季节性冻土对公路工程危害及防冻措施
我国季节性冻土区公路路基冻害及防治
总436期2017年舍22期（8月上）我国季节性冻土区公路路基冻害及防治周勇，蔡文捷(江西省交通工程集团公司，江西南昌330038 )摘要：首先对季节性冻土区公路路基的冻害破坏.形式进行了介绍，并对_已有公路路基冻害防治措施的现状进行分析，根据现 状提出一些需要解决的问题以及建议，希望能对季节性冻土区公路路基的冻害以及_防治提供一些新的思路。
关键词：季节性冻土区公路路基;.掛施的现状；防治中图分类号：U418 文献标识码：B〇引言季节性冻土区在我国国土总面积中占裾有较大的比 :露，太约为53%。
我节性冻土区大多处于开放的大气环境中，这样周期性的冻融循环作用会给整个公路运营带 来很大的困扰。
在2004年长春市全市道路大约三分之一的 道路被冻坏，所以在2005年投人了大约2亿的资金对公路进 行维修和改造，造成了很大的经济损失，给人们的生产生 活带来了极大困扰；2008年哈尔滨路况情况调鸯表中，发 现近百条的道路■要改造，并且 14些需要改造的道路大多 是集中在市区的主于道上。
根据长期对公路的调查监控，发现北方地区的公路偉霄70%是由冻胀翻裝造成的。
1季节性冻土区公路路基的冻害破坏形式通过大量的调查以及对一_公路的实际跟踪，可以很 明确地知道季节性冻土:区公路路基的冻害破坏形式*要是 冻胀和翻浆。
冻胀会造成公路的横向变形和裂缝，翻浆则 会导致公路的沉陷、公路部分醒域鼓包以及会f l f车辙而 变形。
1.1冻胀根据一些研究人员的调查，可以知道路面变形是对路 面道路危害比较大的一种变形，这种变形的主要特征晕变 形量比较大，在横向上面的表现很不均匀，经常会伴随有 纵向裂缝。
比较典型的就是吉林长余高速公路，在这条高 速公路的一个观测点，冻胀产生了非常严重的横向挠曲，路面中间的冻胀量比道路两侧要大很多。
冻胀裂缝在北方 一些经常受到冻温影响的地区是比较常见的，经常是刚修 好不久的公路更加容易受到这种冻胀的危害*如果这种早 期冻胀没有得到及时维护，随着苹流量的增加以及冻胀危 害的循环危害V冻胀造成的缝隙宽度会越来越宽，长度也 渐渐增长，整个公路的路面损害日益严重，在陕北地区的 高速公路上面这种横向的裂缝是较为常见的，其也是在全 国公路冻害间题中最严重的，占据约89%,在横向裂缝的基础上还会出现一S纵向的裂缝，比如上面讲到的吉林长 余高速公路，在长营线上，几乎处处都会出现纵向裂缝，给人们的出行以及公路的维护造成了很大的困扰。
季节性冻土地区铁路路基冻害及对策分析
季节性冻土地区铁路路基冻害及对策分析引言一直以来，冻裂、裂缝等质量危害都是冻土地区公路路基的一种质量通病，不仅大大降低了公路建设服务质量，还给后期修筑施工造成了很多的不便，致使公路无法正常运行。
因此，考虑到冻土路基的特性，进一步提高公路结构的稳定性，加强对公路路基的保温养护是非常重要的，同时相关建设单位还应该加大对节能环保型保温材料的应用，以免破坏到周围生态环境，促使道路建设的社会效益与生态效益得以充分体现。
一、季节性冻土地区铁路路基冻害部位分类（一）、表层冻害表层冻害特点是：一般隆起高度为10mm～40mm；在呼和浩特铁路局管内地区一般从11月上旬开始，最晚到12月中旬停止发展，来年4月中旬～5月上旬回落完。
表层冻害危害主要表现在：可引起路肩纵向高低变形、开裂，造成基床表层土体强度降低，从而引起道碴沉陷，导致轨道纵向高低变形；引起坡面隆起变形、开裂，导致土体强度降低。
（二）、深层冻害路基深层冻害产生的时间较晚，在冻期的后半期产生，呼和浩特铁路局管内地区一般在12月中旬以后，直到冻期末冻害才能停止。
深层冻害的产生大多是因地下水的关系，如果没有地下水，即使土质有所差异，下部呈现脱水现象，也无多少冻胀。
二、温度对季节性冻土地区铁路路基的影响通常情况下，在受到气温变化的影响下，冻土路基一般产生升温速率的主要原因体现在两个方面，一方面是冻土中参与的冰和水的相变潜热数量，另一方面则是地基土层的导热系数。
如果冻土地基中含有较高的冰量时，当温度发生变化，将会产生大量的冰水相变。
所以，含冰量高的冻土地基温度对于气温改变的感应相对迟缓。
这样一来，若是在气温胜率相同的情况下，一旦冻土地基处于剧烈相变的地区，其地基温度变化随之产生更多数量的冰水相变。
因此，这种高含冰量的冻土地基的速率不高。
相反，当冻土地基处于平稳区段时，低温发生变化，相变热量减少，此时导热系数将会成为主要影响因素，使得含冰量较高的冻土地基速率加快，同时季节性的冻土地基正是因为这一点，才会导致年平均温度急剧上升。
季节性冻土对工程的影响及防范措施
季节性冻土对工程的影响及防范措施季节性冻土对工程的影响及防范措施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（数年至数万年以上）。
地球上多年冻土，季节冻土和短时冻土区的面积约占陆地面积的50%，其中，多年冻土面积占陆地面积的25%。
冻土是一种对温度极为敏感的土体介质，含有丰富的地下冰。
因此，冻土具有流变性，其长期强度远低于瞬时强度特征。
中国冻土可分为季节冻土和多年冻土。
季节冻土占中国领土面积一半以上，其南界西从云南章凤，向东经昆明、贵阳，绕四川盆地北缘，到长沙、安庆、杭州一带。
季节冻结深度在黑龙江省南部、内蒙古东北部、吉林省西北部可超过3 米，往南随纬度降低而减少。
多年冻土分布在东北大、小兴安岭，西部阿尔泰山、天山、祁连山及青藏高原等地，总面积为全国领土面积的1/5 强。
冻土地区气温低，土层冻结，降水少，流水、风力和溶蚀等外力作用都不显著，冻融作用则成为冻土地貌发育的最活跃因素。
随着冻土区温度周期性地发生正负变化，冻土层中水分相应地出现相变与迁移，导致岩石的破坏，沉积物受到分选和干扰，冻土层发生变形，产生冻胀、融陷和流变等一系列复杂过程，称为冻融作用。
它包括融冻风化、融冻扰动和融冻泥流作用。
融冻泥流是冻土地区最重要的物质运移和地貌作用过程之一。
一般发生在数度至十余度的斜坡上。
当冻土层上部解冻时，融水使主要由细粒土组成的表层物质，达到饱和或过饱和状态，从而使上层土层具有一定的可塑性，在重力的作用下，沿着融冻界面向下缓慢移动，形成融冻泥流，年平均流速一般不足1米。
由于泥流顺坡蠕动时，各层流速不一，表层流速大于下层，所以有时可把泥炭、草皮等卷进活动层剖面中，产生褶皱和圆柱体等构造形态。
季节性冻土指的是冬季冻结春季融化的土层。
自地表面至冻结层底面的厚度称冻结深度。
季节性冻土是受季节性的影响，冬季冻结、夏季全部融化。
我国季节性冻土区面积大约513.7万平方千米，占国土面积的53.5%,其南界西从云南章凤，向东经昆明、贵阳，绕四川盆地北缘，到长沙、安庆、杭州一带。
冻土地区公路的病害特征及防治措施
冻土地区公路的病害特征及防治措施冻土地区公路的病害特征及防治措施是非常重要的，只有了解每个细节才能更好的解决实际问题，在处理的时候要注重结合实际。
本店铺本店铺就冻土地区公路的病害特征及防治措施和大家说明一下。
1、冻土地区公路的病害特征及原因分析1．1翻浆在高寒冻土地区，由于在土壤冻结过程中汇聚了过多的水分，且土质状态不好，到春暖化冻时水分不能及时排出，从而造成土基软弱，强度降低。
在车辆荷载的作用下，路面发生弹簧、裂纹、鼓包、车辙、唧泥等现象，称为翻浆。
1．2冻胀高寒不良土质中所含的水分在负温下结晶，生成各种形状的冰侵人体而导致土体积的增大。
其主要表现是土层表面不均匀的升高。
冻胀土与结构物基础之间主要产生冻结力和冻胀力（分为切向冻胀力、法向冻胀力、冻胀反力）。
冻胀本身不仅引起道路破坏，还可引起桥梁、涵洞基础的冻害，特别对早期所修建的尤为突出。
主要表现为桥梁墩、往基础冻胀隆起，融化下沉，台身在切向冻胀力和法向冻胀力共同作用下出现裂缝，甚至墩（台）基础整体上抬或倾斜。
涵洞冻害主要表现为洞身的冻胀隆起和融化下沉，端墙及八字翼墙圬工开裂及涵洞管节的错位和脱离。
1．3融沉在多年冻土地区，由于地下冰层埋藏较浅，在施工及运营过程中各种因素使多年冻土局部融化，上覆土层在土体自重和外力作用下产生沉陷，从而造成路基严重变形。
主要表现为路基下沉，路堤向阳侧路肩及边坡开裂、下滑，路堑边坡溜塌等。
融沉病害多发生在低路堤地段。
1．4其他病害除了以上几种常见冻害外，还有冰丘、冰锥、延流冰等，也容易使路面产生纵向裂缝、横向裂缝网裂等。
2、试验路铺筑及观测情况为了限制公路各类冻害的发生，并了解不同性质的路面路基填料、路基高度对基底多年冻土温度变化规律的影响，从而取得冻土温度及筑路材料的热物性和路基形状、气候条件等因素之间的内在规律，确保冻土地区筑路的稳定，在两个冻土研究项目上都做了一定长度的试验路段。
2．1301国道甘一博段的试验路在交通部科研“八五”行业联合攻关项目“30l国道沿线岛状冻土地区路基路面稳定性研究”中，其在30l国道甘一博段的施工桩号k140十400～k140十800、k158十900～kl59十400，kl80十400～k18l十300三个段落上铺设试验路。
浅析深季节冻土地区路基冻害的预防
第３４卷第１６期・２９０・２００８年６月山西建筑ＳＨＡＮＸＩＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥＶ０１．３４Ｎｏ．１６Ｊａｎ．２００８文章编号：１００９．６８２５［２００８）１６—０２９０—０３浅析深季节冻土地区路基冻害的预防薛宝科摘要：结合通辽一霍林河扩能改造通辽枢纽工程及既有路基病害情况，论述了深季节性冻土区铁路、公路常见病害的产生机理，分析了影响路基病害的主要因素、不同部位冻害的特点及危害，提出了深季节性冻土地区路基冻害防治措施的意见。
关键词：路基，铁路，冻土地区，强度，温度中图分类号：Ｕ４１６．１文献标识码：Ａ１概述１．１自然概述通辽铁路枢纽位于内蒙古自治区东部通辽市境内，是东北地区西部重要的区域性铁路枢纽。
枢纽区第四系沉积厚度巨大，出露地层上部主要为第四系全新统人工填土，冲积粉质黏土，粉土，粉、细砂，中砂，下部为第四系中更新统冲积粉质黏土，黏土，细砂、中砂。
该区属中温带亚干旱大陆性气候，春秋多风，冬季寒冷，夏季炎热少雨，蒸发强烈，气候干燥，降雨多集中在６月～９月四个月份。
年平均气温７．４℃，极端最高温度３８．５℃，极端最低温度一３３．９℃，接触的底基层可以采用路拌法施工以外，其上面的各层均应采用集中场拌和摊铺施工法，以确保标高、横坡、强度、平整度达到设计要求。
当采用摊铺机进行基层施工时，为了消除中间高两侧低的现象，可适当调整摊铺机两侧的横向斜杆，使熨平板呈中间低两头翘状态。
严格控制基层平整，面层铺筑前用３ｍ直尺对基层进行平整度检测，平整度差且大于８ｍｍ的路段应进行整平。
面层摊铺前认真清扫基层表面，确保基层表面整洁，没有松散浮料和杂质。
如有泥土还应用压力水冲洗干净；如基层表面局部透层沥青或下封层脱落，则应将脱落处基层表面清洗干净后补撒透层沥青或补做下封层。
认真抄平放线，确保基层标高和基准线标高准确无误。
基层标高超过允许范围时，高处必须铲平，低处可用下面层补平。
面层铺筑前受到其他工序污染，如表面滴落水泥成硬渣时，应予及时清除，以确保面层平整度。
季节性冻土区公路路基冻害及其防治
42总529期2020年第07期（3月 上）0 引言季节性冻土指的是地表在冬季气温较低时发生冻结，而在春夏季气温较高时发生融化的土。
在含有季节性冻土的地区进行公路工程的修建时，若未对季节性冻土实施深入的分析，掌握其特性，并研究有效的防治方法，将在公路运营后不久会会产生下沉、翻浆等问题，此时除了要投入大量的资金用于维修，还会对行车安全造成威胁，无法正常行车。
基于此，在公路工程的设计和施工阶段，都要对季节性冻土这一特殊情况给予高度的重视，根据其性质及影响因素，制定行之有效的防治措施，对保证公路正常、安全运营，避免意外事故的发生，有重要作用与意义。
1 季节性冻土冻胀性主要影响因素分析1.1 土体类别土体自身冻胀性和粒径及矿物成本有直接的关系，当土体类别有所不同时，其冻胀敏感程度也有很大不同，此即为冻胀主要内因。
目前，经研究发现，容易产生冻胀的颗粒，其尺寸一般在0.005～0.050mm 范围内；粒径处于这一范围之内的土体颗粒，伴随粒径进一步减小，分散性明显增大，使冻胀性增强[1]。
基于此，如果粉土和黏土的颗粒大量增加，则冻胀性将显著加强。
不同类型土体的冻胀性，从强到弱可排列为：黏性土最强，其次是粉土和粉砂，再次是粉黏粒质量超过10%的细砂，最后是粉黏粒质量在15%以上的粗颗粒土，如中砂和碎石类土等。
其中，粗颗粒土的冻胀性主要和粉黏粒的含量有关。
如果粗颗粒土中粉黏粒的质量在15%以内，则为不冻胀土。
此外，对于碎石类土，如果其充填物的质量超过总质量40%，则它的冻胀性需要根据充填物性质来判定。
当土中含有大量亲水性矿物时，其冻胀性将明显增大。
其主要原因为亲水性矿物具有吸水的作用，使土体自身含水量明显增加。
1.2 冻胀前含水量土中呈液态的水一般可以分成以下三种：其一，结合水；其二，毛细水；其三，重力水。
对于毛细水与重力水，亦可称作非结合水，属于自由液态水，受重力控制。
当温度低于0℃时，非结合水将冻结；但结合水往往在-1℃以下时才会冻结。
冻土的危害及预防措施有哪些方面
排水措施
建立排水系统：在冻土区建立完善的排水系统，包括排水沟、排水管等，以降低地下水 位，防止冻土融化后形成泥泞。
排水沟设计：根据冻土区的地形和气候条件，合理设计排水沟的走向和深度，确保排水 顺畅，防止积水对冻土的影响。
排水管选择：选择耐寒、耐压、耐腐蚀的排水管材料，确保排水系统的正常运行，防止 管道破裂或堵塞。
排水设施维护：定期对排水系统进行检查和维护，确保排水设施的正常运行，防止因排 水不畅而导致的冻土危害。
换填措施
目的：防止冻土对建筑物造 成危害
定义：将冻土层挖除，用砂、 碎石等材料进行换填
方法：机械挖除、人工挖除、 爆破等方法
材料选择：砂、碎石、矿渣 等材料
热棒技术
热棒技术原理： 利用热传导原理， 将地下冻土中的 热量导出，降低 冻土温度，防止 冻土膨胀和融沉。
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冻土对建筑物的危害
建筑物地基不均匀沉降
建筑物开裂
建筑物倾斜
建筑物倒塌
冻土对农业的危害
冻土导致土壤肥力下降：冻土层阻碍了土壤中的水分和养分流动，使得土壤肥力下降，影 响农作物的生长。
冻土造成农作物减产：由于冻土层的存在，农作物根系无法正常吸收水分和养分，导致农 作物减产。
冻土造成农作物死亡：在极端情况下，冻土层过厚或温度过低，会导致农作物死亡。
冻土影响农业机械化：冻土层硬度较高，影响农业机械的作业效率，增加了农业生产成本。
冻土对环境的危害
冻融作用：冻土融化时，会释放大量热量，导致土壤温度升高，影响植物生长。 冻胀作用：冻土在冻结过程中，会产生体积膨胀，导致地基变形，影响建筑物稳定性。 冻裂作用：冻土在冻结过程中，会产生裂缝，影响道路通行安全。 冻害影响：冻土融化时，会产生融水，导致道路湿滑，影响交通安全。
季节性冻土导致的公路路基冻害及防治方法分析
交通世界TRANSPOWORLD收稿日期：2019-09-23作者简介：马宁（1990—），男，河北深泽人，从事公路工程建设工作。
季节性冻土导致的公路路基冻害及防治方法分析马宁（河北省交通建设监理咨询有限公司，河北石家庄052560）摘要：在公路的建设与使用过程中，季节性冻土对路基性能产生了较大的影响，威胁公路通行安全。
鉴于此，从翻浆、冻胀两方面分析季节性冻土对路基的影响，并总结了应对路基冻害的方法，包括保温法、土质改善法、路基水分抑制法、优化路基结构等，旨在更有效地防治公路路基冻害，提高公路的路用性能，延长公路的使用寿命。
关键词：季节性冻土；公路工程；路基；冻害中图分类号：U418.53文献标识码：B0引言季节性冻土主要发生在寒冷的北方地区。
在冬季与春季交替时，公路路基土中含有的水分将出现冻融，致使公路路基结构的稳定性降低，导致翻浆、冻胀等病害产生，增大了公路通行的安全风险。
导致路基冻害的因素包括土质、含水量、温度、道路整体结构等。
应采取科学、合理的方法来解决冻害问题，以提升公路路基的稳定性，延长公路的使用寿命。
1季节性冻土导致的公路路基病害1.1翻浆翻浆是指地下水过于饱和并渗透到路面上。
在冬季与春季交替时，翻浆现象较为明显。
由于北方地区在春融期存在早晚温度低、中午温度高的气温特点，使得土壤中的水分进入冻融循环模式，进而破坏道路结构，严重影响道路的质量与使用性能。
季节性冻土主要发生在我国北方地区，且春季该现象较为明显。
翻浆引起的道路凸起一般是由车辆运行轨迹决定的。
高速公路的翻浆现象较为明显时，将威胁车辆的驾驶安全。
1.2冻胀公路路基冻胀的特点主要包括路基变形量过大、纵向断裂、横向不均匀等。
从力学角度分析，冻胀将产生横向挠曲力，且路基中间产生的作用力要明显高于道路两侧。
冻胀现象大多发生在北方地区，其主要影响因素为温度。
高速公路建成后，由于道路结构受到外部环境因素的影响，加大了冻胀产生的几率。
如果高速公路的车流量较大，则路基产生的裂缝更宽，将对高速公路的稳定性造成严重影响。
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季节性冻土对公路工程危害及防冻措施
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$#((!,(’2((’42(!在寒冷地区"冻害对公路寿命有严重的影响"这是由于路基土中毛细管里的积聚水受冻后体积发生膨胀"使路基土产生不均匀的胀力"造成公路工程的损坏"土层毛细管吸取地下水的原理可以通过实验说明"毛细管越细"水上升的高度越高5
路基土中存在着无数的毛细管"地下水主要通过路基中的毛细管上升到路基内部"冬季来临"当大气负温传入地下"地表中的自由水首先冻结成冰晶体"随着气温的继续下降"结合水的最外层也开始冻结"使冰晶体逐渐扩大"并在土层中形成冰夹层"水分冰冻后体积将增加67"使土体随着膨胀发生隆起"出现冻胀现象"土中细粒越多"形成的毛细管就越多"对路基的影响也越大5
寒冷地区冰冻线在#8左右"位于冻胀区内的路基"如果埋置深度浅于冻结深度"或者路基厚度小于冻结深度"就会受到路基土冻胀力的作用+如果冻胀力大于基底上的荷载"路基就有可能被抬起"使路基及路面开裂5土层解冻时"路基土中积聚的冰晶体融化"使土中含水量大大增加"加之细粒土排水能力差"或基底下还有土层未解冻"上面已融化的基层中的水渗透不到路基深处"
基底土层处于饱和软化状态"强度大大降低"使路基发生下陷"称为融陷5不论冻胀或融陷"一般都是不均匀的5这样每年冻融交替"造成路基及路面开裂"在地下水位较高"土中细粒多9承载力差的土层上修筑公路冻害尤为严重"冻胀土对公路工程的危害情况有以下实例5
$!,某沥青混凝土路面公路工程"因所处地段地下水位较高"冰冻线!%&8"进入深冬季节后"路面产生大量横向裂缝"间距)(8左右"缝宽):#(88"个别地方有纵向裂缝"裂缝均呈上宽下窄状"春天解冻后"
缝宽逐渐缩小5$#,某高等级公路因路基设计较低"基底在冰冻线以内"路面产生大量横向裂缝"缝宽达!)885
防治季节性冻土对公路工程的危害"一般采取以
下几种办法-
$!,设置砂砾垫层
在季节性冻土地区常用砂砾垫层换掉部分冻胀土"取得较好效果5底基层设置砂砾垫层"一是能起隔离层的作用"当地下水通过路基土毛细管上升到砂砾垫层时"因砂砾垫层孔隙较大"形成的毛细管少"控制了地下水的上升数量+二是路基设置在寒冷地区冰冻线以上"
基底还有不同深度的路基土受冻"如果在基底设置砂砾垫层"可减少冻胀路基土的厚度从而减轻冻土的膨胀程度"削弱冻胀土的抬拱力5一般做法是使砂砾垫层层底处于地下水位以上"砂砾垫层的厚度以’(:!)(;8为宜"砂砾垫层材料采用渗水性能好的砂砾料5
$#,提高路基填筑高度
选择高路基"提高路基填筑高度"使路基高度超过冰冻线的深度"避免路基土中的毛细水受冻结冰"保证基底不冻5
$’,基底铺设土工织物在基底铺设土工织物"使地下水与路基土隔离"并阻断毛细水"把地下水引入边沟"把以路面浸透来的水隔开"土工织物铺设时用木桩或石块固定就位"其搭接长度纵向和横向宜为!((;85
$*,设置排水沟9
截水沟在路基两侧边内底部低于地下水位处"设置排水沟和截水沟"降低地下水位"排除地表水"减少路基土含水率"
做到防治冻土危害的目的5施工中应注意-工程开工前应全面熟悉设计文件"发现问题及时申报设计变更5
路基在冬季施工时"不得使路基土受冻"除按冬季施工规定施工外"要做到随挖随填"不得自冻土填料5
要做好排水设施"防止施工和使用期间的雨水9地表水浸入路基5山区必须做好截水沟或排水沟"排走地表水和潜流水"避免因路基堵水而造成冻害5
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