多年冻土对公路的危害

2017-04-11 00:00:00嘉辉 公路监理师

  我们都知道,青藏铁路穿过很多的地区都是多年冻土区,那么多年冻土对公路的危害有哪些呢?我们一起来看看!

  1、多年冻土地区的两种公路病害

  1)冻胀:在有冻胀性土的路段,当有水分供给时,在冬季负气温作用下,水分连续向上聚流,在路基上部形成冰夹层、冰透镜体,导致路面不均匀隆起,使柔性路面开裂,刚性路面错逢或折断的现象称冻胀。

  冻胀性分类:通常是在土质分类的基础上,按土的冻胀性强弱划分为三类或四类,分别为:轻冻胀、冻胀、重冻胀、特重冻胀。

  2)翻浆:在有冻胀性土的路段,当冬季负气温时,水分连续向上聚流、冻结成冰,导致春融期间,土基含水过多,强度急剧降低,在行车作用下路面发生弹簧、裂缝、鼓包、冒泥等现象称翻浆。

  翻浆分类,根据导致翻浆的水分来源分为五类,分别为地下水类、地面水类、土体水类、气态水类、混合水类。根据翻浆高峰时期路面变形破坏程度,将翻浆路段分为三级,分别为轻型、中型、重型。

  2、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,翻浆除这四个因素影响外,还受行车荷载因素的影响。在上述诸因素中,土质、温度和水是形成冻胀和翻浆的三个基本条件。

  1)土质:粉性土具有最强的冻胀性,最容易形成翻浆。这种土的毛细水上升较高祈且快,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,在春融时承载能力急剧下降易于形成翻浆。粘性土的毛细水上升虽高,但速度慢,只在水源供给充足且冻结速度缓慢的情况下,才能形成比较严重的冻胀和翻浆。粉性土和粘性土含有较多的腐植质和易溶盐时,则更易形成冻胀和翻浆。粗粒土在一般情况下不易引起冻胀和翻浆,因其毛细水上升高度小、聚冰少,且在饱水情况下也能保持一定的强度;但当粗粒土中粉粘粒含量超过一定量以后,冻胀性明显增加,也能形成冻胀和翻浆。

  2)水:冻胀与翻浆的过程,实质上就是水在路基中迁移,相变的过程。路基附近的地表积水及浅的地下水,能提供充足的水源,是形成冻胀和翻浆的重要条件。秋雨及灌溉会使路基的含水量增加,使地下水位升高,从而促成冻胀与翻浆的形成。

  3)温度:没有一定的冻结深度或冰冻指数(冬季各月每日负气温的总和)是难以形成冻胀和翻浆的,没有更大的冻结深度或冰冻指数是难以形成严重冻胀和翻浆的。而在同样冻结深度或冰冻指数的条件下,冻结速度和负温作用的特点对冻胀和翻浆的形成有很大影响。例如,在初冬时气温较高或冷暖交替变化,温度在0℃~3℃~-5℃之间停留时间较长,冻结线长时间停留在土基上部,就会使大量水分聚流到距地面很近的地方,形成严重的冻胀和翻浆。反之,冬季一开始就很冷,冻结线下降很快,水分来不及向上迁移,土基上部聚冰少,那么冻胀和翻浆就较轻或不出现。另外,春融期间的气温变化及化冻速度对翻浆也有影响。如春季开始化冻时,天气聚暖,土基急剧融化,则会加重翻浆。如春融期间冷暖交替并伴有雨、雪,也会使翻浆加重。

  4)路面:冻胀与翻浆都是通过路面变形破坏而表现出来的。因此,冻胀与翻浆和路面是密切相关的。路面类型对冻胀与翻浆有影响。如在比较潮湿的土基上铺筑沥青路面后,由于沥青路面透气性较差,路基中的水分不能通畅地从表面蒸发,可能导致聚冰增加,冻胀量增大,以致出现翻浆。路面厚度对冻胀与翻浆也有影响,路面厚度大时可减轻冻胀,可减轻或避免翻浆。

  5)行车荷载:公路翻浆是通过行车荷载的作用最后形成和暴露出来的。虽然路基有聚水、有冻胀,春融时含水过多,但无行车荷载作用,是不可能产生翻浆的。当其它条件相同时,在翻浆季节,交通量愈大,车辆愈重,则翻浆也会愈多、愈严重。

  3、防治冻胀与翻浆的工程措施

  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基,使土基保持干燥,减少冻结过程中水分聚流的来源。

  路基范围内的地面水、地下水都应通过顺畅的途径迅速引离路基,以防水分停滞浸湿路基。为此,应重视排水沟渠的设计,注意沟渠排水纵坡和出水口的设计,在一个路段内重视排水系统的设计,使排水沟渠与桥涵组成一个完整的通畅的排水系统。

  为降低路基附近的地下水位,可采用截水渗沟。

  2)提高路基填土高度

  提高路基填土高度是一种简便易行、效果显著且比较经济的常用措施。同时也是保证路基、路面强度和稳定性,减薄路面,降低造价的重要途径。

  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向路基上部迁移的数量,使冻胀减弱,使翻浆的程度和可能性变小。

  路线通过农田地区,为了少占农田,应与路面设计综合考虑,以确定合理的填土高度。在潮湿的重冻区内粉性土地段,不能单靠提高路基填土高度来保证路基路面的稳定性。要和其他措施,如砂垫层、石灰土基层等配合使用。

  3)设置隔离层:隔离层设在路基中一定深度处,其目的在于防止水分进入路基上部,从而保持土基干燥,起防治冻胀与翻浆的作用。

  4)换土:采用水稳定好,冰冻稳定性好,强度高的粗颗粒土换填路基上部,可以提高土基的强度和稳定性。

  5)注意路槽排水:在冻胀与翻浆严重地段,应注意做好路槽排水,通常采用砂垫层和横向盲沟等措施。

  6)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。

  7)加设防冻层:在中、重季节冻结区和多年冻土区的高级、次高级路面,在有可能冻胀的路段,为防止不均匀冻结,路面总厚度不应小于下表的规定。 路面防冻最小总厚度(cm)

  8)铺设隔温层

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