【正文】 泡聚笨乙烯（ EPS）類、擠塑聚笨乙烯（ XPS）類、聚氨脂（ PU）類。 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 108 ㎝，凍土持續(xù)時間可達 200 天左右。如圖 3— 17 所示為泡 沫隔溫板施工圖。 小結 在充分了解了道路凍脹翻漿機理和影響因素的前提下，本章承上啟下，結合實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便易行、非常經濟且效果十分顯著的常用措施。導師精益求精的工作作風，嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，淵博的專業(yè)知識對我的影響極其深遠。 。每一步都是在導師的認真指導下完成的，傾注了導師大量的心血。 改變路基填料、加強路槽排水、設置隔離層和隔溫層、加設防凍層、改善路面結構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，但當路線必須經過不良地段時，應采取必要的防治措施。通車 5 年后，第二次進行檢測，隔溫板厚度變化小于 1 ㎜，鋪設隔溫板的試驗路段質量及通車狀況良好，道路沒有出現(xiàn)凍脹翻漿現(xiàn)象。 因為泥炭土和草甸土的強吸水性，且路堤高度較低，經過大荷載車輛的反復碾壓，到了每年的春融期，路面都會出現(xiàn)嚴重的翻漿現(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 泡沫隔溫技術在道路凍脹翻漿防治中的應用 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生。 通過設置隔斷層，自通車兩年半以來，目前該路段使用狀況良好，路面沒有出現(xiàn)開裂、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的砂粘土，部分為粉性粘土。利用復合土工合成材料的特點可以通過隔離兩種 物理性質不同的路基材料，并達到排水、保溫、反濾、防滲等目的。 復合土工膜處理道路凍脹翻漿的應用 復合土工膜是由土工織物和土工膜復合而成的材料。 [25] 道路凍脹翻漿的成因與處理方法 25 工程實例 ： 通過對遼寧大石橋石灰土試驗路段的多年觀測，結果顯示 ：歷年凍土期平均相對含水量均比較低。通過路基基底鋪設土工合成材料，地下水可以得到 有效的處理。 工程實例 ： 國道 314 線， 碦 什至紅其拉口岸段地處海拔 4 千米以上，因為該線路右側地下水發(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重。 土工和成材料在路基工程中的應用 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深度要比土路肩快十多厘米左右，因此當路肩的含水量比較大時，它將直接或者間接的進入設置的砂墊層中。比如，第三段在 1963 年融期的最大含水量才達到 %（融期與凍期平均的含水量之差）。經過時間的見證，路基設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，我們列舉了幾個比較有代表性的處理道路凍脹翻漿的工程實例。 [22] 加設防凍層 在季節(jié)性凍土區(qū)和多年凍土區(qū)的高級和次高級路面，為了防止發(fā)生不均勻的凍脹，當路面總厚度不小于最小總厚度時，可以采用冰凍穩(wěn)定性能良好的材料并加設穩(wěn)定的防凍層。 鋪設隔溫層 在重凍層，如果有條件可以采用鋪設高效隔穩(wěn)材料的方法，來減小路基土層的凍結深度或者防止路基土層的凍結現(xiàn)象，隔溫材料要選擇導熱性能差、傳導率小的材料。如果這兩個問題解決不好，就達不到預期目的。 圖 312 砂墊層構造圖 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，為了使透水層內的縱向水 和路基融化的多余水分及時的排出，在路槽下，可以通過設置橫向盲溝的方法進行解決，如圖 313 所示。 [18]所以，在實際工程中應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)從而減小對路基的危害。 改變路基填料 路基的填料問題，是解決道路凍脹翻漿問題的關鍵。路基土層壓得越密實，土中的孔隙就越小，相鄰土粒之間的接觸點水膜交疊在一起，使水分的毛細現(xiàn)象受到很大的阻礙。由室內試驗和路基試驗表明，非飽和細粒土體中，有一段壓實區(qū)間對凍脹十分的敏感。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便易行、非常經濟且效果十分顯著的常用措施。 [15] 道路凍脹翻漿的防治措施 通過上一章對道路 凍脹翻漿影響因素的分析，我們知道道路凍脹翻漿現(xiàn)象的產生要同時具備：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給；適宜的凍結條件和時間。 防止地表水、地下水或其它的水份在路基凍結前、凍結過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)一過程的兩個階段，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生機理和影響因素。聚冰向下壓沒有出現(xiàn)道路凍脹現(xiàn)象，卻因為路面過薄或結構不夠合理，在行車荷載的作用下出現(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)象十分嚴重。 道路凍脹與翻漿的關系 （ 1）統(tǒng)一過程的兩個階段 [11] 道路的凍脹與翻漿是一個凍結與融化的過程中病害的兩種不同的反應。 不同的路面，路面結構不同，路面的厚度也不同，對道路翻漿有一定的影響。如果不僅具備了產生道路翻漿的條件，而且在 翻漿季節(jié)交通量特別大，則產生的道路翻漿現(xiàn)象也會特別嚴重。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，而且有可能延長道路翻漿現(xiàn)象的時間。一般來說，凍結指數(shù)和凍結深度成正比關系。 另外，如果粘性土、粉性土中含有大量的易溶鹽和腐殖質時，更加容易產生道路翻漿現(xiàn)象。春季隨著溫度的回升，路基上層的“聚冰層”和“冰夾層”開始融化，使土體中含水量大大增加，使土體強度大大下降，在行車荷載的作用下 ，便最終導致道路出現(xiàn)翻漿現(xiàn)象。因為春融是個比較緩慢個過程，路基土內的“聚冰層”和“冰夾層”的融化也是自上而下的比較緩慢的進行，當上部的“聚冰層”和“冰夾層”已經融化而下部的“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、邊坡下沒有凍結的土中水分， 也都會向路面下已凍結土壤中聚集，這也是路基水的來源之一，如圖 210 所示。在季凍區(qū)，冬季路基上層的土開始凍結，下層還未凍結的土壤里的水分就會向已 凍結的土基上層聚集，加之秋季雨水比較大，土基凍結前含水量就會明顯的增大。因此，道路的凍脹和翻漿和路面是密不可分的，所以路面的類型對道路凍脹翻漿的影響巨大。因為冰凍區(qū)在冰凍沒有到來之前不斷受到積水的滲透作用，在冰凍過程中地下能夠得到充足的水分。但是，經過多年的道路凍脹以后 ，也會影響道路的結構和正常使用。 [9]當?shù)缆钒l(fā)生凍脹時，如果在凍結過程中有較充足的外部水源供給，在土層中就會形成較厚的“聚冰層”和“冰夾層”。 水 道路發(fā)生凍脹時，水分的遷移和積聚是構成道路凍脹的主要因素。反之，如果溫度驟降，則不會產生凍脹現(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 凍結深度是形成道路凍脹翻漿的主要原因，如果沒有一定的冰凍指數(shù)或凍結深度道路是很難形成凍脹和翻漿的。因為土顆粒細小，毛細管道發(fā)達，毛細水上升高度大，上升速度比較快，具有比較暢通的水源補給通道，土體凍結時水分遷移集聚比較強烈，所以凍脹現(xiàn)象就十分的嚴重。 [7]以土的分散性作為決定路基土體凍結時水分遷移和土體凍結強度的一個基本因素。隨著地層凍結深度的繼續(xù)增加，凍結層內的“聚冰層”和“冰夾層”也會不斷增加，這樣就會在當?shù)氐恼麄€凍結深度的范圍內，形成了多層“聚冰層”和“冰夾層”。當?shù)竭_土體含水量較多、水分補給比較充裕的 地帶，就會出現(xiàn)新的熱平衡狀態(tài)，凍結線此時就會緩慢地停止移動，這時冰晶的分凝作用又會活躍起來，又會形成新的聚冰帶（如圖 27 所示）。土顆粒為了恢復水膜中壓力和吸引力之間的平衡，就會不斷地從鄰近處，也就是非凍結土體中的土顆粒束縛水膜，把水分子“抽吸”過來，以便補充被遷移走的水量，這樣就可以保持冰晶體不斷增長成聚冰帶時能夠得到 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 土中的毛細水帶 路基土體凍脹主要和三個過程有關，以下便詳細分析路基土體凍脹過程。但是，當水柱上升改變彎液面形狀的同時，水與管壁之間的濕潤現(xiàn)象又會使水柱表面變?yōu)閮劝嫉膹澮好嫘螤?。那么，毛細水為什么會上升呢？這主要是因為水與空氣的分界面上存在著表面張力，液體總是想方設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成為球狀的原因。土的毛細現(xiàn)象是指土中的水在表面張力的作用下，沿著比較細的孔隙向上及其它方向移動的現(xiàn)象。也就是說土發(fā)生凍脹的根本原因是因為凍結時土中水分向凍結區(qū)遷移和積聚的結果。當?shù)缆诽幱谶@種狀態(tài)，在來往車輛的反復碾壓下，路面便會處于開裂、車轍、斷裂、冒泥翻漿、沉陷等病害（如圖 2— 3）。道路的凍脹會使路基產生不均勻的凍脹，會使路基變形開裂，導致柔性路面鼓包、開裂；還會導致剛性路面折斷或者錯縫，道路的凍脹還會是修建在該路基上面的建筑物像擋土墻、護坡等被抬起，造成建筑物的開裂、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 在我國北方地區(qū)道路凍脹翻漿是最大的公路病害，嚴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行造成了安全隱患，同時也額外的增大了公路的養(yǎng)護費用，給公路工程帶來了巨大的危害，同時給國民濟造成了重大的損失。 在 1997 年的“國際地層凍結和凍結作用研討會”上，中國學者徐學祖等提出了凍結緣的厚度取決于凍脹速度和凍結速度，且有隨凍結歷時增大、恒定和減小 3 中模式。60 年代，中國分別在東北、華北、西北河青藏高原地區(qū)建立了十 個凍土觀測場，進行凍脹試驗和觀測。 1997 年，在“國際地層凍結和凍結作用研討會”上，日本學者 Yoshiki Miyata 提出了宏觀凍脹理論。 1957 年，美國學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。目前，我國的凍土研 究在國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)場調查和室內外的試驗、觀測和研究工作，積累了許多科學資料。 新中國成立以后的十年（ 19491959）是凍土研究的騰飛階段。以上事件都極大地促進了凍土研究的快速發(fā)展。例如， 1895 年俄國地理協(xié)會出版了 《西伯利亞凍土研