外，反复冻融、干湿条件下黄土路基的多级湿陷也是季冻区黄土路基不均匀沉降等病害产生的重要因素。

甘肃省位于我国西北地区，地处黄土高原、青藏高原和内蒙古高原三大高原的交汇地带，是我国湿陷性黄土的主要分布区域，其境内黄土地区的公路里程近2万公里，绝大部分位于季节性冻土区，且都不同程度地出现了因黄土多次湿陷引起的路基、路面病害，严重影响了公路的安全运营，带来了较大的经济损失。因此，开展季节冻土区黄土路基多级湿陷机理及其防治技术的研究，在保障该地区公路安全及正常运营、减少病害、有效降低公路养护成本、提高公路服务水平等方面均具有显著的经济与社会效益。1

1 保温隔水路基的设计

1.1 保温隔水路基的设计

基于水和冻融循环作用是黄土路基产生多级湿陷的主要影响因素，提出一种防治黄土路基多级湿陷的路基新结构—保温隔水路基。该路基新结构中，路面下面铺设保温材料是为了减少冻结深度，防止黄土路基发生剧烈的冻融循环作用。

国道312线鸡儿嘴至清水驿段保温隔水路基共修筑2段，分别是K2031+750-K2032+790（1040m）和K2019+300-K2019+600（300m），共计1340m。

该段保温隔水路基根据现场降雨及地下水情况未设置防水土工布。在路基顶面铺设10cm天然砂砾，后鋪设5cm的xps保温板，后上覆10cm天然砂砾作为保护层，具体横断面图如图1所示。

1.2 保温材料技术参数

保温材料选用5cm厚XPS板（挤塑泡沫保温隔热板，如图2所示），具有导热系数小，强度高，耐腐蚀、防水等优点。其导热系数小于0.0289W/m·K，其绝热性能在50年后仍能保持原来的80%；抗压强度大于0.65Mpa。体积吸水率小于1%（水蒸汽透湿系数小于2Ng（Pa·m·s），这比其它硬质保温隔热材料（聚氨酯、EPS）的吸水率小很多，其绝热性能在长期与水汽接触的情况下仍能保持不变。

2 项目实施

2.1 项目工程概况

国道312线鸡儿嘴至清水驿段公路维修改造工程起点位于定西、白银分界处的鸡儿嘴（K1975+540），与国道312线界石铺至鸡儿嘴段维修改造工程顺接，重点位于兰州市榆中县清水驿（K2065+880），与下一段维修改造工程顺接。路线全长92.66Km（含十八里铺至定西安定区连接线2.2Km）。全线采用二级公路技术标准，路基宽度8.5～12m，根据不同段落，设计时速分别采用60Km/h和40Km/h两种。

国道312线鸡清段保温隔水路基共铺设2段，长度共计1340m，具体铺筑位置如表1所示。

2.2 施工工艺流程

2.2.1 施工准备

（1）审阅图纸：仔细审阅施工图纸及文件，审核有无与标准不相符的项目，图纸所标注的尺寸和工程量有无错误、遗漏，是否详尽，有无不明白的地方等，发现问题及时与相关设计单位、监理联系，以便及时更正。（2）测量放样：图纸到位后，根据实际地形作出实际断面并与设计图纸断面进行对照，发现不符时，及时与设计和监理联系，进行修正。根据施工图纸准确放样并进行详细技术交底。（3）根据工程量、配置足够的机械和人员。

2.2.2 铺设保温板

（1）路基表面平整。按设计高程、横坡平整路基表面，如有土块与碎石，应及时清理，以免影响保温板的平整铺设。如图3所示。（2）铺设保温板。2014年11月，在兰州公路管理局G312线鸡清项目办和施工单位的配合下，完成该段保温隔水路基修筑。现场修筑情况如图4-图7所示。

2.2.3 保温板上铺设保护沙砾

保温板铺设完成，并用U型订固定后，首先用装载机在没有铺设保温板的区域向铺设完的保温板上铺天然沙砾土，逐步推进工作面（如图8、如图9所示），并进行整平和初步的碾压（如图10、如图11所示），以避免机械直接碾压保温板造成保温板的破坏，同时又可大幅提高施工速度。

2.3 施工质量控制

（1）选择保温板时，对其相关技术指标进行严格控制，保证保温板的质量；（2）严格按照保温板的铺设顺序施工，避免施工过程中施工机械对保温板的破坏，影响保温效果；（3）铺设保温板之前，必须做好路基表面的平整收光，如遇土块和碎石，应及时清理，以免顶破保温板，影响其保温效果；（4）用U型钉固定保温板时，不必每块保温板上都钉U型钉，可采用交错钉的方式，以提高施工进度，如图12所示。

3 保温隔水路基的优缺点

3.1 优点

保温隔水路基新结构能减小或避免冻融与干湿循环作用对黄土路基的不利影响，有效防治季节冻土区因压实黄土多级湿陷而造成的路基病害。适用于我省陇东、陇中等季节性冻土黄土地区。目前该成果已成功应用于G30永登至古浪高速公路、马营至陇西二级公路、国道G312线维修改造工程，取得了良好的经济与社会效益。

3.2 缺点

因保温隔水板的造价略微昂贵，在应用过程中，会使得路基每平方米的造价增加25—45元不等。

4 结语

本项研究以永登至古浪高速公路示范工程为基础，总结了新型保温隔水路基的设计方法，并对新型保温隔水路基所用材料的技术参数、施工方法以及施工中的质量控制措施进行了简要说明，并在G312线鸡儿嘴至清水驿段公路维修改造工程中得到应用，取得了良好的效果。