2011年道路與橋梁基本知識匯總
發布時間：2014-02-25 共14頁
【考點4】多年凍土
1、多年凍土地區的兩種公路病害
1）凍脹：在有凍脹性土的路段，當有水分供給時，在冬季負氣溫作用下，水分連續向上聚流，在路基上部形成冰夾層、冰透鏡體，導致路面不均勻隆起，使柔性路面開裂，剛性路面錯逢或折斷的現象稱凍脹。
凍脹性分類：通常是在土質分類的基礎上，按土的凍脹性強弱劃分為三類或四類，分別為：輕凍脹、凍脹、重凍脹、特重凍脹。
2）翻漿：在有凍脹性土的路段，當冬季負氣溫時，水分連續向上聚流、凍結成冰，導致春融期間，土基含水過多，強度急劇降低，在行車作用下路面發生彈簧、裂縫、鼓包、冒泥等現象稱翻漿。
翻漿分類，根據導致翻漿的水分分為五類，分別為地下水類、地面水類、土體水類、氣態水類、混合水類。根據翻漿高峰時期路面變形破壞程度，將翻漿路段分為三級，分別為輕型、中型、重型。
2、影響凍脹與翻漿的因素
公路凍脹與翻漿是多種因素綜合作用的結果。土質、水、溫度與路面是影響凍脹的四個主要因素，翻漿除這四個因素影響外，還受行車荷載因素的影響。在上述諸因素中，土質、溫度和水是形成凍脹和翻漿的三個基本條件。
1）土質：粉性土具有最強的凍脹性，最容易形成翻漿。這種土的毛細水上升較高祈且快，在負溫度作用下水分易于遷移，如水源供給充足可形成特別嚴重的凍脹，在春融時承載能力急劇下降易于形成翻漿。粘性土的毛細水上升雖高，但速度慢，只在水源供給充足且凍結速度緩慢的情況下，才能形成比較嚴重的凍脹和翻漿。粉性土和粘性土含有較多的腐植質和易溶鹽時，則更易形成凍脹和翻漿。粗粒土在一般情況下不易引起凍脹和翻漿，因其毛細水上升高度小、聚冰少，且在飽水情況下也能保持一定的強度；但當粗粒土中粉粘粒含量超過一定量以后，凍脹性明顯增加，也能形成凍脹和翻漿。
2）水：凍脹與翻漿的過程，實質上就是水在路基中遷移，相變的過程。路基附近的地表積水及淺的地下水，能提供充足的水源，是形成凍脹和翻漿的重要條件。秋雨及灌溉會使路基的含水量增加，使地下水位升高，從而促成凍脹與翻漿的形成。
3）溫度：沒有一定的凍結深度或冰凍指數（冬季各月每日負氣溫的總和）是難以形成凍脹和翻漿的，沒有更大的凍結深度或冰凍指數是難以形成嚴重凍脹和翻漿的。而在同樣凍結深度或冰凍指數的條件下，凍結速度和負溫作用的特點對凍脹和翻漿的形成有很大影響。例如，在初冬時氣溫較高或冷暖交替變化，溫度在0℃~3℃~-5℃之間停留時間較長，凍結線長時間停留在土基上部，就會使大量水分聚流到距地面很近的地方，形成嚴重的凍脹和翻漿。反之，冬季一開始就很冷，凍結線下降很快，水分來不及向上遷移，土基上部聚冰少，那么凍脹和翻漿就較輕或不出現。另外，春融期間的氣溫變化及化凍速度對翻漿也有影響。如春季開始化凍時，天氣聚暖，土基急劇融化，則會加重翻漿。如春融期間冷暖交替并伴有雨、雪，也會使翻漿加重。
4）路面：凍脹與翻漿都是通過路面變形破壞而表現出來的。因此，凍脹與翻漿和路面是密切相關的。路面類型對凍脹與翻漿有影響。如在比較潮濕的土基上鋪筑瀝青路面后，由于瀝青路面透氣性較差，路基中的水分不能通暢地從表面蒸發，可能導致聚冰增加，凍脹量增大，以致出現翻漿。路面厚度對凍脹與翻漿也有影響，路面厚度大時可減輕凍脹，可減輕或避免翻漿。
5）行車荷載：公路翻漿是通過行車荷載的作用最后形成和暴露出來的。雖然路基有聚水、有凍脹，春融時含水過多，但無行車荷載作用，是不可能產生翻漿的。當其它條件相同時，在翻漿季節，交通量愈大，車輛愈重，則翻漿也會愈多、愈嚴重。
3、防治凍脹與翻漿的工程措施
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，減少凍結過程中水分聚流的。
路基范圍內的地面水、地下水都應通過順暢的途徑迅速引離路基，以防水分停滯浸濕路基。為此，應重視排水溝渠的設計，注意溝渠排水縱坡和出水口的設計，在一個路段內重視排水系統的設計，使排水溝渠與橋涵組
成一個完整的通暢的排水系統。
為降低路基附近的地下水位，可采用截水滲溝。
2）提高路基填土高度
提高路基填土高度是一種簡便易行、效果顯著且比較經濟的常用措施。同時也是保證路基、路面強度和穩定性，減薄路面，降低造價的重要途徑。
提高路基填土高度，增大了路基邊緣至地下水或地面水位間的距離，從而減小了凍結過程中水向路基上部遷移的數量，使凍脹減弱，使翻漿的程度和可能性變小。
路線通過農田地區，為了少占農田，應與路面設計綜合考慮，以確定合理的填土高度。在潮濕的重凍區內粉性土地段，不能單靠提高路基填土高度來保證路基路面的穩定性。要和其他措施，如砂墊層、石灰土基層等配合使用。
3）設置隔離層：隔離層設在路基中一定深度處，其目的在于防止水分進入路基上部，從而保持土基干燥，起防治凍脹與翻漿的作用。
4）換土：采用水穩定好，冰凍穩定性好，強度高的粗顆粒土換填路基上部，可以提高土基的強度和穩定性。
5）注意路槽排水：在凍脹與翻漿嚴重地段，應注意做好路槽排水，通常采用砂墊層和橫向盲溝等措施。
6）加強路面結構：在凍脹和翻漿地段，常使用整體性好的石灰土、煤渣石灰土、水泥穩定砂礫等半剛性結構層，以加強路面結構。
7）加設防凍層：在中、重季節凍結區和多年凍土區的高級、次高級路面，在有可能凍脹的路段，為防止不均勻凍結，路面總厚度不應小于下表的規定。路面防凍最小總厚度（cm）
8）鋪設隔溫層
1、多年凍土地區的兩種公路病害
1）凍脹：在有凍脹性土的路段，當有水分供給時，在冬季負氣溫作用下，水分連續向上聚流，在路基上部形成冰夾層、冰透鏡體，導致路面不均勻隆起，使柔性路面開裂，剛性路面錯逢或折斷的現象稱凍脹。
凍脹性分類：通常是在土質分類的基礎上，按土的凍脹性強弱劃分為三類或四類，分別為：輕凍脹、凍脹、重凍脹、特重凍脹。
2）翻漿：在有凍脹性土的路段，當冬季負氣溫時，水分連續向上聚流、凍結成冰，導致春融期間，土基含水過多，強度急劇降低，在行車作用下路面發生彈簧、裂縫、鼓包、冒泥等現象稱翻漿。
翻漿分類，根據導致翻漿的水分分為五類，分別為地下水類、地面水類、土體水類、氣態水類、混合水類。根據翻漿高峰時期路面變形破壞程度，將翻漿路段分為三級，分別為輕型、中型、重型。
2、影響凍脹與翻漿的因素
公路凍脹與翻漿是多種因素綜合作用的結果。土質、水、溫度與路面是影響凍脹的四個主要因素，翻漿除這四個因素影響外，還受行車荷載因素的影響。在上述諸因素中，土質、溫度和水是形成凍脹和翻漿的三個基本條件。
1）土質：粉性土具有最強的凍脹性，最容易形成翻漿。這種土的毛細水上升較高祈且快，在負溫度作用下水分易于遷移，如水源供給充足可形成特別嚴重的凍脹，在春融時承載能力急劇下降易于形成翻漿。粘性土的毛細水上升雖高，但速度慢，只在水源供給充足且凍結速度緩慢的情況下，才能形成比較嚴重的凍脹和翻漿。粉性土和粘性土含有較多的腐植質和易溶鹽時，則更易形成凍脹和翻漿。粗粒土在一般情況下不易引起凍脹和翻漿，因其毛細水上升高度小、聚冰少，且在飽水情況下也能保持一定的強度；但當粗粒土中粉粘粒含量超過一定量以后，凍脹性明顯增加，也能形成凍脹和翻漿。
2）水：凍脹與翻漿的過程，實質上就是水在路基中遷移，相變的過程。路基附近的地表積水及淺的地下水，能提供充足的水源，是形成凍脹和翻漿的重要條件。秋雨及灌溉會使路基的含水量增加，使地下水位升高，從而促成凍脹與翻漿的形成。
3）溫度：沒有一定的凍結深度或冰凍指數（冬季各月每日負氣溫的總和）是難以形成凍脹和翻漿的，沒有更大的凍結深度或冰凍指數是難以形成嚴重凍脹和翻漿的。而在同樣凍結深度或冰凍指數的條件下，凍結速度和負溫作用的特點對凍脹和翻漿的形成有很大影響。例如，在初冬時氣溫較高或冷暖交替變化，溫度在0℃~3℃~-5℃之間停留時間較長，凍結線長時間停留在土基上部，就會使大量水分聚流到距地面很近的地方，形成嚴重的凍脹和翻漿。反之，冬季一開始就很冷，凍結線下降很快，水分來不及向上遷移，土基上部聚冰少，那么凍脹和翻漿就較輕或不出現。另外，春融期間的氣溫變化及化凍速度對翻漿也有影響。如春季開始化凍時，天氣聚暖，土基急劇融化，則會加重翻漿。如春融期間冷暖交替并伴有雨、雪，也會使翻漿加重。
4）路面：凍脹與翻漿都是通過路面變形破壞而表現出來的。因此，凍脹與翻漿和路面是密切相關的。路面類型對凍脹與翻漿有影響。如在比較潮濕的土基上鋪筑瀝青路面后，由于瀝青路面透氣性較差，路基中的水分不能通暢地從表面蒸發，可能導致聚冰增加，凍脹量增大，以致出現翻漿。路面厚度對凍脹與翻漿也有影響，路面厚度大時可減輕凍脹，可減輕或避免翻漿。
5）行車荷載：公路翻漿是通過行車荷載的作用最后形成和暴露出來的。雖然路基有聚水、有凍脹，春融時含水過多，但無行車荷載作用，是不可能產生翻漿的。當其它條件相同時，在翻漿季節，交通量愈大，車輛愈重，則翻漿也會愈多、愈嚴重。
3、防治凍脹與翻漿的工程措施
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，減少凍結過程中水分聚流的。
路基范圍內的地面水、地下水都應通過順暢的途徑迅速引離路基，以防水分停滯浸濕路基。為此，應重視排水溝渠的設計，注意溝渠排水縱坡和出水口的設計，在一個路段內重視排水系統的設計，使排水溝渠與橋涵組
成一個完整的通暢的排水系統。
為降低路基附近的地下水位，可采用截水滲溝。
2）提高路基填土高度
提高路基填土高度是一種簡便易行、效果顯著且比較經濟的常用措施。同時也是保證路基、路面強度和穩定性，減薄路面，降低造價的重要途徑。
提高路基填土高度，增大了路基邊緣至地下水或地面水位間的距離，從而減小了凍結過程中水向路基上部遷移的數量，使凍脹減弱，使翻漿的程度和可能性變小。
路線通過農田地區，為了少占農田，應與路面設計綜合考慮，以確定合理的填土高度。在潮濕的重凍區內粉性土地段，不能單靠提高路基填土高度來保證路基路面的穩定性。要和其他措施，如砂墊層、石灰土基層等配合使用。
3）設置隔離層：隔離層設在路基中一定深度處，其目的在于防止水分進入路基上部，從而保持土基干燥，起防治凍脹與翻漿的作用。
4）換土：采用水穩定好，冰凍穩定性好，強度高的粗顆粒土換填路基上部，可以提高土基的強度和穩定性。
5）注意路槽排水：在凍脹與翻漿嚴重地段，應注意做好路槽排水，通常采用砂墊層和橫向盲溝等措施。
6）加強路面結構：在凍脹和翻漿地段，常使用整體性好的石灰土、煤渣石灰土、水泥穩定砂礫等半剛性結構層，以加強路面結構。
7）加設防凍層：在中、重季節凍結區和多年凍土區的高級、次高級路面，在有可能凍脹的路段，為防止不均勻凍結，路面總厚度不應小于下表的規定。路面防凍最小總厚度（cm）
8）鋪設隔溫層
