浅析北方季节性冰冻地区路基病害的成因及防治

浅析北方季节性冰冻地区路基病害的成因及防治浅析北方季节性冰冻地区路基病害的成因及防治［内容摘要］:本文分析了北方季节性冰冻地区路基病害冻胀、翻浆及水毁的形成原因，并从设计和施工以及公路的养护、管理等方面详细介绍了路基病害的防治措施。［关键词］:路基病害成因防治Abstract:Thispaperanalyzesthenorthinseasonalfrozenarearoadbedfrostboilingwater,andthecausesofformation,andintroducesindetailtheroadbeddiseasespreventionmeasuresfromthedesignandconstructionandroadmaintenanceandmanagement.Keywords:roadbed:disease:cause;preventionandcontrol中图分类号：U213.1文献标识码：A文章编号：北方大部分地区风景优美，空气清新，环境很好，但是市于地处高寒地区，受区域性气候，降雨条件和地理环境的影响，路基病害较多，公路上每当车辆驶过，往往是尘土飞扬，能见度在5米以内，这种现象对美丽的北方风光来说，真是大煞风景。公路建设在这里急待发展，然而这里的地质、气候、交通量、经济等条件，给公路的设计、施工、养护带来重重困难。采用什么方法如何能解决路基病害这个问题，还需不断研究、实践。下面结合我在公路施工中的实践经验谈一点体会：一、病害分析北方地区的地质构造属新华厦系隆起的构造带，主要是中生代后期的产物。土质为表层0.5〜1.0米的腐殖质中液限粘土，下伏碎石土或砾石土。气温属于中温带大陆性湿润气候，冬季寒冷，夏季温润，日照丰富，降水充沛。年平均气温零下0・5°C到零下2・4°C,最高气温40°C,最低气温零下45.6°Co无霜期100〜134天，最大冰冻深度2.52 米，地表水系丰富。该地区公路口然区划为II3IX,影响公路建设和营运的主要气象灾害为大雨（暴雨）、山洪、积雪，其次为大风和沙暴。主要现象为冻胀、翻浆和水毁。形成原因如下：1、季节性寒冷地区的潮湿路段，由于下部土基内的水向上集聚并冻结成冰，导致冻胀。而翻浆是路基中的水分在冰冻过程中不断向上移动，使路基上部的含水量大大增加，春融期间，土基强度因含水过多而急剧下降，在行车荷载作用下路面发生弹簧、裂缝、鼓包、冒泥现象。对于水分來源充足而土壤毛细作用强烈的路基，翻浆和冻胀是常见的防不胜防的病害。路基内的水分是如何变化的呢？在冬季气温下降时，路基表面土孔隙内的自由水在0°C时首先结冰。当温度继续下降时，由于冰的结晶力的作用，冰晶体附近的土粒吸附的薄膜水就移动到冰晶体上冻结。土粒上水膜变薄，土分子出现剩余引力，同时水分子内的离子浓度增加，产生了渗透压力差，在土粒分子引力及渗透压力的共同作用下，薄膜水就从下向上逐层移动。在温度为0°C〜-5°C的条件下，当未冻区有充足的水源供给吋，水分发生连续移动，使路基上部大量聚冰,并在冻结线附近形成聚冰层，与此同时，路面发牛:冻裂或隆起，发生冻胀。春季气温回升,路基上层开始融化而下层仍然结冰，水分不能排除,土基强度大幅度下降，在行车荷载作用下翻浆。随着气温的继续回升，冻层化透，路基上层水分下渗或蒸发，土基变干，强度乂逐渐恢复。2、水毁产生的原因是：在丘岭地带，汇水面积大而集中，雨季雨水集中，另外特别是农区，植被破坏较重，山上大部分是草，儿乎没有树木蓄水，山坡平缓地是农田，地势起伏较大，这样在大雨后,两个小时内，雨水直接汇成山洪下泻，大块的片石随流而下，人称“耗牛水”，破坏力极大。雨后两个小吋后，乂是涓涓细流。这样的雨水对拦断山谷出口的路堤直接冲刷，路堤极易被冲毁。二、防治措施路基病害的防治，应贯彻“预防为主，综合治理”的原则。因为病害一旦出现，则路基稳定性开始丧失，而自然因素每吋每刻都对路基产生影响，这就势必会加剧病害的扩大与发展，形成恶性循环。因而针对病害的形成原因，应因地制宜采取根治措施。 1、设计方面(1)认真细致地调查路线所经过地区的自然地理条件，如气候、水文、工程地质、水文地质等。特别要了解他们的变化规律，为防治路基病害提供第-手的资料。(2)认真选线，精心设计，充分注意路基排水，在泄洪区多增设排水结构物，增设砌石护坡。(3)根据水毁机理，增加砂砾垫层，防止路基产生毛细现象,增设边沟等排水设施，以利于路基内水分外渗。(4)作好路基路面综合设计，采用合理的路基高度，设置砂砾(碎石)垫层。(5)在缓坡路堤迎水面加设防护护坡，防止雨水冲毁路基。(6)在泄洪地段，路堤不宜高于0.8米，防止路堤产生大坝作用，淹没村舍农田。泄水过大时可漫过路堤泄洪，路堤设砌石防护。另外在下湿地段，采用抛石，其上作砂砾垫层的设计方案，防地下水浸入路基，加设护坡道。此外采用换填碎石土、砂砾等渗水性较好的材料填充路床，以保证路床内不含腐殖土、高塑粘土。(7)在挖方段，路基外增设储雪场，上口加设挡雪墙、截水沟，可防风沙、积雪，山坡上下來的雨水沿截水沟流走，防冲刷边坡造成坍方。2、施工方面在北方季节性冰冻地区施工，同其他地方不同，具有独特性。一年内的施工期较短，且其中乂有雨季。针对这种地区，施工措施、方案对路基病害防治有重要作用。因而要按当地气候条件，科学安排工期，精心施工，杜绝发生路基病害的人为因素。主要采用以下措施：(1)加强质量管理，加强质量宣传，人人重视质量，认识到路基病害的危害及成因。树立质量意识，做到“质量第一”。认真做好技术交底工作，每个施工人员都按规范、设计要求施工，杜绝质量隐患。(2)选料要严格，采用水稳性好的碎石土或砾石土，塑性指数不大于17o料屮严禁有高塑性粘土。(3)严格控制含水量，含水量不宜过大，在最佳含水量时压实到设 计要求，严格按规范施工。(1)施工过程中保持路面平整、路拱成形、边沟通畅，最好加挖截水沟，防雨水渗入冲刷路基，严禁有雨水冲带粘土渗入路堤。雨水冲积的粘土多为腐殖土、塑性高、含水量大，•且不宜散发。如有要坚决清除掉，否则将成为冻胀、翻浆的隐患。(2)施工中注意做好不合格材料或弃方的处理，禁止乱堆乱奔，防止混入不合格料或由雨水冲积腐质土流经路基而混入路基中，造成翻浆或成为冻胀、翻浆的隐患。3、公路的养护、管理对防治路基病害具有重要作用养护人员应及时清除路面的尘土、积雪等，及时修补路面的开裂、坑槽，这样即保证了行车安全，同吋亦防治了路基的病害发4：。例如沥青路面，在行车荷载作用下，会逐渐出现累积变形，产生开裂、坑槽，车辆行至坑槽处时会刹车，这样给路面以水平推力，加速路面破坏，使坑槽迅速扩大，雨水渗入路基，造成翻浆，甚至造成恶性循环。另外车辆的超载行驶，可直接破坏路面，使路面产生开裂、沉陷。因而加强公路的养护和管理在-定程度上可防治路基病害的发生。三、结束语有的地区为防治路基病害在原I口路面上加铺沥青表处路面，行车条件得到了一定的改善，但行车不到两年，却出现开裂、翻浆等病害，而有些砂石路却开通多年无翻浆现象。出现这种情况，是因为沥青表处使路基内水分不能蒸发而致。如果加设砂垫隔水层，可避免这种现象。当然，同一病害在不同的吋间不同的地点发生时，其原因往往不尽相同。因此，只有深入现场，综合分析，不断积累经验，总结失败，分析病害成因，因地制宜的采取有效的措施，才能根治北方路基病害。