【正文】 泡聚笨乙烯（ EPS）類(lèi)、擠塑聚笨乙烯（ XPS）類(lèi)、聚氨脂（ PU）類(lèi)。 該公路所在地區(qū)年降水量在 500 至 700 ㎜，年平均氣溫為 2℃左右，最大凍土深度可達(dá) 108 ㎝，凍土持續(xù)時(shí)間可達(dá) 200 天左右。如圖 3— 17 所示為泡 沫隔溫板施工圖。 小結(jié) 在充分了解了道路凍脹翻漿機(jī)理和影響因素的前提下，本章承上啟下，結(jié)合實(shí)際工程提出了道路凍脹翻漿的治理措施。 道路凍脹翻漿的成因與處理方法 28 提高路基的填土高度是一種非常簡(jiǎn)便易行、非常經(jīng)濟(jì)且效果十分顯著的常用措施。導(dǎo)師精益求精的工作作風(fēng)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，淵博的專(zhuān)業(yè)知識(shí)對(duì)我的影響極其深遠(yuǎn)。 。每一步都是在導(dǎo)師的認(rèn)真指導(dǎo)下完成的，傾注了導(dǎo)師大量的心血。 改變路基填料、加強(qiáng)路槽排水、設(shè)置隔離層和隔溫層、加設(shè)防凍層、改善路面結(jié)構(gòu)也是防治道路凍脹翻漿的有效手段。路線盡可能的選 擇干燥路段，但當(dāng)路線必須經(jīng)過(guò)不良地段時(shí)，應(yīng)采取必要的防治措施。通車(chē) 5 年后，第二次進(jìn)行檢測(cè)，隔溫板厚度變化小于 1 ㎜，鋪設(shè)隔溫板的試驗(yàn)路段質(zhì)量及通車(chē)狀況良好，道路沒(méi)有出現(xiàn)凍脹翻漿現(xiàn)象。 因?yàn)槟嗵客梁筒莸橥恋膹?qiáng)吸水性，且路堤高度較低，經(jīng)過(guò)大荷載車(chē)輛的反復(fù)碾壓，到了每年的春融期，路面都會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的翻漿現(xiàn)象。地下水位位于地表以下 10 至 50 ㎝之間。 道路凍脹翻漿的成因與處理方法 26 泡沫隔溫技術(shù)在道路凍脹翻漿防治中的應(yīng)用 泡沫隔溫板有良好的隔溫效果，它的吸水率極低，將泡沫隔溫板鋪設(shè)在路基土體中，隔溫板下的溫度大于 0℃，因此可以很好地防治道路凍脹翻漿的產(chǎn)生。 通過(guò)設(shè)置隔斷層，自通車(chē)兩年半以來(lái)，目前該路段使用狀況良好，路面沒(méi)有出現(xiàn)開(kāi)裂、沉降、冒泥等道路凍脹翻漿現(xiàn)象。路床換填面以下的大部分為透水性比較強(qiáng)的砂粘土，部分為粉性粘土。利用復(fù)合土工合成材料的特點(diǎn)可以通過(guò)隔離兩種 物理性質(zhì)不同的路基材料，并達(dá)到排水、保溫、反濾、防滲等目的。 復(fù)合土工膜處理道路凍脹翻漿的應(yīng)用 復(fù)合土工膜是由土工織物和土工膜復(fù)合而成的材料。 [25] 道路凍脹翻漿的成因與處理方法 25 工程實(shí)例 ： 通過(guò)對(duì)遼寧大石橋石灰土試驗(yàn)路段的多年觀測(cè)，結(jié)果顯示 ：歷年凍土期平均相對(duì)含水量均比較低。通過(guò)路基基底鋪設(shè)土工合成材料，地下水可以得到 有效的處理。 工程實(shí)例 ： 國(guó)道 314 線， 碦 什至紅其拉口岸段地處海拔 4 千米以上，因?yàn)樵摼€路右側(cè)地下水發(fā)育 加之地處高海拔地區(qū)，因此該路段道路凍脹翻漿病害十分嚴(yán)重。 土工和成材料在路基工程中的應(yīng)用 土工合成材料是人工合成的聚合物、一種新型的巖土工程材料。砂墊層下路基土體的滑動(dòng)深度要比土路肩快十多厘米左右，因此當(dāng)路肩的含水量比較大時(shí)，它將直接或者間接的進(jìn)入設(shè)置的砂墊層中。比如，第三段在 1963 年融期的最大含水量才達(dá)到 %（融期與凍期平均的含水量之差）。經(jīng)過(guò)時(shí)間的見(jiàn)證，路基設(shè)置砂墊層的效果一般是良好的，因此它是道路凍脹翻漿比較有效的處理方法之一。為了更加直觀的了解道路凍脹翻漿的處理 方法及這些方法的作用效果，我們列舉了幾個(gè)比較有代表性的處理道路凍脹翻漿的工程實(shí)例。 [22] 加設(shè)防凍層 在季節(jié)性?xún)鐾羺^(qū)和多年凍土區(qū)的高級(jí)和次高級(jí)路面，為了防止發(fā)生不均勻的凍脹，當(dāng)路面總厚度不小于最小總厚度時(shí)，可以采用冰凍穩(wěn)定性能良好的材料并加設(shè)穩(wěn)定的防凍層。 鋪設(shè)隔溫層 在重凍層，如果有條件可以采用鋪設(shè)高效隔穩(wěn)材料的方法，來(lái)減小路基土層的凍結(jié)深度或者防止路基土層的凍結(jié)現(xiàn)象，隔溫材料要選擇導(dǎo)熱性能差、傳導(dǎo)率小的材料。如果這兩個(gè)問(wèn)題解決不好，就達(dá)不到預(yù)期目的。 圖 312 砂墊層構(gòu)造圖 道路凍脹翻漿的成因與處理方法 21 （ 2）在坡腰（道路縱坡大于 3%）路段，如果路面基層選用透水性比較好的材料時(shí)，為了使透水層內(nèi)的縱向水 和路基融化的多余水分及時(shí)的排出，在路槽下，可以通過(guò)設(shè)置橫向盲溝的方法進(jìn)行解決，如圖 313 所示。 [18]所以，在實(shí)際工程中應(yīng)該最大限度的減小路基土層中水分的積聚使路基土體處于干燥狀態(tài)從而減小對(duì)路基的危害。 改變路基填料 路基的填料問(wèn)題，是解決道路凍脹翻漿問(wèn)題的關(guān)鍵。路基土層壓得越密實(shí)，土中的孔隙就越小，相鄰?fù)亮Ｖg的接觸點(diǎn)水膜交疊在一起，使水分的毛細(xì)現(xiàn)象受到很大的阻礙。由室內(nèi)試驗(yàn)和路基試驗(yàn)表明，非飽和細(xì)粒土體中，有一段壓實(shí)區(qū)間對(duì)凍脹十分的敏感。路基附近的淺地下水以及地表積水能提供充足的水源，是道路形成凍脹和翻漿的重要條件。道路凍脹翻漿的防治措施可以歸納為以下幾種： 道路凍脹翻漿的成因與處理方法 19 提高路基填土高度 提高路基的填土高度是一種非常簡(jiǎn)便易行、非常經(jīng)濟(jì)且效果十分顯著的常用措施。 [15] 道路凍脹翻漿的防治措施 通過(guò)上一章對(duì)道路 凍脹翻漿影響因素的分析，我們知道道路凍脹翻漿現(xiàn)象的產(chǎn)生要同時(shí)具備：具有凍脹敏感性的土（如：粘性土、粉土）；初始水份和外界水分的補(bǔ)給；適宜的凍結(jié)條件和時(shí)間。 防止地表水、地下水或其它的水份在路基凍結(jié)前、凍結(jié)過(guò)程中和路面表層融化滲入路基土體中，是防治道路凍脹翻漿的最根本的途徑。 道路的凍脹與翻漿是統(tǒng)一過(guò)程的兩個(gè)階段，既有一致性又有差異性。本章主要分析了道路凍脹翻漿的產(chǎn)生機(jī)理和影響因素。聚冰向下壓沒(méi)有出現(xiàn)道路凍脹現(xiàn)象，卻因?yàn)槁访孢^(guò)薄或結(jié)構(gòu)不夠合理，在行車(chē)荷載的作用下出現(xiàn)了翻漿現(xiàn)象。但是也有差異 性的情況。到了春融期，該路段水分就比較多，此路段就比較容易出現(xiàn)道路翻漿現(xiàn)象或者翻漿現(xiàn)象十分嚴(yán)重。 道路凍脹與翻漿的關(guān)系 （ 1）統(tǒng)一過(guò)程的兩個(gè)階段 [11] 道路的凍脹與翻漿是一個(gè)凍結(jié)與融化的過(guò)程中病害的兩種不同的反應(yīng)。 不同的路面，路面結(jié)構(gòu)不同，路面的厚度也不同，對(duì)道路翻漿有一定的影響。如果不僅具備了產(chǎn)生道路翻漿的條件，而且在 翻漿季節(jié)交通量特別大，則產(chǎn)生的道路翻漿現(xiàn)象也會(huì)特別嚴(yán)重。特別是如果在這期間氣溫冷暖交替變化，且伴有雨雪天氣等，更加重道路翻漿的程度，而且有可能延長(zhǎng)道路翻漿現(xiàn)象的時(shí)間。一般來(lái)說(shuō)，凍結(jié)指數(shù)和凍結(jié)深度成正比關(guān)系。 另外，如果粘性土、粉性土中含有大量的易溶鹽和腐殖質(zhì)時(shí)，更加容易產(chǎn)生道路翻漿現(xiàn)象。春季隨著溫度的回升，路基上層的“聚冰層”和“冰夾層”開(kāi)始融化，使土體中含水量大大增加，使土體強(qiáng)度大大下降，在行車(chē)荷載的作用下 ，便最終導(dǎo)致道路出現(xiàn)翻漿現(xiàn)象。因?yàn)榇喝谑莻€(gè)比較緩慢個(gè)過(guò)程，路基土內(nèi)的“聚冰層”和“冰夾層”的融化也是自上而下的比較緩慢的進(jìn)行，當(dāng)上部的“聚冰層”和“冰夾層”已經(jīng)融化而下部的“聚冰層”和“冰夾層”還未解凍。于是不僅僅 道路凍脹翻漿的成因與處理方法 14 是路基下部分水，且還有路肩、邊坡下沒(méi)有凍結(jié)的土中水分， 也都會(huì)向路面下已凍結(jié)土壤中聚集，這也是路基水的來(lái)源之一，如圖 210 所示。在季凍區(qū)，冬季路基上層的土開(kāi)始凍結(jié)，下層還未凍結(jié)的土壤里的水分就會(huì)向已 凍結(jié)的土基上層聚集，加之秋季雨水比較大，土基凍結(jié)前含水量就會(huì)明顯的增大。因此，道路的凍脹和翻漿和路面是密不可分的，所以路面的類(lèi)型對(duì)道路凍脹翻漿的影響巨大。因?yàn)楸鶅鰠^(qū)在冰凍沒(méi)有到來(lái)之前不斷受到積水的滲透作用，在冰凍過(guò)程中地下能夠得到充足的水分。但是，經(jīng)過(guò)多年的道路凍脹以后 ，也會(huì)影響道路的結(jié)構(gòu)和正常使用。 [9]當(dāng)?shù)缆钒l(fā)生凍脹時(shí)，如果在凍結(jié)過(guò)程中有較充足的外部水源供給，在土層中就會(huì)形成較厚的“聚冰層”和“冰夾層”。 水 道路發(fā)生凍脹時(shí)，水分的遷移和積聚是構(gòu)成道路凍脹的主要因素。反之，如果溫度驟降，則不會(huì)產(chǎn)生凍脹現(xiàn) 象。 道路凍脹翻漿的成因與處理方法 12 溫度 合適的冰凍指數(shù)和 凍結(jié)深度是形成道路凍脹翻漿的主要原因，如果沒(méi)有一定的冰凍指數(shù)或凍結(jié)深度道路是很難形成凍脹和翻漿的。因?yàn)橥令w粒細(xì)小，毛細(xì)管道發(fā)達(dá)，毛細(xì)水上升高度大，上升速度比較快，具有比較暢通的水源補(bǔ)給通道，土體凍結(jié)時(shí)水分遷移集聚比較強(qiáng)烈，所以?xún)雒洭F(xiàn)象就十分的嚴(yán)重。 [7]以土的分散性作為決定路基土體凍結(jié)時(shí)水分遷移和土體凍結(jié)強(qiáng)度的一個(gè)基本因素。隨著地層凍結(jié)深度的繼續(xù)增加，凍結(jié)層內(nèi)的“聚冰層”和“冰夾層”也會(huì)不斷增加，這樣就會(huì)在當(dāng)?shù)氐恼麄€(gè)凍結(jié)深度的范圍內(nèi)，形成了多層“聚冰層”和“冰夾層”。當(dāng)?shù)竭_(dá)土體含水量較多、水分補(bǔ)給比較充裕的 地帶，就會(huì)出現(xiàn)新的熱平衡狀態(tài)，凍結(jié)線此時(shí)就會(huì)緩慢地停止移動(dòng)，這時(shí)冰晶的分凝作用又會(huì)活躍起來(lái)，又會(huì)形成新的聚冰帶（如圖 27 所示）。土顆粒為了恢復(fù)水膜中壓力和吸引力之間的平衡，就會(huì)不斷地從鄰近處，也就是非凍結(jié)土體中的土顆粒束縛水膜，把水分子“抽吸”過(guò)來(lái)，以便補(bǔ)充被遷移走的水量，這樣就可以保持冰晶體不斷增長(zhǎng)成聚冰帶時(shí)能夠得到 道路凍脹翻漿的成因與處理方法 10 源源不斷的水 分的供給，（如圖 26 所示）。 道路凍脹翻漿的成因與處理方法 9 圖 25 土中的毛細(xì)水帶 路基土體凍脹主要和三個(gè)過(guò)程有關(guān)，以下便詳細(xì)分析路基土體凍脹過(guò)程。但是，當(dāng)水柱上升改變彎液面形狀的同時(shí)，水與管壁之間的濕潤(rùn)現(xiàn)象又會(huì)使水柱表面變?yōu)閮?nèi)凹的彎液面形狀。那么，毛細(xì)水為什么會(huì)上升呢？這主要是因?yàn)樗c空氣的分界面上存在著表面張力，液體總是想方設(shè)法的縮小自己的表面積，以便可以使表面自由能變的最小，這也是一滴水珠總是會(huì)成為球狀的原因。土的毛細(xì)現(xiàn)象是指土中的水在表面張力的作用下，沿著比較細(xì)的孔隙向上及其它方向移動(dòng)的現(xiàn)象。也就是說(shuō)土發(fā)生凍脹的根本原因是因?yàn)閮鼋Y(jié)時(shí)土中水分向凍結(jié)區(qū)遷移和積聚的結(jié)果。當(dāng)?shù)缆诽幱谶@種狀態(tài)，在來(lái)往車(chē)輛的反復(fù)碾壓下，路面便會(huì)處于開(kāi)裂、車(chē)轍、斷裂、冒泥翻漿、沉陷等病害（如圖 2— 3）。道路的凍脹會(huì)使路基產(chǎn)生不均勻的凍脹，會(huì)使路基變形開(kāi)裂，導(dǎo)致柔性路面鼓包、開(kāi)裂；還會(huì)導(dǎo)致剛性路面折斷或者錯(cuò)縫，道路的凍脹還會(huì)是修建在該路基上面的建筑物像擋土墻、護(hù)坡等被抬起，造成建筑物的開(kāi)裂、傾斜甚至倒塌。 道路凍脹翻漿的成因與處理方法 6 第二章 道路凍脹翻漿成因的分析 在我國(guó)北方地區(qū)道路凍脹翻漿是最大的公路病害，嚴(yán)重的威脅著工程建筑物的安全與穩(wěn)定，特別是給公路尤其是高速公路的正常運(yùn)行造成了安全隱患，同時(shí)也額外的增大了公路的養(yǎng)護(hù)費(fèi)用，給公路工程帶來(lái)了巨大的危害，同時(shí)給國(guó)民濟(jì)造成了重大的損失。 在 1997 年的“國(guó)際地層凍結(jié)和凍結(jié)作用研討會(huì)”上，中國(guó)學(xué)者徐學(xué)祖等提出了凍結(jié)緣的厚度取決于凍脹速度和凍結(jié)速度，且有隨凍結(jié)歷時(shí)增大、恒定和減小 3 中模式。60 年代，中國(guó)分別在東北、華北、西北河青藏高原地區(qū)建立了十 個(gè)凍土觀測(cè)場(chǎng)，進(jìn)行凍脹試驗(yàn)和觀測(cè)。 1997 年，在“國(guó)際地層凍結(jié)和凍結(jié)作用研討會(huì)”上，日本學(xué)者 Yoshiki Miyata 提出了宏觀凍脹理論。 1957 年，美國(guó)學(xué)者潘納將土中水分遷移和冰析出同土的孔隙和分散程度緊密的聯(lián)系起來(lái)。目前，我國(guó)的凍土研 究在國(guó)際上也占有重要地位。 60 年代中葉至 70 年代中葉的十年間，做了許多的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和室內(nèi)外的試驗(yàn)、觀測(cè)和研究工作，積累了許多科學(xué)資料。 新中國(guó)成立以后的十年（ 19491959）是凍土研究的騰飛階段。以上事件都極大地促進(jìn)了凍土研究的快速發(fā)展。例如， 1895 年俄國(guó)地理協(xié)會(huì)出版了 《西伯利亞凍土研