季节冻土地区冻胀与翻浆病害及其防治

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浅谈路基冻胀与翻浆的关系及防治措施

浅谈路基冻胀与翻浆的关系及防治措施

浅谈路基冻胀与翻浆的关系及防治措施摘要:本文笔者剖析冻胀与翻浆的形成机理及相互关系和影响因素,提出防治措施的原则并列举实践中常用的工程措施。

关键词:冻胀与翻浆、防治措施、机理一、冻胀与翻浆的形成机理当路基表面的土开始冻结时,土孔隙内的自由水在0℃时首先冻结,形成冰晶体。

当温度继续下降时,与冰晶体接触的薄膜水受冰的结晶力作用,迁移到冰晶体峰面冻结,使得与冰晶体接触的土粒上的水膜变薄,破坏了原来的吸附平衡状态,土粒剩余的分子引力,从下面水膜较厚的土粒吸引水分子。

同时,当水膜变薄时,薄膜水内的离子浓度增加,产生了渗透压力差。

在土粒分子引力与渗透压力差的共同作用下,薄膜水就从水膜较厚处向水膜较薄处迁移,并向下传递。

在合适的冻结温度下,当未冻区有充分的水源供给时,水分发生连续向冻结线的迁移,使路基上部大量聚冰而形成的冰夹层、冰透镜体等冻结体,在冻结体体积膨胀过程中,相对于底部及侧部而言,只有顶层为较薄的沥青面层为自由边界,体积膨胀只有向路面隆升形成冻胀。

路面的不均匀隆起,促使柔性路面开裂、刚性路面错缝或断板。

在冬季形成的冻结体,在春季气温升高的条件下融化,使土基含水过多、如果细粒土排水能力差,土层就处于饱和状态,强度急剧降低,以至失去承载能力,在行车作用下路面发生弹簧、裂缝、鼓包、冒泥等现象,形成翻浆。

路基内土体的冻、融变化以及由于地表温度升高导致路基土体中向上运动的毛细作用是形成道路翻浆的主要机理。

影响道路翻浆的主要因素有土性、水体、气温及动力作用,其中,土性和水体是形成道路翻浆的内因,物质条件,气温及动力作用则是形成道路翻浆的外因,诱发条件。

二、冻胀与翻浆的相互关系冻胀与翻浆是统一过程的两个阶段。

冻胀发生在冬季,是路基上层显著聚冰的直接反映;翻浆虽发生在春季,也是在冬季路基冻胀的基础上,气温升高冻胀体融化时,路基水分过多,强度下降,经行车作用而形成。

冻胀与翻浆具有一致性的同时又有差异性。

一般情况下,冻胀大的路段,路基聚冰多,春融期水分多,容易翻浆或翻浆较重;反之,冻胀小或不冻胀的路段,土基聚冰少,春融期水分少,不易翻浆或不翻浆,这是冻胀与翻浆的一致性。

浅谈农村公路冻胀与翻浆及防治措施

浅谈农村公路冻胀与翻浆及防治措施

浅谈农村公路冻胀与翻浆及防治措施【内容摘要】结合实际工作经验,分析产生冻胀与翻浆的主要因素,阐述了农村公路冻胀与翻浆防治的基本途径,以及各种处理措施。

【关键词】农村公路;冻胀与翻浆;防治措施冻胀与翻浆是季节性冻土与多年冻土地区所特有的两种公路病害,主要分布在我国北方寒冷地区和南方高寒山区以及青藏高原,在上述地区是分布较广、危害较大的两种公路病害,所以是公路路基路面设计必须考虑的问题。

一、产生冻胀与翻浆的原因分析及防治的基本途径1、概念(1)冻胀在季节性冻土与多年冻土地区,路基土冻结过程中会发生水分迁移现象,在冬季负气温作用下,水分连续向上聚流,而且在冻结中凝结成冰,在路基上部形成冰夹层、冰透镜体,由于冰的密度略小于水,故在冻结的过程中伴随着体积的膨胀,从而造成路基土的冻胀,导致路面不均匀隆起,使柔性路面开裂、刚性路面错缝或折断的现象,称为冻胀。

(2)翻浆在季节性冻土与多年冻土地区,路基土冻结过程中会发生水分迁移现象,在冬季负气温作用下,水分连续向上聚流、冻结成冰,导致春融期间,路基含水过多、强度急剧降低,使其失去承载能力,在行车作用下路面发生弹软、裂缝、鼓包、冒泥等现象,称为翻浆。

2、冻胀与翻浆的关系冻胀与翻浆是统一过程的两个阶段,都是在夏、秋季地面水下渗或地下水位升高的基础上,在冬季负气温的作用下,发生水分迁移,使路基上层水分增多,并冻结成冰而形成。

冻胀发生在冬季,是路基上层显著聚冰的直接反映;翻浆虽发生在春季,也是冬季路基上层聚冰的基础上,化冻时路基水分过多,强度急剧下降,并经行车作用而形成。

3、影响冻胀与翻浆的因素公路冻胀与翻浆是多种因素综合作用的结果。

土质、水、温度与路面是影响冻胀的四个主要因素。

此外,翻浆还受行车荷载的影响, 在上述因素中土质、水、温度是形成冻胀与翻浆的3个基本条件。

(1)土质:粉性土具有最强的冻胀性,最易形成翻浆。

这种土的毛细水上长较高且快,在负温度作用下水分易于迁移,如水源供给充足可形成特别严重的冻胀。

浅谈路基冻胀与翻浆的防治

浅谈路基冻胀与翻浆的防治

浅谈路基冻胀与翻浆的防治摘要对公路工程而言,后期病害会严重影响公路使用寿命和行车安全,尤其是对于一些常年属于冻土地区的公路,由于反复受到季节性冻土,或者连续冻土的影响,很容易造成路面的损坏,而这其中最常见的破坏就是路基冻胀,还有就是翻浆等。

公路一旦出现这两种危害,那么就会大大降低公路使用质量和安全性,所以本文主要就公路路基冻胀和翻浆进行研究,认识路基冻胀和翻浆,并找出二者关系和产生的原因,针对性给出预防措施,希望给公路工程相关人员参考。

关键词路基冻胀;翻浆;原因;预防措施由于我国幅员辽阔,境内寒冷地区,还有高原寒冷地区分别比较广泛,这对于整个中国的公路網建设提出了比较高的要求,尤其是位于寒冷区的公路主要容易出现路面冻胀和翻浆两种危害,所以要想在北方寒冷区域,还有高寒地区建设公路,就必须要解决路基冻胀和翻浆问题,这样才能确保修建的公路使用寿命更长,更安全。

1 路基冻胀与翻浆的概念在季节性冻土或者多发性冻土区域,公路路基难免会出现冻结现象,并且在其中会产生水分迁徙,在冬季温度较低的情况下,水分就会逐渐从路基向上流动,并在公路中结冰,而公路路基中间会形成面积比较大的结冰层,这时候路基整体会被抬起,而幅度又不相同,所以不均匀的起拱会导致路面在拉力作用下产生裂缝,不同的路面由于强软不同,所以也会产生不同的破坏。

而翻浆主要就是在季节性冻土和多发性冻土区域,公路路基还是会在气温较低情况下产生水流聚集向上,但是一旦当温度回暖,地基中产生的冰块开始消融,那么就会对公路造成强度的破坏,公路在荷载的影响下就会裂缝、冒泥和鼓包等[1]。

所以通过描述,这二者就是在同一公路的不同破坏过程,只要公路出现了冻胀,那么随着温度变化,就会产生翻浆现象,所以这对于防治公路这样的危害需要从源头控制,一举将二者从源头进行控制和干预。

2 路基冻胀与翻浆的原因首先是土质,其中粉质土就具有冻胀性,也易产生翻浆。

而黏性土只有在路基中水分供应十分充足的情况下,并且伴随着冻土缓慢形成之时才会产生冻胀。

简析防治路基冻胀翻浆的措施

简析防治路基冻胀翻浆的措施

简析防治路基冻胀翻浆的措施冻胀与翻浆是季节性冻土与多年冻土地区所特有的两种公路病害,通过对已建成通车公路的多年观察发现,冻胀与翻浆两种病害占有很大比例,严重影响道路的通行能力和使用效果,不仅严重影响了行车的安全、车速、舒适度和人们对高速公路的总体评价,同时也影响了运行车辆的使用寿命。

因此在路基路面设计中对易引起这两种病害的路段,应引起足够的重视,采取行之有效的方法,杜绝此类病害的发生,保证公路的使用效果。

1 冻胀与翻浆的产生为了降低冻胀与翻浆对道路造成的危害,从冻胀翻浆的产生原因入手,主要有以下几点:1)道路勘测设计时路基填土偏低。

公路路基翻浆大多数发生在水文、地质条件较差路段,路基高度过低、边沟积水或地下水极易侵入路基、路面。

2)筑路材料水稳性差,冻胀性强,压实强度不够。

翻浆路段路基填筑材料均为水稳性差,冻胀性强的粉性土,粉性土具有透水性大,毛细水上升高,用该土填筑的路基,在压实度不足的情况下,水分迁移加快,春融后公路承载能力由于土中水分增多而急剧下降,路面中含水量超过塑限,承载力降低,在车辆荷载作用下,造成路面翻浆破坏。

3)在雨季施工的过程中,筑路材料的含水量控制不严格,路基填土过湿,致使雨季施工段土体内含水量过高,该路段在日后的行车荷载作用下,易出现松散和冒泥现象,就是造成路基翻浆破坏。

2影响冻胀与翻浆的因素通过分析冻胀与翻浆发育的过程,冻胀翻浆的影响因素基本一致,都是由温度、水、土、路面和行车荷载的共同作用。

在所有影响因素中,温度、荷载、土颗粒和土中水共同作用是造成道路冻胀的主要因素,而行车荷载是影响翻浆的主要因素,因为道路翻浆是通过行车荷载的作用最后形成和暴露出来的。

2.1 土的粒度组成对于土的粒度组成,当粗粒土中无粉粘粒充填情况下,粒径较大,表面积较小,冻胀性最弱;当粗粒土中的粉粘粒含量增大时,粒径变小,土粒与水相互作用增强,土体渗透性减小,此时冻胀性最强;当粗粒土含量减少,粉粘粒含量增大到占主要组成时,土颗粒于土中谁的作用很强,但因为土壤渗透性骤减,使水分迁移的通道减少,影响到冻结时水分向冻结源迁移聚集,冻胀性反而降低。

冻土路基病害分析及应对措施探讨

冻土路基病害分析及应对措施探讨

冻土路基病害分析及应对措施探讨摘要针对在高海拔地区进行道路施工时,冻土问题一直是施工难点。

鉴于此,本文结合笔者工程实践经验,针对冻土地区的两种公路路基病害(冻胀和翻浆)进行深入探讨,同时就该路基病害提出合理有效的解决措施,旨在能为类似工程施工提供参考借鉴。

关键词冻土地区;路基施工;冻胀和翻浆;解决措施1冻土地区的路基病害分析1)冻胀。

在有冻胀性土的路段,在冬季负气温作用下,当有水分供给时,水分连续地向上聚流,并在路基的顶部形成冰透镜体和冰夹层,从而引起路面不均匀隆起,致使柔性路面开裂,刚性路面折断或错逢的现象称冻胀。

冻胀性土的分类,通常是在土质分类的基础上,按强弱登记可将冻胀性土分为以下4类:轻冻胀、冻胀、重冻胀、特重冻胀。

2)翻浆:在有冻胀性土的路段,在冬季负气温作用下,水分连续向上聚流、冻结成冰,致使在春融期间地基中的土含水过多,路基强度急剧下降,在行车荷载的作用下路面发生裂缝、鼓包、冒泥等现象称为翻浆。

翻浆分类,根据水分来源导致的翻浆可将其分为以下5类:地面水类、地下水类、气态水类、土体水类、混合水类。

根据翻浆高峰时的路面变形程度,可将翻浆路段分为3级:轻型、中型、重型。

2冻胀与翻浆影响因素分析1)土质因素。

土质可分为粉质土、粉质粘土、砂质土;其中粉质土具有很强的冻胀性,非常容易形成翻浆。

这种类型的土的毛细水上升速度较快且上升水位较高,在负温度的作用下水分容易迁移,若在水源供给充足的情况下能形成特别严重的冻胀,而且在春融时期由于承载能力的急剧下降,也特别容易形成翻浆。

粉质粘土的毛细水上升虽高,但速度慢,在水源供给充足且冻结速度较慢的情况下,才会形成比较严重的冻胀和翻浆。

当粉质土和粉质粘土含有较多的易溶盐和较多的腐植质时,更易形成冻胀和翻浆。

般情况下砂质土不易形成冻胀和翻浆,因其毛细水聚冰少、上升高度小,且在水分充足时也能保持一定的强度,但若砂质土中粉粘粒含量较多时,也能形成冻胀和翻浆。

2)温度。

季冻区道路冻胀翻浆产生的原因及防治措施

季冻区道路冻胀翻浆产生的原因及防治措施
害主 要 是 冻 胀 和 翻 浆 。本 文 结 合抚 顺 市城 市 道路 冻胀 状 况调 查 ,分 析 道路 冻 胀翻 浆产 生 的机 理 、 影响
因素,并提 出具体的防 治措施 ,为今后抚 顺等季节性冻土地 区的城 市道路设计和养护提供参考 。 关键 词 季节性冻 土;冻胀 ;翻 浆 ;防治措施 ;道路 设计 ;养护
作 者简 介 :宋鹏 程 ( 1 9 7 4 一 ) ,男 ,辽 宁抚顺 人 ,工程师 ,学士 。研 究方 向 :市政道 路设 计 、监理 。

5 ・
辽 宁 省 交 通 高 等 专 科 学 校 学 报
胀 、翻浆 的 主要 原 因有 土 质 、温度 、水 分 、路 基 路 面 结 构 、地 下 管 线 、行 车 荷 载 。其 中 ,土 质 、
温 度和 水是 形成 冻胀 与 翻浆 的三个 必要 条件 。
3 . 1 土 质
浆 。随着 交通 量 的 1 3益 增 长及 气 候 变化 ,近些 年
第1 5 卷 第1 期
2 0 1 3 年 2 月
辽 宁 省 交 通 高 等 专 科 学 校 学 报
J OU RNA L OF L I AO NI NG P ROVI NC
L COL LEGE OF COM M UNI CATI ONS
Vo l |1 5 NO .1 F e b . 2 0 1 3
来 道 路 破 损 现 象 日趋 严 重 ,尤 其 是 2 0 1 2年 适 逢
冻 胀 现象 通 常发 生 在 细粒 土 中 ,尤其 是 ,粉 土 、粉 质 粘土 和 粉质 亚 砂 土等 ,土层 冻结 时 水分 迁 移 聚集 强烈 ,冻胀 现 象最 为 严重 。 因为这 类 土 具 有显 著 的毛 细 现象 ,毛细 水 上升 高 度大 且 速度 快 ,由于温 差 发 生 的温 度 聚流作 用 特别 严 重 。土

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。

浅谈东北地区道路冻胀翻浆的防治与养护

浅谈东北地区道路冻胀翻浆的防治与养护
这一现 象分析 冻胀与翻浆产生的原 因, 提 出一些防治措施 、 养护手段 。
关键词 : 东北地 区 ; 道路 ; 冻 胀 翻 浆
内。 现在多采用泡沫塑料、 苯乙烯海绵塑料混凝土 、 含有多孔填充料的 东北地区的气候特点,秋季到冬季的转换过程 中,气温 由高到 轻混凝土等高效隔温材料。 低。秋季, 是路基水聚集最旺盛的时期 , 地下水位也是最高的时期 , 使 3 翻浆路段的养护 得路基中的水增多 。 冬季 , 随着气温减低到零度以下 , 路基土由上至下 翻浆是一个 四季都发生变化的过程 。秋季水分开始聚集 ; 冬季
2 冻胀 与翻 浆 的防治 措施 在东北地区, 对冻胀和翻浆 已经引起了足够的重视。为了N/ l - 这 两种病害的发生 , 我们应依据科学 , 做好防治工作 , 合理设计 , 科学施 工, 防患于 未然 , 保 证道 路 的畅通 。
水分在路基中重分布 ; 春季水分使路基上部过分潮湿 ; 夏季水分蒸 发、 下渗 , 路 基处 于 干燥 状 态 。 因此, 在每 个 季节 里 , 应根 据 各 自不 同 的现象 , 采取适 当的养护措施 , 加强预防性的防治工作 , 以防止或减 轻翻浆病害 。 3 . 1 秋季养护。秋季养护主要工作是排水 , 尽量防止水分进入路基。 路面经常处于潮湿状态 , 使路基发软开始翻浆 , 应及时在路肩上开挖 横沟 , 排除表面积水 , 沟宽3 0 - - 4 0 e m, 间距5 r n 左右 , 沟深至路面基层以 下, 高 于边 沟底 。路 面坑洼 严重 地段 , 除 没置横 沟外 , 还1 直J 顶路 面边 缘 修纵 向小盲沟或渗水井。
3 . 2 冬季养护 。冬季养护主要工作是及时清除积雪。经常上路检查, 发现路面出现裂缝 、 坑槽等要及时修补 , 融化雪水要及时排除。 3 3 春季养护 。春季养护主要工作是抢防。在交通量较小 , 重车通过 不多的公路上 , 可用木料 、 树枝等维持通车。等翻浆停止 , 路基渐趋稳 2 . 1 做好路基排水。良好 的路基排水可防止地面水或地下水侵入路 定后 , 应及时恢复路基原状。 在翻浆严重路段, 应控制重型车辆通过或 基, 使土体保持干燥 , 减少冻结过程中水分汇聚的源头。 路基范围内的 令车辆绕道行驶 。 地 面水 、 地下水都应通过顺 畅的途径引离路基, 以防水分停滞浸湿路 3 . 4 夏季养护。夏季养护主要工作是修复翻浆破坏的路基 、 路面。采 基 。可采用管渗沟和截水渗沟来排走路基范围内的水分。 取根治翻浆的措施 : 1 ) 挖除路基。将路基翻浆的土和稀泥挖出, 换填 2 . 2 提高路基填土高度。这是一种简便易行、 效果显著且比较经济的 4 0 - q 5 0 e m 厚 的砂胜土或碎( 砾) 石, 分层压实后重铺路面。严重翻浆部 常用措施 , 同时也可保证路基路面强度和稳定 。 提高路基填土高度 , 分, 软土全部挖除, 填入水稳 j 生良好的砂砾料 , 并分层压实。2 ) 排除路 增大了路基边缘至地下水或地面水水位间的距离, 从而减小了冻结过 表积水。及时修补路面沟槽和路肩坑洼, 使其平整 、 无堆积物、 无积雪 程 中水分向路基上部迁移的数量 , 使冻胀减弱, 使翻浆的程度和可能 等 , 尽陕 排 除表面积水。 3 ) 换铺粒料。 挖除翻浆路段的稀泥 , 换填碎石 、 性 变小 。 砖块或炉渣等粒料 , 整平后通车碾压。或挖除稀泥后填入水稳I 生较好 2 . 3 设置隔离层 。隔离层设在路基中一定深度处, 其 目的在于防止水 的干土, 再铺粒料垫平后通车碾压。 4 ) 设置砂桩。 当路基翻浆时, 可在 分进 入路基上部 , 从而保持土体干燥, 起到防治冻胀与翻浆的作用。 隔 行车道部位开挖圆形或矩形的渗水井 ,一般直径或边长为3 0 - - 5 0 c m, 离层主要有以下两类 : 1 ) 透水f 生 隔离层。用碎石、 砾石或粗砂等做成 , 将井内的水掏出, 边掏水边加深, 直至冰冻层 以下。当渗水停止后, 即 其厚度一般为1 0  ̄ 2 0 e a; r 隔离层底部应高出地面水2 0 e m以上 , 并向路 可填人粗砂或碎( 砾) 石, 以形成砂桩, 其桩距和根数可根据翻浆的轻 基两侧做成3 %的横坡 。 2 ) 不透水隔离层。 所用材料 : 8 q  ̄1 0 %的沥青土 重程度而定 , 通常—个砂桩的影响面积为6 - q0 m 2 。 或6 %~ 8 %的沥青砂 ,厚度2 . 5 ~ 3 . 0 e m;沥青或柏油可直接喷撒 ,厚2 ~ 由全文可 以看出, 冻胀与翻浆是东北地区道路 的主要病害 , 并且
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季节冻土地区冻胀与翻浆病害及其防治的研究摘要:本文在介绍季冻区路基冻胀和翻浆发育过程的基础上,对影响路基冻胀和翻浆主要因素进行了详细的分析,从改善土质的冻胀性、改善路基的水分条件、改善路基的湿度状态、改善路基路面结构四个方面提出具体的治理措施。

关键词:季节冻土区冻胀翻浆防治措施
前言
我国是世界上第三冻土大国,整个冻土区约占全国面积的70%。

其中长期处于冻结状态的多年冻土主要分布在东北大、小兴安岭、松嫩平原北部及高山地带和青藏高原上,并零星分布在季节冻土区内的一些高原上,总面积约215万平方千米,占全国面积的
22.4%[1]。

而仅地表层冬季冻结、春夏季融化的季节冻土就遍及长江流域以北的广大疆域,包括贺兰山至哀牢山一线以西的广大地区,以及此线以东、秦岭-淮河以北地区。

在季节性冻土地区,道路随季节交替发生冻融循环变化,由此产生的病害主要是冻胀和翻浆等。

1 冻胀和翻浆的发育过程
在季节性冻土地区的道路上,冬季,有些路段的路基由于土体内水分的冻结而膨胀起来,严重的地方使得路面胀裂,出现裂缝;夏季,由于温度升高,这些膨胀起来的地方又因土体融化塌陷下去,如经过车辆的碾压后,泥浆就从路面裂缝中翻到路面上,而形成翻浆。

翻浆地段的路基在秋天往往是很好的,含水量并不太多,只是
因为经过一个冻结和化冻的过程就聚集了过多的水分。

由此看来,这些水分显然是在冻结过程中增加的。

试验证明:当土壤内部温度降低,发生冻结的时候,在附近温度较高而尚未冻结的水分,就会向温度较低的冻结区移动而聚集。

这是因为分子吸力的作用,土壤颗粒表面包着一层一定厚度的薄膜水,当温度降低薄膜水开始部分冻结的时候,剩下的水膜厚度而减薄,分子吸力有了剩余,将温度较高处的尚未冻结的薄膜水源源不断地吸来,于是就发生了土壤水分向冻结区的聚流现象[2] [3] [4]。

2 道路冻胀翻浆的影响因素
2.1 土质
土体的土质条件影响着冻胀的发生。

不同的土质条件,土的冻胀性也不同。

土质的热物理性质取决于土的粒度组成、密度、矿物成分、湿度等。

2.1.1 土的粒度成分、矿物组成对冻胀性的影响
土的粒度组成是指土中固体颗粒的形状、大小以及它们之间的相互组合关系。

不同土颗粒大小反映出土粒表面力场的差异性。

土颗粒的不同大小,这种差异性直接影响着土体冻结过程中水分移动能力差异,并导致冻胀变形特征各不相同。

在开放系统中黏性矿物组成对水分迁移与冻胀强度有着很大的影响。

2.1.2 土中的水分对冻胀影响
土体发生冻胀的主要原因就是水分迁移和集聚。

土体如果没有
适当的水分条件,那冻结时也不可能发生冻胀现象。

土中水的来源有三个方面:大气降水、地下水补给和地表水流渗入。

其中地下水位对冻胀的发生影响尤其强烈,如果地下水位较高,那么毛细水上升的高度能够到达冻结线,冻结区得到水分的补给,将会发生比较强烈的冻胀现象。

2.2 温度
土体冻结过程,实际上是土中温度变化的过程。

土体的冻结温度取决于土体的颗粒分散度、含水量、颗粒的矿物成分和水溶液的浓度。

在同一土质条件下,土体的冻结温度随着含水量的增大而升高。

这些特性直接影响着冻胀特性。

与温度有关的冻胀率愈大,冻胀和翻浆愈严重。

在封闭的系统,土体水分随负温的增大而不断冻结,含水量随之会降低,土体体积增大,土体冻胀率因而增大。

对于不同土质条件的土体,虽然冻胀率不同,但是随温度的变化规律却相似[5][6]。

2.3 荷载
荷载的增加会对土体的冻胀产生抑制作用。

荷载的增加使土粒间空隙减小,土层脱水压缩固结,增加了单位密实度,使土中水分导湿率改变,从而影响水分迁移速率;同时使得只有在冰透镜体生长面上冻胀应力等于或大于上覆附加荷载时才出现冻胀现象。

2.4 路面类型
翻浆是通过路面的变形破坏表现出来的。

首先,路面的强度与翻浆的产生有密切关系。

如果路面强度能满足行车的要求,出现翻
浆的机会就比较少,反之,则较多。

路面类型也对翻浆的产生有一定影响。

例如,在有路面的道路,尤其在有黑色路面的道路上,这个情况常常显得更严重。

3 防冻胀与翻浆的措施
通过分析各种影响因素对道路冻胀与翻浆的影响可知,只有全面综合考虑各种主要因素的作用,并进行具体分析,从改善土质的冻胀性、改善路基的水分条件、改善路基的湿度状态、改善路基路面结构四个方面提出相应的防治措施,才能起到对道路冻胀、翻浆的根治。

3.1 提高路基填土高度
提高路基填土高度,增大了路基边缘至地下水或地面水位间的距离,从而减小了冻结过程中水分向路基上部迁移的量,减弱冻胀,使翻浆的可能性和程度变小。

3.2 加强路基的排水
冻胀和翻浆的过程实质是水分迁移和水分相变的过程,水分的补给是形成冻胀和翻浆病害的重要条件,因此,解决这个问题的方法是采用各种排水设施,尽量使土体保持干燥。

主要的措施:设置排水沟、截水沟、路肩明沟及扩大边沟;采用油毡纸做不透水性隔离层等。

3.3 选用合适路基填料或换填非冻胀材料
季冻区路基路床或上路堤和挖方路段0.8~1.5m范围内填筑土质砂、砂质土和粘质土时,可用石灰、水泥、粉煤灰、石渣、固化
剂等单独或混合处治,用量根据土的性质、天然含水量和路基冻胀性要求,经试验确定。

换填非冻胀材料,可以减少在冻深范围内冻胀性土层厚度,减少总冻胀量。

3.4 加强路面结构
在冻胀和翻浆地段,常使用整体性好的石灰土、煤渣石灰土、水泥稳定砂砾等半刚性结构层,以加强路面结构。

加厚路面结构,相当于减少可冻路基土层的厚度,进而减少路基冻胀量。

3.5 加设防冻层、隔温层
防冻层应选用冰冻稳定性良好的砂砾、粗砂、矿渣、煤渣等粒料,也可采用水泥或石灰煤渣稳定粗粒土、石灰粉煤灰稳定粗粒土等。

隔温层采用导热性差的材料,铺在土基内、土基顶面或路面结构内。

参考文献:
[1]徐学祖,王家澄,张立新著.冻土物理学[m] .科学出版社.2001.
[2]童长江,管风年.土的冻胀与建筑物冻害防治[j] .水利电力出版社.1985.
[3]王春鹏.三江平原沼泽地区道路地区冻害[c] .冰川冻
土.1988.
[4]童长江,管枫年著.土的冻胀与建筑物冻害防治[j] .水利水电出版社.1985.
[5]冻土地区建筑地基基础设计规范(jtj118-98)[s] .中国建。

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