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青藏公路建设技术问题及解决办法 摘要：青藏公路由北向南纵贯青藏高原腹地,昆仑山唐古拉山间平均海拔4500m以上,在公路沿线700多千米范围内广泛分布有全球独一无二的以高海拔高温为主要特征的多年冻土.高原气候变化无常,一日间可经历四季,遭遇雨、雪、冰雹;公路沿线环境恶劣,年平均气温?2℃~?7℃,空气中含氧量不足海平面的50%,太阳辐射量平均高达3600kJ/m2.多年冻土、高寒缺氧、生态脆弱是高原环境的基本特征.[2]随着全球气温上升,高原下伏多年冻土响应进程加快,近20年间冻土平均升温0.2~0.3℃,多年冻土加速消失,高温多年冻土加剧退化,低温多年冻土升温明显,并由此导致冻土区公路工程病害不断发生发展.青藏公路历经50年建设和34年连续科研,通车50年来,历经数次整治改建,并开展长达30多年的连续跟踪观测研究,其作为中国高原冻土区大规模工程建设的开山之作,无疑也成为中国冻土工程研究最大的试验工程。 相比于青藏铁路，青藏公路的修建要难得多的多，经过参阅网上的文献和分析，我了解到如果完全按照规范所定的施工环境气候条件，几乎不可能在青藏高原修建高速公路。以路面为例，公路路面施工是需要一定的温度条件的，路面中的半刚性基层在摊铺后需要一定的温湿条件养生，以形成足以抵抗轮载的强度，而沥青路面面层施工也需要在气温合适且无降雨条件下进行。按照规范中的话来说就是：“沥青路面不得在气温低于10℃（高速公路和一级公路）或5℃（其他等级公路），以及雨天、路面潮湿的情况下施工”——《公路沥青路面施工技术规范(JTGF40-2004)》 “无机结合料稳定材料结构层施工宜在气温较高的季节组织施工，施工期日最低气温应在5℃以上，在有冰冻的地区应在第一次重冰冻到来的15-30天之前完成施工。”——《公路路面基层施工技术细则(JTG/TF20-2015)》[3] 1.气候因素对工程修建的影响 根据查阅的资料：青海年平均气温图显示，整个地区基本上一年大部分时间是不满足高速公路施工条件。特别是如果按照基层施工细则中要求，则青海除海东地区以外，全年几乎不存在基层可施工时间。 找寻资料过程中，我看到一张8月3日的青海214线上玛多的当天气温，几乎最低气温已??于5℃（基层养护最低温度），且当地每日下午必刮大风，每隔几日就有暴雨或冰雹，暴雨多时每个一两小时就会来一次，施工条件极端恶劣。 温湿条件不达标仅仅是举的一个小例子，虽然很多研究已经涉及到能在极端恶劣条件下硬化的基层材料，然而青藏高原还具有生态脆弱、冻土分布广泛等诸多困难。 2.地质因素对工程修建的影响 首先介绍下冻土，冻土是指零摄氏度以下，并含有冰的各种岩石和土壤。一般可分为短时冻土（数小时/数日以至半月）/季节冻土（半月至数月）以及多年冻土（又称永久冻土，指的是持续二年或二年以上的冻结不融的土层）。冻土具有流变性，其长期强度远低于瞬时强度特征。所以，在冻土区修筑工程构筑物就必须面临两大危险：冻胀和融沉、这终将导致路面损坏。 中国的多年冻土以青藏高原高海拔冻土为代表,在全球冻土界具有无可替代的地位.青藏高原多年冻土区是世界上中、低纬度(北纬32°~36°)地带海拔最高、面积最大的冻土区,冻土分布面积约15×105km2,约占全国多年冻土面积的70%,冻土分布区域海拔一般均超过4000m.高原冻土分布具有多样性特点:高温、中温与低温冻土均有分布,其中高温冻土分布最为广泛;冻土分布具有高度地带性,同时又有一般纬度与经度分布的规律性.区内不论高温冻土还是中低温冻土在近代均处于退化之中,冻土地温升高、厚度减薄、面积逐步缩小;区内生态环境脆弱,工程环境对冻土稳定性影响大,导致冻土环境不稳定并由此带来严重的工程病害.[4]青藏高原高海拔冻土与西伯利亚、北美冻土有很大区别.俄罗斯及北美地区多年冻土主要受纬度控制,冻土温度低,冻土环境人为干扰少,冻土比较稳定,公路修筑以砂石路面为主.中国高原冻土温度高,太阳辐射强烈,昼夜温差大,在全球气候变暖背景下,冻土退化响应明显加快,冻土环境不稳定,极易受工程等人为因素破坏。 3.沥青路面对公路修建的影响 在沥青路面的影响下,多年冻土上限处的地下冰较易融化引起融化下沉.路基稳定性主要受下列因素的影响,季节融化深度,含冰量,多年冻土上限温度和土体类型.同样的含冰状态下,融化下沉与季节融化深度有关;同样的季节融化深度下,融化下沉与上限附近的地下冰含量有关. 在青藏公路沥青路面修筑后,冻土环境发生了较大的变化,也改变了冻土工程地质特征.表说明了沥青路面下季节融化深度大于天然状态下的深度.对于低温多年冻土来说,如果减去路基高度,季节融化深度与沥青路面下多年冻土的上限相当,甚至略有上升.这清楚地说明了沥青路面下高温多年冻土处于融化状态,抬高路基的方法不能够保证路基稳定.[1] 由以上的分析可以得知，