道路冻胀、翻浆产生的机理及其治理

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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。

道路翻浆的原因及处理措施

道路翻浆的原因及处理措施

道路翻浆的原因及处理措施道路翻浆是指道路表面浮现凹凸不平、波浪状或者鼓包的现象。

这种情况不仅会影响交通安全,还会给行车带来不便。

因此,了解道路翻浆的原因以及相应的处理措施,对于道路维护和交通管理至关重要。

一、道路翻浆的原因1. 材料质量问题:道路建设中使用的材料质量差,如沥青质量不达标、混凝土配比不合理等。

这些问题会导致道路表面易受损,容易浮现翻浆现象。

2. 施工不当:道路建设过程中,施工人员未按照规范进行施工,如沥青铺设不均匀、混凝土振捣不到位等。

这些问题会导致道路表面浮现不平整,容易发生翻浆。

3. 水分渗入:道路表面存在裂缝或者破损,雨水或者地下水渗入其中,使得道路基层松软,容易浮现翻浆。

4. 车辆过载:超重车辆的频繁通行会加剧道路表面的磨损,导致道路翻浆。

5. 自然因素:气候变化、地震等自然因素也可能导致道路翻浆。

例如,极端高温天气会使沥青软化,从而引起翻浆。

二、道路翻浆的处理措施1. 及时维修:一旦发现道路浮现翻浆现象,应即将进行维修。

维修时,可以采取补缀或者重新铺设的方式,将翻浆部份修复或者更换,确保道路表面平整。

2. 质量控制:在道路建设过程中,应严格控制材料的质量。

确保沥青的质量符合标准,混凝土的配比合理,施工过程按照规范进行,以减少道路翻浆的发生。

3. 加强监测:建立道路翻浆的监测系统,定期对道路进行检查和评估。

一旦发现道路翻浆的迹象,及时采取措施进行维修,防止进一步损坏。

4. 加强执法:加强对超重车辆的执法力度,严格限制超重车辆的通行。

减少超重车辆的通行量,可以降低道路翻浆的发生率。

5. 防水处理:对道路表面进行防水处理,可以有效阻挠水分渗入道路基层,减少道路翻浆的发生。

可以采用涂层、防水剂等方法进行防水处理。

6. 加强维护:定期对道路进行维护,及时修复道路表面的裂缝和破损,防止水分渗入,减少道路翻浆的发生。

7. 提高道路设计水平:在道路设计中,应考虑到不同地区的气候条件和交通流量,合理选择材料和施工工艺,以提高道路的抗翻浆能力。

浅谈道路翻浆的成因及其防治

浅谈道路翻浆的成因及其防治

浅谈道路翻浆的成因及其防治1、道路翻浆的成因道路产生翻浆的原因比较复杂,翻浆主要发生在季节性冰冻地区的春融时期,通常是伴随冻胀而发生的,冻胀是翻浆形成过程中重要的发展阶段。

夏季和秋季的大量降雨使地表水的渗透作用变的剧烈,同时地下水位也会相应升高,使路基含水量增大甚至达到超饱和状态,如果路基排水不畅,路基将会变的潮湿,冬季气温下降,路基土表面首先开始冻结,路基下部土体温度仍然较高,土体中有大量的毛细管道,水分在土体毛细管道中不断的移动,下层未冻区内的水分会向上层土体冻结处聚集,并随即冻结形成一个含有大量冰晶体的聚冰层,有时由于水分不同程度的迁移,在路基中会出现一层、两层或多层聚冰层,分布在路基的不同深度,当路基内水变成冰时,此时体积膨胀导致土体产生开裂,路面随之发生开裂或隆起。

春季气温逐渐回升,路基上层的土体首先融化,下层土体尚未融化,水分渗透不下去,使土体强度很快降低,失去承载能力,此时加上行车荷载的反复作用,路面会出现冒泥浆、鼓包、弹簧、裂缝、车辙等现象即翻浆现象。

2、道路翻浆的影响因素从道路翻浆的成因机理中可以看出,影响道路翻浆的主要因素归纳起来有四个方面:水分,温度,土质,行车荷载。

(1)水分。

导致道路翻浆的水分主要是指地表水,地表水的主要来源是夏秋季节性积水,季节性积水的增多使路基较长时间的在水中浸泡,表面积水侵入路基内部,地下水位升高,路基含水量加大,造成土基强度降低,在这种情况下路基在行车荷载的作用下出现弹软、沉陷、翻浆,这是造成道路翻浆的根本原因。

(2)温度。

一定的冻结深度和冷量是形成翻浆的重要条件,在同样的冻结深度和冷量的条件下,冬季温度的变化和化冻结速度的快慢对形成翻浆的影响很大。

此外,春季气温的变化特点和化冻速度对翻浆也有影响,如果春季化冻快天气骤暖,土基急速融化则会加重翻浆的程度。

(3)土质。

土的性质是翻浆发生的内部条件,不同的土质对翻浆的形成有不同的影响,粉性土的毛细水上升较高且快,在负温作用下水分聚流严重,土体强度降低快,易形成翻浆;粘性土毛细水上升虽高,但速度慢,只有水源充足情况下,才能形成翻浆;砂性土最稳定,一般情况下不会发生翻浆。

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。

浅析路基翻浆原因和防治养护办法

浅析路基翻浆原因和防治养护办法

浅析路基翻浆原因和防治养护办法翻浆现象主要发生在我国东北、华北、西北、西南等季节性冰冻地区。

水文地质条件不良路段的路基在冰冻过程中,土中的水分不断向上移动,使路基上部的含水量大大增加;春融期间,由于土基含水过多,强度急剧降低,再加上重复行车的作用,路面就发生弹簧、裂缝、鼓包、冒泥等现象,称为翻浆。

翻浆的发生,不仅会破坏路面,妨碍行车,严重的还会中断交通,对国民经济建设、国防战备都具有一定的危害,并增加道路养护工作。

一、翻浆发生的过程及其影响因素1.翻浆发生的过程秋季,由于降水或灌溉的影响,地面水下渗、地下水位升高,使路基水分增多,为冬季水分积聚提供了必要条件。

冬季,气温下降,路基上部的土开始冻结,此时,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,与冰晶体接触的土颗粒表面的薄膜水(弱结合水在一0.1℃~10℃时冻结)受冰的结晶力的作用,移动到冰晶体上面冻结。

因此,该部分土粒表面的水膜变薄,破坏了原来的吸附平衡状态,产生剩余分子引力,将吸取邻近土粒的薄膜水。

同时,当水膜变薄时,薄膜水内的离子浓度增加,产生渗透压力差。

在土粒分子引力和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移动,并逐层向下传递。

在温度为O℃~一3℃(一5℃)的条件下,当未冻区有充足的水源供给时,水分发生连续移动,就使路基上部大量聚冰。

如果冻结线在某一深度停留时间较长,水分有充分的聚积时间,当水源供给充足时,便在冻结线附近形成聚冰层。

它通常只出现在路基上部的某一深度范围内,一般有5cm~30cm厚。

聚冰层可能有一层或多层。

凡聚冰层所在之处即是路基土含水量最大之处。

冻胀是翻浆过程中的一个阶段。

土基下部的水向上积聚并冻结成冰,就会形成冻胀,过大的冻胀会使柔性路面产生鼓包、开裂,使刚性路面出现拱起、错台或板的折断。

2.影响翻浆的因素影响公路翻浆的主要因素有:土质、温度、水、路面、行车荷载、人为因素等,其中土质、温度、水三者的共同作用是形成翻浆的三个自然因素。

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。

浅谈道路翻浆的形成原因及防治

浅谈道路翻浆的形成原因及防治

浅谈道路翻浆的形成原因与防治翻浆是寒冷地区道路上特有冻害现象。

在季节性冰冻地区水文地质条件不良地段,春融解冻期间,道路表面常会出现不均匀起伏、鼓包、龟裂和潮湿现象,经车辆反复辗压作用,发生弹簧现象,甚至路面破裂,挤出泥浆,使路基失去承载力,路面沉陷破坏,形成翻浆。

翻浆的发生,对路面造成严重破坏,影响车辆安全通行。

一、翻浆发生的时间及过程冬季路基开始结冻,不断向深处发展,上下层形成了温度坡差。

在负温区内,土中的毛细水,自由水首先结冻,薄膜水逐渐移向晶体而结冻,于是该处土粒周围的水膜减薄而剩余了许多表面能,增加了从水膜较厚的土粒处吸湿的能力。

土中温度高处的水分便向上移动,补充低温处土粒薄膜水的转移。

在正温区内,下层水分向零度等温线附近移动,气态水由于冷处比暖处气压小而移向冰晶体,凝成液态水而结冰;毛细水通过毛细作用上升移向冰晶体,部分冻结,部分转变为薄膜水以补给负温区的水分转移。

从而造成大量水分积聚在土基上层,由于气候的变化,零度等温线不断下移,形成一层、两层或多层聚冰层。

土基中水分冻结后体积膨胀,由于土质不均匀,使路面冻裂或冻胀隆起。

翻浆发生在春融解冻期间。

大连地区通常在3月中旬就有翻浆初期症状。

春季气温回升到零上,土基开始解冻,由于路面导热性大,路中的融解速度较两侧快,水分不易向下及两侧排除,土基上层便呈现过湿状态。

当融解到聚冰层时,土层的湿度有时会超过液限。

土基承载力极低,在行车荷载反复作用下发生"弹簧"、开裂、鼓包,严重时泥浆外冒,路面大量破坏,稀软的泥浆便会沿着开裂的路面缝隙挤出或形成较深的车辙和鼓包,即形成翻浆。

二、翻浆形成的因素影响公路翻浆的主要因素有:土质、温度、水、气候、行车荷载、人为因素等,其中土质、温度、水三者的共同作用是形成翻浆的三个自然因素。

1、土质。

粉性土是最容易翻浆的土,这种土的毛细水上升较高,在负温度作用下水分聚流严重,而且土中的水分增多时强度降低幅度大而快,容易丧失稳定。

道路翻浆的原因及处理措施

道路翻浆的原因及处理措施

摘要道路翻浆,是指路段上因土的特性、季节性水分的运移及气候的影响,而引发的弹簧状态。

道路翻浆现象是处在一年四季之中的,水分因为不同季节而产生不同的运动状态,在冬季冻胀与春季融化之后,对路面产生弹簧、鼓包、泥浆、裂缝等现象。

在我国,尤其以北方地区与西藏等地,因为受到季节气候,以及冻土的影响,道路翻浆现象比较严重,这对这些地区的交通运输造成了巨大损失。

目前,在国内外对于冻土及道路翻浆的研究的基础上,我国已经在冻土领域迈出了一大步,但是道路翻浆的形成机理机理与防治、养护措施,仍是我们日后对于北方及西藏地区公路研究的主要方向。

笔者在国内外研究成果的基础上,对道路翻浆的原因及主要形成条件进行简要的分析,并提出道路翻浆的养护、防治措施。

关键词道路翻浆;翻浆机理;防治养护AbstractFrothing refers to affect the characteristics of the soil on the road due to seasonal moisture migration and climate caused by spring state. Frothing phenomenon throughout the year among the water because of the different seasons have different state of motion, in the spring after the winter frost and thaw of pavement spring, the phenomenon of drum kits, mud cracks in. In our country, especially in the northern region and Tibet, because of seasonal climate and permafrost effects of road frost boiling phenomenon is quite serious, which of these regions transportation caused huge losses. At present, at home and abroad for study of permafrost and Frothing on the basis of permafrost areas in China has taken a big step, but the mechanism of the formation mechanism Frothing and control, conservation measures, we are still in the future for the northern and the main direction of research in Tibet highway. The author on the basis of domestic and foreign research results, for the reasons and the main road Frothing brief analysis of the formation conditions and proposed conservation, prevention of road Frothing.Keywords Frothing; Frothing mechanism; Prevention of conservation目录摘要 (I)Abstract (II)1绪论 (5)1.1研究的目的及意义 (5)1.2研究对象 (5)1.2.1对翻浆土体进行理论性研究 (5)1.2.2对道路翻浆机理的研究 (6)2道路翻浆形成的原因 (7)2.1道路翻浆的概述 (7)2.1.1道路翻浆产生的主要地区 (7)2.1.2道路翻浆的形成过程 (7)2.2形成道路翻浆的原因 (8)2.2.1水的影响 (8)2.2.2土质的影响 (8)2.2.3气候的影响 (8)2.2.4车辆荷载的影响 (8)2.3道路翻浆带来的危害 (8)3道路翻浆的分类 (10)3.1水文地质类翻浆 (10)3.2是温差类翻浆 (10)3.3表面类翻浆 (10)3.4混合类翻浆 (10)4道路翻浆的施工与处理 (11)4.1翻浆地区的施工 (11)4.1.1排水 (11)4.1.2路堤 (11)4.1.3路堑 (11)4.2道路翻浆的处理方法 (12)4.2.1翻浆的防治原则 (12)4.2.2翻浆的处理方法 (12)5道路的季节性养护 (14)5.1秋季养护 (14)5.2冬季养护 (14)5.3春季养护 (14)5.4夏季养护 (14)结论 (16)参考文献 (17)致谢 (18)1 绪论1.1 研究的目的及意义道路翻浆既破坏了路基路面的结构,又影响了车辆的行驶,对道路交通造成了潜在的安全隐患,会降低车速,消耗更多的燃料,甚至会发生交通事故,对国民经济带来一定的危害。

浅析道路冻胀-翻浆形成原因及防治措施

浅析道路冻胀-翻浆形成原因及防治措施

浅析道路冻胀\翻浆形成原因及防治措施摘要: 冻胀与翻浆是季节冻土与多年冻土地区所特有的两种道路病害,主要分布在我国北方寒冷地区和南方高寒山区。

本文阐述了路基产生翻浆、冻胀现象的原因,具体分析了各种因素对冻胀、翻浆的影响,并提出了相应的预防措施和具体的处治办法,从而延长道路使用寿命。

关键词:冻胀;翻浆;成因分析;防治措施1.概述现在学术界普遍把冻土分为季节性冻土、隔年冻土和多年冻土。

在天然条件下冬季冻结,夏季全部融化的土层,称为季节性冻土;冬季冻结,一两年内不融化的土层,称为隔年冻土;而冻结状态持续三年或三年以上的土层称为多年冻土。

在冬季负温作用下,造成地表土层中孔隙水结冰,致使其体积膨胀9%左右。

而另一方面在负温梯度作用下,其下部未冻结的水分源源不断地向上迁移,并冻结成冰透镜体,使得土体出现大幅度膨胀,其总冻胀量在0.1m~0.3m不等。

这样大体积膨胀对工程上的危害是不可接受的,尤其是道路工程。

使用冻胀性土的路段,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、刚性路面错缝或折断的现象,称为冻胀。

使用冻胀性土的路段,在春融期间,由于土基含水过多、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,称为翻浆。

冻胀及翻浆灾害导致车速降低30%~50%,严重年份养修费用比例高达小修保养费用的50%~60%,因此冻土地区路基施工必须贯彻以防为主、防治结合的原则。

2.发生原因冬季气温下降,路基上层土体开始冻结,路基下部土体温度仍然较高,水分在土体内由温度高处往温度较低处移动,使路基上层土体水分增多并随着温度降低冻结成冰。

此时土孔隙内的自由水在0℃以下时不断冻结,形成晶体,继而引发冰晶体接触的土颗粒表面的薄膜水受冰的结晶力作用,移动到冰晶体上而冻结,这样,该处土粒周围的水膜减薄而剩余了许多表面能(即水的张力作用),增加了从水膜能较厚土粒处吸湿的能力。

浅谈如何防止道路翻浆\冻胀的发生

浅谈如何防止道路翻浆\冻胀的发生

浅谈如何防止道路翻浆\冻胀的发生摘要详细的分析引发道路发生冻胀、翻浆的原因,并提出一些合理的处治方法。

关键词道路;翻浆;冻胀;防止翻浆是公路养护中常见的病害之一,它多发生于我国北方季节性冻胀地区。

由于道路积水排除不畅,在温度的连续变化中温差变化较大,就要引起路基的冻融,进而导致道路的冻胀和翻浆,破坏路面,严重时还会中断交通,对道路的正常使用产生了极大的影响。

1影响冻胀和翻浆的主要因素引起道路冻胀和翻浆破坏主要有以下几个原因:水、温度、土质、外载。

1.1水和温度水和温度是引起冻胀、翻浆的主要因素,正是由于水分的迁移和温度的变化,才引起了道路的冻胀和翻浆。

冻胀和翻浆多发生于我国北方地区的入冬和春融季节。

由于道路表面的排水设施不完善或地下水位高,有充足的外部水源供给,使得土壤中的自由水在温差的变化作用下,由路基内温度高的地方向温度低的地方不断的移动,在路基的某一层面形成了聚冰层,由于外部水源充足,使得聚冰层加厚,导致体积膨胀,就要引起路基冻胀,严重时会造成路面的隆起开裂。

待到来年温度回升后,路面及路基中的冰冻层开始融化,由于路面结构层的吸热和导热性较强,使结构层自身及其下路基土融化较快,因而,在化冻开始一段时间内,路基中的水份不能迅速向下或向两侧排除。

路基上部处于过温状态。

由于路基处于过温状态使得路基强度显著下降。

这样在行车荷载的反复作用下就发生了弹簧开裂、鼓包,严重时泥外冒,路面大量破坏,就形成了翻浆。

1.2土质在多水地区的路基填土的土质选择上,一定要选用砂性土质,砂性土在一般情况下都不会发生翻浆,由于孔隙较大的原因,它在冻结过程中水分聚流的现象很轻,不易产生冻胀、翻浆现象。

相反,粉性土和粘性土的土质一般存在着毛细现象。

在水源充足的情况下,随着土基的冻结,有可能形成较严重的聚冰。

尤其是粉性土,该土的毛细水上升较高、较快,在0℃以下水分聚流严重,且当土中水分增多时,强度降低很快,容易失稳。

1.3行车荷载在春季冻融期间,由于路面的承载能力降低,在行车荷载反复作用下,就容易形成翻浆。

道路翻浆的原因及处理措施

道路翻浆的原因及处理措施

道路翻浆的原因及处理措施道路翻浆是指道路表面出现凹坑、鼓包、裂缝等现象,给交通安全和行车舒适性带来严重影响。

本文将详细介绍道路翻浆的原因以及相应的处理措施。

一、道路翻浆的原因1. 材料质量问题:道路建设中使用的材料质量不达标,如沥青质量不合格、石料不均匀等,会导致道路翻浆。

2. 施工工艺不当:道路建设过程中,施工工艺不当也是道路翻浆的原因之一。

例如,沥青铺设不均匀、压实不够、沥青温度不控制等。

3. 气候因素:气候变化对道路翻浆有一定影响。

例如,高温天气会使沥青软化,易于变形;而低温天气则会导致沥青变脆,易于开裂。

4. 车辆过载:车辆超载会对道路产生过大的压力,超过道路承载能力,从而导致道路翻浆。

5. 车辆频繁行驶:道路上车辆的频繁行驶也会加剧道路的磨损,从而导致道路翻浆。

二、道路翻浆的处理措施1. 检测和评估:对道路进行定期检测和评估,及时发现道路翻浆问题。

可以利用现代技术手段,如无损检测仪器、红外线热像仪等,对道路进行全面的检测和评估。

2. 补充材料:对于道路翻浆的小面积问题,可以采取补充材料的方式进行修复。

可以使用高质量的沥青混合料进行补充,确保修复后的道路表面平整。

3. 翻新处理:对于道路翻浆严重的区域,需要进行翻新处理。

翻新处理包括剥离旧沥青、重新铺设新沥青、压实等步骤,确保道路表面的平整和耐久性。

4. 加固处理:对于承载能力不足的道路,可以采取加固处理措施。

可以在道路表面铺设加固层,增加道路的承载能力,防止道路翻浆。

5. 加强维护:道路翻浆问题的根本解决需要加强道路的维护工作。

定期进行路面清洁、修补,及时处理道路上的缺陷,防止道路翻浆问题的发生。

6. 加强管理:加强对道路建设和维护的管理,确保施工工艺规范、材料质量达标,提高道路的耐久性和抗翻浆能力。

7. 提高意识:加强对驾驶员和行人的宣传教育,提高他们对道路翻浆问题的认识和意识,减少超载、超速等不良行为,保护道路的完好性。

总结:道路翻浆是道路建设和维护中常见的问题,对交通安全和行车舒适性造成严重影响。

公路路基冻胀与翻浆的研究与防治

公路路基冻胀与翻浆的研究与防治
3 . 温度 的影 响
当气温骤 降且冷却 强度很 大时 ,土的冻结速 度很 快 ,土 中的弱结合 水及 毛细水还 来不及 向冻结 区迁 移就在原地 冻结成冰 ,毛细通道也被冰 晶体堵塞 ,这时形成 的冻 土一般 无明显 的冻胀。 当气 温缓 慢下降 , 冷却强度小 ,但 负温持续 的时 间较长 时,就 促使未冻结 区水 分不 断地 向; 东结区迁移积聚 ,在 土中行车冰夹 层 ,出现 明显的冻胀现象。可见 ,在封 闭的体 系中 ,土体 的冻胀 系数 随着 土中温度 的降低而增 大。当温度
水情况下也 能保持一定的强度 ,不易引起冻胀和翻浆。
2 . 水 的影 响 ; 东胀 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 与翻 浆的重要 条件。 影响路基 的水分成 两大 类即地下 水 ( 上层滞 水 、潜 水 、层 间水 、裂隙水 、泉水 、管道 漏水等 ) 和 地面水 ( 季节性 积水 、路旁积 水、路面 渗水 、流 向路基 的 水 ) 。受地 面水和地下水 的影响 ,土基经 常潮湿 ,导致翻浆。
《 1 5 0
》 建 设 施 工
达 到 一定 负值 时 ,土体 冻胀率 开始 增大 ,随着 温度 的 降 低 ,土体冻胀率趋于稳定值 ,温度继续下降 ,其冻胀率增 加 极微 ,甚至有 的土 冻胀率会有轻微下降。一般而言 ,在 相 同条件下 ,粗 粒土的起胀温度 比细粒土要高些。
有充足水源供给 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。黏性土虽有较厚 的结 合水膜 ,毛细水上升 虽高 ,但毛细孔隙很小 ,速度慢 ,只在水源供给充足且j 东结速 度缓慢的情况下 ,才能

市政道路冻胀及翻浆病害成因分析及主要处理措施

市政道路冻胀及翻浆病害成因分析及主要处理措施

市政道路冻胀及翻浆病害成因分析及主要处理措施发布时间:2022-05-20T05:28:07.054Z 来源:《中国建设信息化》2022年2月3期作者:傅俊[导读] 我国市政道路作为市政工程中的重要组成部分,由于长时间的道路运输,道路难免会出现破坏,甚至是道路冻胀、翻浆等病害。

傅俊江苏八达路桥有限公司 213000 江苏常州摘要:我国市政道路作为市政工程中的重要组成部分,由于长时间的道路运输,道路难免会出现破坏,甚至是道路冻胀、翻浆等病害。

从本质上来看,产生道路冻胀翻浆的主要原因是水在路基土中的迁移和相变的过程,尤其在冻土地区,冻胀翻浆是其特有的两种道路病害,且多由于自然灾害所造成。

该文通过对市政道路冻胀及翻浆病害的成因分析,提出有效地防治措施及处理方案,减少道路冻胀及翻浆等病害的发生,进一步延长市政道路的使用寿命。

关键词:市政道路;冻胀翻浆;病害成因;处理措施前言:冻胀与翻浆是季节冻土与多年冻土地区所特有的两种道路病害,主要分布在我国北方寒冷地区和南方高寒山区。

本文阐述了路基产生翻浆、冻胀现象的原因,并提出了相应的预防措施和具体的处治办法,从而延长道路使用寿命。

1市政道路冻胀翻浆现象的发生原理1.1冻胀现象的产生原理产生道路冻胀的实质原因,与路基下方的土壤和水分有很大的关系。

其实就是冻土中发生了水分迁移,即在低温的情况下,路基下方的土壤水分集中向冻结区迁移,粉性土的冻胀性是最强的,这种土里的水受到路基表面张力的作用,会沿着比较细的孔隙方向上移,故称之为“毛细水”,而且毛细水在低温情况下的动态速度较高且快,因此最容易造成冻胀现象。

1.2翻浆现象的产生原理道路翻浆现象的实质原理,主要就是水在路基土层中发生转移的过程,因此影响翻浆现象的重要因素来源于水的作用。

受到地区气候和雨水的影响,道路的路基在还未发生冻胀之前,就已经蓄积了大量的水分,当冻胀现象产生,土壤里的水分向上移动,再受到外界地表积水、河流灌溉水等水分渗入,无形中增加了地下水的水位,导致冻胀过程中出现大量的水分转移,继而加快了翻浆现象的发生。

公路路基翻浆的产生及防治措施分析

公路路基翻浆的产生及防治措施分析

公路路基翻浆的产生及防治措施分析摘要:随着近几年大型运输车辆的不断增加, 同时受路段原建材料和地质地理条件的影响, 各类路基病害发生频繁, 特别表现在季节性冰冻地区的路基翻浆, 对公路和交通安全危害极大。

处理公路路基翻浆关键在改善路面面层结构,减少地面水的入渗和地下水的迁移,另外做好排水隔水设施最重要。

本文根据笔者多年工作经验,对寒冷地区道路翻浆发生的的原因、影响因素进行了分析,并从设计、施工角度对翻浆防治措施进行了探讨。

关键词:寒冷地区道路翻浆原因防治引言:路面翻浆对路面以及路基虽然不会造成毁灭性的影响,但仍然不利于行车的安全以及环境的美观,。

翻浆大多是由于排水不畅造成, 水渗入路基, 加上行车的动载作用, 使公路翻浆。

道路产生翻浆的主要原因可归结为:地表排水不良。

在冬季时, 积雪堆积在路肩上, 引起不均衡冻胀, 春季雪融化成积水不能及时排出, 侵泡路肩腐蚀路面, 引起路面脱皮, 进而引发翻浆。

道路设计时, 对当地气候考虑不充分, 对通车量及载重量估计不足, 另外, 部分路段原建公路等级较低也是导致公路路面破坏、形成翻浆的原因之一。

一、翻浆主要影响因素:(1)路面因素:公路翻浆是通过路面的变形破坏而表现出来并按路面的变形破坏程度来划分等级的, 翻浆和路面是密切相关的。

路面结构对翻浆也有一定的影响, 例如,在比较潮湿的土基上铺筑黑色路面后, 由于黑色面层透气性较差, 路基中的水分不能通畅地从表面蒸发,导致翻浆发生, 这就是为什么有些砂石路面原来不翻浆, 铺筑黑色路面后, 反而出现翻浆的常见原因。

(2)公路施工和交通量等是影响路基翻浆的外在因素:公路施工时遇到降雨,路基土层的含水量由于雨水的渗透而增高。

尽管会有蒸发,但其含水量应会高于路基施工时的含水量指标,引起路基翻浆。

此外,交通量增大和超载超限车的增多也是产生公路翻浆不可忽视的因素。

一般是交通量越大,公路产生翻浆的可能性就越高。

翻浆的产生是一个复杂的过程,是路基含水量、公路交通量、公路建筑材料和公路施工等诸多因素共同影响的结果。

公路路基翻浆的原因分析及其防治措施

公路路基翻浆的原因分析及其防治措施

公路路基翻浆的原因分析及其防治措施1、路基翻浆的原因分析我区属于我国季节性冰冻地区,一年四季气候变化悬殊,冬季严寒,夏季炎热,公路路基受气候影响大。

个别公路地处虽然地面干旱,但是路基内部受到地下水的影响,多多少少都会含一些水分,一到冬季天气寒冷,路基土质部的内部水分受到低温影响,便结成冰块,他以硬帮帮的冻土层形式埋存在路基内部,而且吸引周围的水分使自己的体积不断的增大。

到了春季随着气温逐渐生高,在地热和由路面太阳反射产生的高温作用下,冻土层里的冰开始融化,而这种融化只会在路基顶面发生,路基深处的冻土层不受外界气候的影响,即是受到也不会使冻土融化,仍以冻土形式存在于路面路基内部。

这样路基顶部已融化的水无法向下面渗透,也无法以其它方式排除路基以外,只好从路基顶面冒出,因为在行车作用下路基土的毛细管不断受到破坏,水分又不能顺利冒出,结果产生路基土的湿软,导致翻浆,并且这种翻浆直接反射到路面结果层,造成路面结构层的破坏。

从以上分析可知,产生路基翻浆的主要因素,一个是从路基表面渗入路基内部的水和地下原有的地下水分,另一个是气候变化。

行车作用只是后要因素。

也就是说路基内部没有水分存在,即是天气再寒冷,温度再低也就不会产生翻浆。

另外一方面,路基内部虽然有水分而形成冻土层,如果没有高温能使路基内部的冻土融化,也可能不引起翻浆。

没有融化的冻土,永远会存在于路基内部,它对路基承载能力不会有什么影响,除非它冻胀而顶出路面。

个别路段地下水虽然多,路基又较矮,但不出现翻浆,这是其中一例。

所以,可以说路基翻浆的出现实际上是埋藏在路基内部的水成分和气候变化两种因素的综合作用。

行车作用是次要因素,它只会使路基毛细管破坏引起翻浆加重。

2、路基易发生翻浆的路段路基翻浆虽然危害极大,但并不是所有公路路基都会出现。

为什么个别路段长年使用也不会发生翻浆,而个别路段经常出现翻浆?这就表明翻浆的出现与一定的条件有关,没有翻浆出现的余地, 就不会出现翻浆。

季冻区道路冻胀与翻浆机理及防治研究

季冻区道路冻胀与翻浆机理及防治研究

季冻区道路冻胀与翻浆机理及防治研究摘要:在季节性冻土地区,由于冻土融化导致路基冻胀与翻浆现象的出现,从而使得路基出现不均匀沉降或路面开裂,为车辆的正常行驶带来了安全隐患。

文章介绍了公路路基冻胀与翻浆的现象产生的原因,对其影响因素进行了重点分析,最后提出了相应发防治措施,同时,结合工程实际,对其采取了有效的防治措施,效果明显,收到了良好经济效益和社会效益。

关键词:公路路基,冻胀,翻浆,成因,防治措施一、公路路基冻胀与翻浆成因在季节性冻土地区低温作用下,水泥道路的路基路面中所饱含的水分因为毛细作用从下部向上凝聚,在路基的顶部发生结晶作用,结晶完成后在低温的作用下开始产生冻结现象,此时,因为在低温区存在自由水,自由水也向冻结区域定向移动,导致结晶体加速生长。

在形成的结晶体的四周,土壤颗粒为了平衡四周压力和冰晶体水膜的吸附力,便从周围为发生冻结的土壤中吸引水分子向其靠拢,在此作用下,冰晶体再次得以生长,冻结形成大的冰透镜体。

因为在路基土的冻结过程中形成的冰晶体排斥其他溶质,其中包括路基土中的极小土颗粒,这就导致土壤颗粒在冻结过程中,产生向冻结面前缘的移动现象,加上行车荷载的作用,从而导致翻浆现象的出现。

二、路基冻胀和翻浆的影响因素冻胀和翻浆的影响因素基本一致,基本都是温度、水、土、路面和行车载荷的共同作用。

而在翻浆的影响因素中,行车荷载的作用性至关重要,道路翻浆是通过行车荷载的作用最后形成和暴露出来的,在其它条件相同时,交通量越大,车辆越重,翻浆也会越多,越严重。

1、路基的含水率路基中的自由水是路基产生融沉病害和冻胀病害的关键因素。

冻胀、融沉的本质是路基土中的自由水在路基中变化、迁移的过程。

冻胀量的基础是路基土中自由水的含量以及土壤中自由水的补给量。

当路基土中的含水量较高时,春季回暖产生的融沉现象就越明显,对路基路面的破坏作用也就越明显,造成对公路的破坏也就越严重,路面功能正常发挥受阻。

当路基中的土壤处于干燥状态时,路基土中的水分也会发生迁移,但是发生迁移的方式得以改变,主要是水汽扩散的形式进行迁移。

道路翻浆的原因及处理措施

道路翻浆的原因及处理措施

摘要道路翻浆,是指路段上因土的特性、季节性水分的运移及气候的影响,而引发的弹簧状态。

道路翻浆现象是处在一年四季之中的,水分因为不同季节而产生不同的运动状态,在冬季冻胀与春季融化之后,对路面产生弹簧、鼓包、泥浆、裂缝等现象。

在我国,尤其以北方地区与西藏等地,因为受到季节气候,以及冻土的影响,道路翻浆现象比较严重,这对这些地区的交通运输造成了巨大损失。

目前,在国内外对于冻土及道路翻浆的研究的基础上,我国已经在冻土领域迈出了一大步,但是道路翻浆的形成机理机理与防治、养护措施,仍是我们日后对于北方及西藏地区公路研究的主要方向。

笔者在国内外研究成果的基础上,对道路翻浆的原因及主要形成条件进行简要的分析,并提出道路翻浆的养护、防治措施。

关键词道路翻浆;翻浆机理;防治养护AbstractFrothing refers to affect the characteristics of the soil on the road due to seasonal moisture migration and climate caused by spring state. Frothing phenomenon throughout the year among the water because of the different seasons have different state of motion, in the spring after the winter frost and thaw of pavement spring, the phenomenon of drum kits, mud cracks in. In our country, especially in the northern region and Tibet, because of seasonal climate and permafrost effects of road frost boiling phenomenon is quite serious, which of these regions transportation caused huge losses. At present, at home and abroad for study of permafrost and Frothing on the basis of permafrost areas in China has taken a big step, but the mechanism of the formation mechanism Frothing and control, conservation measures, we are still in the future for the northern and the main direction of research in Tibet highway. The author on the basis of domestic and foreign research results, for the reasons and the main road Frothing brief analysis of the formation conditions and proposed conservation, prevention of road Frothing.Keywords Frothing; Frothing mechanism; Prevention of conservation目录摘要 (I)Abstract (II)1绪论 (5)1.1研究的目的及意义 (5)1.2研究对象 (5)1.2.1对翻浆土体进行理论性研究 (5)1.2.2对道路翻浆机理的研究 (6)2道路翻浆形成的原因 (7)2.1道路翻浆的概述 (7)2.1.1道路翻浆产生的主要地区 (7)2.1.2道路翻浆的形成过程 (7)2.2形成道路翻浆的原因 (8)2.2.1水的影响 (8)2.2.2土质的影响 (8)2.2.3气候的影响 (8)2.2.4车辆荷载的影响 (8)2.3道路翻浆带来的危害 (8)3道路翻浆的分类 (10)3.1水文地质类翻浆 (10)3.2是温差类翻浆 (10)3.3表面类翻浆 (10)3.4混合类翻浆 (10)4道路翻浆的施工与处理 (11)4.1翻浆地区的施工 (11)4.1.1排水 (11)4.1.2路堤 (11)4.1.3路堑 (11)4.2道路翻浆的处理方法 (12)4.2.1翻浆的防治原则 (12)4.2.2翻浆的处理方法 (12)5道路的季节性养护 (14)5.1秋季养护 (14)5.2冬季养护 (14)5.3春季养护 (14)5.4夏季养护 (14)结论 (16)参考文献 (17)致谢 (18)1 绪论1.1 研究的目的及意义道路翻浆既破坏了路基路面的结构,又影响了车辆的行驶,对道路交通造成了潜在的安全隐患,会降低车速,消耗更多的燃料,甚至会发生交通事故,对国民经济带来一定的危害。

简述路基翻浆的原因及治理措施

简述路基翻浆的原因及治理措施

简述路基翻浆的原因及治理措施一、翻浆发生的过程及其影响因素翻浆是中国季节性冰冻地区常见的公路冻害现象。

它不仅会破坏路面,妨碍行车,严重的还会中断交通,对国民经济建设、国防战略都具有一定的危害。

影响路基翻浆的5个主要因素为:土质、温度、水、路面与行车荷载。

其中土质、温度和水是形成翻浆的3个自然因素,缺一都不能产生翻浆。

1、土质粉性土是最容易翻浆的土,其毛细管水上升较高、较快,在0℃以下水分聚流严重,当土中水分增多时强度降低很快,容易失稳。

粘性土毛细水上升虽高,但上升速度较慢,因此只有在水源供给充足,且土基冻结速度缓慢的情况下,才可能形成较严重的翻浆。

砂土在一般情况下都不会发生翻浆,它在冻结过程中水分聚流现象很轻。

2、温度一定的冻结深度和冷量(冬季各月负气温的总和)是形成翻浆的重要条件。

例如,初冬时气温较高或冷暖交替,温度在0℃→-3℃→-5℃之间时间较长,冻结线长期停留在路面下较浅处,大量水分就会聚流到距路面很近的地方,将产生严重翻浆。

反之,初冬很冷,冻结线很快下降到距路面较深处,则路基上部聚冰少就不易出现翻浆。

此外,春季气温特点和化冻速度对翻浆亦有很大影响,如春季化冻时,天气骤暖,路基急速融化,则将加重翻浆程度。

3、水翻浆过程就是水在路基土中转移、变化的过程。

路基附近的地面积水及较高的地下水位,提供的充足水源是形成翻浆的重要条件。

4、路面路面结构对翻浆也有一定影响,在较潮湿的路段铺筑黑色路面后,路基中的水分不能畅通地从地表蒸发,也易导致翻浆。

5、行车荷载道路翻浆是通过行车荷载作用,最后形成和暴露的,当其他条件相同时,在翻浆季节交通量愈大、车辆愈重,则翻浆就会愈多、愈严重。

二、翻浆的防治1、加强路面路基排水、提高路基标高提高路基是一种效果显著、简便易行、比较经济的常用措施,增大路基边缘至地下水或地面积水间的距离,使路基上部土层保持干燥,在冻结过程中不致因过分聚冰而失稳。

提高路基一般只适用于取土方便的地段。

影响路基翻浆的因素与防治办法分析

影响路基翻浆的因素与防治办法分析

影响路基翻浆的因素与防治办法分析摘要:本文从路基翻浆形成机理出发,分析了影响路基翻浆的主要因素,在此基础上,重点介绍了路基翻浆的处理防治办法:填高路基法,路基排水法,修隔温层,铺设隔离层,降低地下水位,改善路面结构。

最后得出:只有合理运用各种防治路基翻浆的防治措施,才能根除翻浆现象,减少道路病害。

关键词:路基翻浆,水质,隔温层,隔离层一、路基翻浆形成机理我国北方地区到了冬天温度非常低,经常出现冰冻,道路路基便会结冻,上下层形成温度差,使得道路冻胀隆起。

到了春天,气温开始回升,由于路面导热性大,土基上层便呈现过湿状态,有时甚至超过液限。

这样路面的强度就会降低,造成大量路面的破坏,甚至出现塌方现象。

另外,路基翻浆地基现象往往伴随着冻胀而发生,冻胀和塌方是路基冻结和融化过程中形成的两个不同阶段。

二、影响路基翻浆的主要因素结合路基翻浆的相关资料,总结出如下影响路基翻浆的主要因素:水,土质,水文与气候,行车,设计和施工,人文因素等。

1、水水是影响道路路基翻浆的最基本的因素,水主要是雨水,雪水,地下水等等。

过多的水就会使土壤失去强度,容易产生路基塌方。

洪水是导致水量过多的最主要来源,为此,每年汛期来临之前,我们要进行动态掌握,密切联系相关部门,了解洪水的情况,从而及时采取有效措施保证公路路基路面不被水毁过重,造成路基翻浆和冒泥病害。

2、土质土质的好坏对于道路翻浆的影响不尽相同。

显然是土质越好,就越不容易出现塌方现象。

因此,我们在施工的过程中要选择好的土质。

像粘性土,腐晴土,泥炭土,盐渍土等这些容易产生翻浆的土质不宜采用。

3、水文与气候在一冻一化,寒暖交替时,道路塌方会加重,由此可见,水文和气候对于路基翻浆也具有很大的影响。

因此要根据水文和气候的变化来保护路基。

4、行车道路上的车流量,车的载重大小,对于道路的影响非常大,道路路基翻浆也会在载车较重的地方暴露出来。

因此,在发现路基翻浆苗条时,要及时控制车辆的通行,尽量减少不必要的车辆通行,同时采取相应的维修措施。

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道路冻胀、翻浆产生的机理及其治理
【摘要】北方城市道路和各等级公路在建成通车以后,由于行车荷载的作用和受自然条件和施工中各项因素的影响,道路经常会发生各种病害。

根据产生的原因和病害的形式道路病害可分为:裂缝、车辙、坑槽、推移、拥包、沉陷、桥头及涵洞跳车、冻胀、翻浆、沥青脱落等。

在下面部分,根据自己的经验和总结的知识,就冻胀和翻浆产生的原因、影响冻胀和翻浆的因素、冻胀和翻浆的危害谈一谈粗浅的看法。

【关键词】冻胀;机理;治理
1 冻胀产生的原因
冰冻季节因为大气负温的影响,土粒中水分冻结后就形成为冻土。

在冻土地区,随着冻土的产生和融冻的发生而出现的一些现象就成为冻土现象。

在冻土产生过程中,某些细粒土层在冻结过程中往往会发生土层体积的膨胀,膨胀使地面隆起成小丘,产生的这一现象就是所谓的冻胀现象。

在道路中经常出现以下情况,如:天然地下水位较高;城市道路地下供水、排水管道的泄漏没有及时维修;路表水向路基中的渗透等。

它们为冻胀提供了充足的水源,在形成毛细通道时就构成毛细水的上升,这是构成冰冻季节冻害的主要原因。

当冰冻季节冻结时,土中水分向冻结区迁移并积聚,大气温度降到负温度的时候,道路土层温度也跟随降低到负温度,土颗粒孔隙中的自由水在0℃以下时,自由水首先冻结成冰晶体。

随着气温的继续下降,周围未冻结区土中的水分会向表层冻结冰晶体迁移积聚,使冻结区土层中水分逐渐增大,冻结后的冰晶体也不断增大,只要冻结区周围还存在着水源(如:地下水距离冻结区很近、排水和供水管道泄漏未修复等),并且还存在适当的水源补给通道(即:毛细通道),能够源源不断地补充给冰冻体所需的水分,在这一不平衡的引力不间断地作用下,未冰冻区的水分不断地向冰冻区迁移积聚,使冰晶体不断扩大,在土层中形成冰夹层,由于水在由液态冻结后变成固态时体积会增大9%,因此,土层在冰夹层作用下体积会发生膨胀,也就是冻胀。

冻结区域冰晶体不断增大,不断吸引周围的水分,不断发生体积继续膨胀现象,一直继续到切断冰晶体所需的补给水源,此时的水分继续迁移积聚、冰晶体继续增大才会停止。

2 影响冻胀的因素
路基的冻胀现象是在一定条件下形成的,土层必须具备以下几个条件时在冰冻季节才会发生冻胀破坏。

2.1 持续缓慢负温度:
持续缓慢负温度会构成冻胀的条件。

大气温度在冰冻季节缓慢地下降,冷却的强度也很小,但是在这一季节负温持续的时间较长,使未冰冻区的水分不断地向冰冻区迁移积聚,冰冻区域冰晶体逐渐增大,在土层中形成冰夹层,土层在冰夹层作用下形成明显的冻胀现象。

温度的骤降不会产生冻胀。

在冰冻季节到来时,如果气温突然下降,并且下降的强度很大,这时土层冻结速度很快,土层的冻结面迅速向地下推移,土层中的水分来不及向冻结区迁移积聚就在原地冻结成冰,毛细通道也被形成的冰晶体给堵塞住。

这时,水分的迁移和积聚不会发生,只会在土孔隙中存在一些冰晶体,形成不了构成土层冻胀的冰夹层。

2.2 存在水源补给:
土层发生冻胀时水分的迁移和积聚是构成冻胀的主要原因。

当冻结区附近地下水位较高时或城市道路地下排水、供水管道有泄漏时,毛细水上升高度能够达到或接近冰冻层,使冰冻区能够得到充足的外部水源供给。

经过长期的冰晶体积聚和水分的迁移,将会发生比较强烈的冻胀现象。

冻胀现象可以分为强烈冻胀和轻微冻胀。

当冻胀发生时,在冻结过程中有充足的外部水源供给(地下高水位;城市道路下排水、供水管道未进行及时维修的泄漏水),冻胀时在土层中形成很厚的冰夹层,这时将产生强烈冻胀。

冻胀发生时,在冰结过程中没有充足的外部水源供给,只是在土层中存留多水季节渗留水分,使土层中偏高于正常含水量,这时的土层中产生冰夹层较薄,冻胀量较小,对结构构成不了太大破坏,这时称为轻微冻胀。

虽然,轻微冻胀对结构构成不了太大破坏,但是,在多年的冻胀以后,也会严重地影响道路的结构、影响道路的正常使用,轻微冻胀在道路维护时也是不容忽视的。

在冰冻季节,路面长期积水、积冰也是构成冰冻破坏的原因。

由于城市道路路面排水不畅,路面局部常年积水,积水经过路面渗入路基。

当冰冻季节来临时,路表积水在负温度下冻结,随着气温的继续下降,土层中未冻结区的水分会向表层冻冰迁移积聚,冻结层会逐渐增厚。

由于冰冻区在冰冻未到来之前不断受到积水的侵蚀和渗透,在冰冻时地下能够给予足够的水分。

因此,在不断的冰冻降温和饱和的水分作用下,冰冻区域冰体不断增大。

水分在液态转化为固态过程中体积的增大就形成严重的冻胀破坏现象。

2.3 路基填筑料的原因:
冻胀现象通常都发生在细粒土中,特别是容易出现在粉性土和极细砂路基中。

粉性土和极细砂在冻结时水分迁移积聚最为强烈,冻胀现象也最为严重。

这是因为,粉性土和极细砂具备出现毛细现象的条件,毛细水上升的高度大,上升的速度也快,并且能够形成较通畅的毛细水源补给通道。

同时,粉性土和极细砂的颗粒较小,细土粒吸水性强,能够持有较多的土粒结合水,在冰冻时能够使大量的结合水迁移积聚,为冻胀破坏的产生提供充足的条件。

3 冻胀的危害
冻胀在道路工程中危害是比较大的,特别是对道路工程中的路基路面结构,冻土现象是由冻结及融化两种现象作用构成的。

因此,冻土现象存在两种病害形式:冻胀破坏和融冻破坏。

冻土的冻胀会使路基隆起,使柔性路面鼓包、开裂,使刚性路面错缝或折断,冻胀还会使修建在其上面的建筑物(如:护坡、挡土墙等)抬起,引起构造物开裂、倾斜、甚至倒塌。

在季节性冻土地区,到了融冻季节,冰冻区开始解冻、融化,由于冰冻土层积聚了大量的冰晶,冰晶融化使土中含水量大大增加。

并且,冰冻区细粒土排水能力较差,区域内土层完全处于饱和状态,冰冻处土层解冻融化后的路基、路面强度大大降低。

融冻后的路基土在来往车辆的反复碾压下,轻者路面变得松软,限制了行车速度,严重时路面会开裂、冒泥,也就是会出现翻浆现象,使路基、路面遭到破坏。

4 冻胀的预防和治理
冻胀破坏在道路工程中是经常发生的。

如果在施工过程中对其认真预防是完全可以避免的;冻胀破坏发生时,在道路养护中是可以彻底根治的。

在施工和养护过程中,温度对冻胀的影响很关键,因为有温度的变化才能构
成冻胀和翻浆。

虽然道路冻胀中温度是无法控制的,但是在解决和预防冻胀时可以从土和水的方面来进行研究解决。

首先,在道路路基工程中,路基土选用时尽量使用砂砾等粗粒土,使土中没有或具有少量的结合水,完全控制土粒的含水量,控制基料碾压后出现的毛细现象。

使孔隙中自由水冻结后不会发生水分的迁移积聚,这样就会避免冻胀的发生。

对于已经发生冻胀现象的区域,需要进行仔细调查研究,如果确实属于土质问题的应当对冻胀部位进行换填路基土,从根本上对冻胀进行彻底根治。

其次,水的原因也是引起冻胀的必要因素。

冻胀产生时必须具有充足的冰冻水源。

在对冻胀区进行处理时,必须对冻胀部位进行仔细研究原因、认真调查清楚供给冻胀部位的水源,对天然地下高水位进行阻断;对地面水进行导流,彻底根治因排水不畅而引起的路面积水现象,避免地面水向路面、路基渗透;对地下排水、供水管道泄漏进行及时维修,彻底切断冰冻水源。

道路工程中道路的冻胀是在冰冻季节经常出现的病害。

随着道路工程事业的发展,冻胀现象以及其它各种道路病害还需要不断地进行深入的研究和探讨,还需要我们根据工程实际情况对道路病害进行预防和处理,从而促进道路事业的蓬勃发展。

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