季节性冻土地区公路的纵向裂缝防治

一、引言
　　具有负温或零温并含有冰的土类和岩石均为冻土。按冻结状态持续时间来分，有短期冻土、季节性冻土、永冻性冻土。近年来随着交通量增大，车型日趋重型化更加剧了路面破坏。通过对部分冻土地区公路路面病害调查发现，沥青面层裂缝类损坏比率较大，其中尤以纵向裂缝较多。
　　二、纵向裂缝的防治
　　1.单层土工格栅防治
　　单层土工格栅防治结构适用于中、轻等程度纵向裂缝。此种技术是在将路面开挖用灌填材料填隙的基础上，在缝隙上面展铺一层土工格栅用以阻止裂缝的扩展和反射，然后按原路面结构铺筑。在对单层土工格栅防治结构进行有限元分析时，在选择计算参数并确定计算模型的基础上，对单层土工格栅层次进行力学分析，并且与未加土工格栅层次路面结构进行对比分析，得出如下结论：
　　（1）汽车荷载作用下，各计算参数对基层荷载应力及面层最大弯沉的影响规律是：面层、土基模量越大，对基层受力及抗变形越有利；基层模量的增大可使结构整体刚度增加，抵抗变形的能力增强；基层采用高强度土工合成材料时，对结构受力及变形都有利，但作用较小；基层拉应力及面层最大弯沉随裂缝宽度的增加而增大，剪应力在裂缝宽度较小时很大，这说明当裂缝宽度较大时容易形成张开型反射裂缝，而裂缝宽度较小时容易形成剪切型反射裂缝。
　　（2）另外考虑路基变形的影响，计算结果表明基层应力及变形随土基侧向滑移及不均匀沉降量的增加呈线性增长。当采用高强度的土工合成材料作为夹层时，可以在一定程度上降低路基变形对结构的破坏作用，但效果不是十分明显，路基变形是单层土工格栅防治结构破坏的主要原因，反射裂缝一般出现在裂缝中心线上或距中心线一定距离处。因此单层土工格栅防治结构只能在路基变形较小时延缓反射裂缝的产生。
　　（3）土工格栅层应力分析表明，格栅层对荷载应力及路基变形引起的附加应力均能满足要求，不会在基层开裂前破坏。
　　（4）对比分析表明，在一定程度上，土工格栅的存在削弱了荷载及非荷载因素对基层的破坏作用，但其对基层的保护作用较小。这说明该结构适用于防治程度较轻、路基稳定地区的纵向裂缝。
　　2.柔性枕梁防治
　　对于出现在路基中央部位的纵向裂缝且程度较严重时，采用柔性枕梁防治技术是合适的。此种技术是将路基挖开用灌缝材料填之后，在裂缝上面设置柔性枕梁，再按原路面结构铺筑。在进行同样的有限元分析的基础上，对比分析了柔性枕梁与单层土工格栅结构，提出了如下结论：
　　（1）在汽车荷载作用下，各计算参数对基层荷载应力及面层最大弯沉的影响规律是：枕梁模量越大对基层受力越有利；枕梁上覆土层厚度对计算结果有一定影响，当枕梁紧贴在基层底部时，基层应力及面层最大弯沉较小，随着枕梁逐渐远离基层底部，基层应力及面层最大弯沉逐渐增大，最后变化趋于平缓；基层应力及面层最大弯沉随裂缝宽度的增加有增大的趋势，但与土工格栅防治结构相比，其增大值较小，这说明柔性枕梁防治结构对纵向裂缝的防治效果较好，能够有效防止基层在裂缝处的应力集中现象。
　　（2）路基变形的影响：计算结果表明基层应力及变形随土基侧向滑移及不均匀沉降量的增加呈线性增长。当土基单侧滑移量为一定值时，枕梁模量的增大可以在一定程度上加剧路基变形对结构的破坏作用，而当土基不均匀沉降量为一定值时，枕梁模量的增大可以在一定程度上减小路基变形对结构的破坏作用。当路基变形量为一定值时，基层应力随枕梁宽度的增加而减小；基层应力随枕梁厚度的增加也减小，枕梁厚度宜为30cm左右；枕梁上覆土层厚度对计算结果的影响表明，枕梁与基层间的隔离层是保证结构在路基变形时保持稳定的必要条件，隔离层的厚度宜为10~15cm .
　　（3）柔性枕梁应力分析表明柔性枕梁对荷载应力及路基变形引起的附加应力均能满足要求，不会在基层开裂前破坏。
　　（4）柔性枕梁防治结构与单层土工格栅防治结构的对比分析表明，柔性枕梁与土工格栅相比，更能削弱了荷载及路基变形对基层的破坏作用，特别是针对路基不均匀沉降的防治效果更加明显。这说明该结构适用于防治路基不均匀沉降较严重地区的纵向裂缝。
　　（5）路基变形是柔性枕梁防治结构破坏的主要原因，反射裂缝一般出现在裂缝中心线附近或枕梁端部线附近。
　　三、结束语
　　分析表明，单层土工格栅防治结构对路基变形的抵抗能力较小，只能在路基变形量较小时延缓反射裂缝的产生，适用于裂缝程度较轻且路基稳定的地段。柔性枕梁防治结构对路基变形的抵抗能力增强，但在路基不稳定的地区，并不能有效地减小由于路基变形所引起的路面附加应力。柔性枕梁防治结构适用于裂缝程度较为严重且路基相对稳定的地段。