大兴安岭地区多年冻土公路路基设计

在大兴安岭多年冻土地区修筑公路,由于冻土土质、温度、水及荷载的作用引起应力场变化和重新分布,易使路基出现冻胀、翻浆、融沉等病害和桥涵出现冻胀隆起、融化下沉等病害。基于漠河—洛古河公路路基设计的实践,探讨大兴安岭地区多年冻土公路路基勘察手段、设计方法及工程中采取的措施,以有效减少多年冻土给公路建设带来的损害。     

季冻地区路基中的水分迁移机理及处理措施

在季节性冻土地区,冬季土体冻结,路基产生冻胀;春季冻土融化,路基产生翻浆、冒泥,对公路造成危害。而水分迁移又是产生冻胀的直接因素,所以研究冻土中的水分迁移机理及处理措施很有实际意义。     

Mechanism Analysis on Subgrade Frost Heaving in Seasonal Frozen Region

为掌握季节性冰冻地区路基冻胀机理,减少由于路基冻胀融沉而产生的路面开裂、沉陷及翻浆病害,在重冻区路基中埋设了温度传感器,进行冰冻期路基温度自动监测,同时,对季冻区典型道路冻害进行了钻探调查.结果表明:上路床降温幅度大,降温速率高,路基土发生了快速原位冻结;下路床降温幅度小,降温速率低,发生了充分的水分迁移及焦聚现象,为聚冰带出现的深度;不同路基土质中冰的存在形式不同,且不同形式冰结构出现的深度和含水量呈现出一定的规律性;聚冰带出现的平均深度范围为1.08～1.65 m,含水量平均分布范围为14.7％ ～23％,含水量最大值均接近或超过了土的塑限含水量,冰晶析出,构成冻胀量的主体部分.在上述研究基础上,发现季节性冰冻地区路基冻胀是一个因路基密实程度和湿度不同,随着冷量推进和水分迁移热平衡状态不断形成和破坏,产生不同形式冰结构构成冻胀量的过程,建议通过排水、阻水措施控制路基湿度,并加强路基填料的均匀性、密实性控制,从而减少和防止路基冻害的产生.     

泡沫隔温技术在道路冻胀翻浆防治中的应用

我国西部地区气候严寒,随着国家西部开发战略的实施和公路快速建设,西部地区道路的冻胀翻浆等病害愈显突出。本文结合某高寒高原地区的地质与气候特点,通过将高强泡沫隔温材料用于路面基层,对防止道路的冻胀翻浆取得了较好的效果,丰富了我国道路翻浆的防治措施,为类似地区的公路建设提供了借鉴与参考。     

东北季冻区复合土工布处治低填浅挖路基病害技术研究

松通项目属于东北季冻区,季节性冻融显著,公路低填浅挖路基往往是路基病害频发的部位。由于路基修筑高度低,在地下水位及季节性冻胀的共同作用下,出现路基不均匀冻胀、融沉,严重影响公路运营安全。为解决这个施工难题,文章对翻挖碾压、挖除换填、增加碎石盲沟、设置复合土工布等几种处理方式进行分析和对比,主要包括路基技术指标及不同处理方案的经济性分析对比。路基含水率的变化是引起路基冻胀与翻浆的主因,采用换填、碎石盲沟及复合土工布处治方式对低填浅挖路基病害可起到防治作用,但是换填及盲沟处治具有不彻底性、不均匀性,仅增加了填料的抗冻性,且成本高;复合土工布处治具有彻底性、全面性,能够提供路基一个相对稳定的环境,经济性好,但是耐久性不确定。文中研究将防渗复合土工布应用在低填浅挖路基路床底或冰冻线附近,形成防水隔断层,以保证路基路床范围或冻深范围内的填料含水率处于稳定状态,避免外界水进入路基填料中在冻融环境下引起路基冻胀、翻浆病害发生。     

冻土路基水热迁移问题的理论模型及数值模拟

路基不均匀沉陷和冻胀变形、纵向裂缝等是多年冻土区或是季节冻土区道路工程的主要病害,路基中的热状况与水分状况及其变化是引起冻害严重与否的主要因素。路基中热量的差异和改变引起水分的迁移与转化,而传统的等温模型不能确切地反映温度变化条件下路基中水分的迁移。该文在土体水分等温模型的基础上,建立水热耦合迁移数值模型,引进非等温扩散流方程,提出在水热梯度共同作用下的二维水热迁移的理论模型,并以青藏公路K3363 880路段为对象,进行水热耦合计算,证明模型的有效性,从而进行温度场和水分场变化规律的研究。     

季节冻土地区改扩建公路路基的设计方法分析

季节冻土地区公路路基往往会发生冻胀、融沉破坏。多年来,由于对季节冻土的重视程度不够,或忽略了季节冻土的特殊性,季节冻土公路路基在建成运营后往往出现不同程度的冻胀病害。在公路改扩建工程中,需要对既有道路进行检测评价,尤其是既有道路的冻胀病害,并通过改扩建工程措施进行一次性改善。结合国道332 线拉布大林至哈达图段公路改扩建工程,对季节冻土特点及季节冻土区改扩建公路路基的设计方法进行了分析,得出其主要特点和技术要点。     

盐渍土路基盐-冻胀变形试验研究

在季节性冻土和盐渍土灾害地区,盐渍土的盐-冻胀(盐胀-冻胀)变形对道路路基造成很大的危害.南疆阿拉尔市城市道路建成后,盐渍土路基变形较为严重.为了确定盐渍土路基变形破坏的类型、原因及其发生机理,对变形破坏严重的道路进行路面变形量、路基不同深度地温,日平均气温及测区地下水位的季节变化进行现场监测试验,并对路基盐-冻胀变形进行了评价.结果表明:试验路段路基的变形属于盐-冻胀变形破坏,路基中的硫酸盐使水泥土稳定基层膨胀开裂和外部水分入渗路基产生冻胀是路基产生变形破坏的主要原因.     

关于处理道路翻浆计算的几个问题

处治道路翻浆的计算,实际上也就是对路基水温情况的合理调节过程,由于各地区的气候不同,地质和水文的差异,所以可能发生翻浆的地段,路基设计就是一个综合性的复杂计算过程。为减轻道路翻浆这一现象的发生,现就个人的心得,提出来供同业者参考。一路基翻浆发生的原因路基翻浆的发生,主要是路基土壤中的水温随季节而变化的缘故,土中水分经常是从温度较高的地方向较低的地方流动着,在其他条件相同的情况下,温度坡差愈大,则水份的流动也就愈显著,所以每当秋末冬初路基一开始冻结后,四周温度较高的水分,即向结冰区移     

季冻区公路路基冻害监测及分析

以国道109线那曲段工程项目为依托,通过监测及数据分析,分析那曲地区公路路基冻害的发育规律,并通过对路基土温度、含水率及冻胀量时程曲线分析,明确了路基土冻胀变形的阶段性变化规律,验证了路基中心位置防冻措施的有效性;坡面走向的阴面(路基右坡脚)受冻害影响更大,该区域类似走向的道路设计中应着重考虑阴阳坡效应.     

季节冻土区高速公路路基含水状况与冻害调查

冻胀形成的纵向裂缝和道路翻浆导致的沉陷鼓包及车辙变形是季节冻土区高速公路路基冻害的主要形式。野外调查的大量资料表明,地下水是导致路基冻害的最积极活跃的因素。它不仅侵袭软化路基,增加其冻胀,而且侵袭防冻砂砾层甚至底基层,使其失去防冻作用和辅助承载作用,致使道路翻浆破坏。这种水分来源不一定都是地下水由下向上的竖向迁移,地面水也可通过路肩边坡、失效排水沟、路面裂缝和中央分隔带等部位侵袭到路基中来,从而使路基土和结构层材料性能恶化。     

季冻区粉砂土路基水、温变化监测与分析

粉砂土介于细砂土和粉土之间,颗粒组成中黏性颗粒含量较少,用其填筑的路基含水率变化范围较大且与路基温度变化有一定的关系,在负温条件下由于水分的迁移积聚会加剧路基的冻胀。为了研究季冻区粉砂土路基的水、温变化规律及其对路基冻胀的影响,选择典型粉砂土路基,利用自主研发的监测设施对试验段路基水、温变化进行监测和分析,结果表明:路基在冻结过程中,水分在温度梯度的作用下,越往路基上层迁移积聚现象越显著;在路基不同深度处,由于温差和含水率的不同冻结单位厚度(即0.2m)土层所需的时间也有所差异;填方路基由于边坡的存在,距边坡较近处路基土的温度要略高于路中线处路基土的温度,冻融所需时间也短于后者。研究结果进一步了解了粉砂土路基的水、温变化规律及冻融过程,对今后粉砂土路基的施工和冻害防治具有一定的参考和借鉴作用。     

夏河机场二级公路垭口段路基换填处理设计与施工

为有效防止高寒阴湿地区垭口段路基产生沉陷、冻胀、翻浆等早期破坏，提高路基承载能力，本文结合夏河机场二级公路路基换填处理经验，重点对莫赫热垭口段路基换填处理的方案设计、施工工艺和施工质量控制要点作了详细介绍，以供甘南地区公路路基设计与施工参考。     

夏河机场二级公路垭口段路基换填处理设计与施工

为有效防止高寒阴湿地区垭口段路基产生沉陷、冻胀、翻浆等早期破坏，提高路基承载能力，本文结合夏河机场二级公路路基换填处理经验，重点对莫赫热垭口段路基换填处理的方案设计、施工工艺和施工质量控制要点作了详细介绍，以供甘南地区公路路基设计与施工参考。     

大兴安岭地区多年冻土特征及病害分析和路基设计研究

以省道308线伊尔施至柴桥段公路为例,介绍东北大兴安岭地区内蒙古境内多年冻土的特征和对公路产生的病害,在分析多年冻土地区公路路基产生病害原因的基础上,以地基稳定为核心,提出了针对不同冻土路段的路基设计原则,以减少冻胀、融沉带来的工程病害问题,为公路安全运营提供技术保障。     

季冻区路基填土冻胀特性试验研究

为研究开放系统下顶端温度对季冻区路基填土冻胀变形特性的影响,以张家口地区的路基填土为研究对象进行单向冻结试验,通过自制冻胀试验机采集大尺寸试样内部的水分、温度和冻胀量数据并分析其变化过程。结果表明:(1)-10℃时对应的冻胀量最大,-5℃次之,-15℃最小;(2)快增状态冻胀率在-10℃时最大,慢增状态和稳态对应的冻胀率随顶端温度的降低有下降的趋势;(3)内部温度沿高度分布逐渐由非线性向线性发展;(4)顶端温度作用对试样内水分分布影响最大深度不超过40 cm。     

俄罗斯采用泡沫塑料铺设道路隔温层的应用研究

泡沫塑料作为一种新型道路隔温材料，用来替代传统的防冻层，以保障路基不产生冻结、聚流和层状冰晶体的析出，并起到预防道路冻胀和翻浆的作用。文章介绍了俄罗斯在道路建设中应用泡沫塑料Styrofoam HI-50铺设隔温层的经验，为在季冻区筑路及其防治公路冻害提供一种理论和实践依据。     

新疆地区路基翻浆病害成因及防治措施

路基承受着路面上部结构传递的荷载,是道路结构组成的基础,然而路基的病害严重影响道路的正常运行。文章针对新疆地区气候的特点,阐述该地区路基常见的病害类型,着重分析了路基翻浆病害的原因及影响因素,并且根据路基翻浆形成的原因提出相应的防治措施。     

高原冻土区既有公路病害特征和融沉变形分析

基于G214既有公路现场调查和实体监测,对公路沿线冻土特征与道路病害之间的关系等进行了深入分析。采用现场调查的方法对沿线路面病害状况进行了调查分析,结果表明:路基路面的病害类型及病害程度主要与路面类型、冻土类型和路基高度有关。结合现场调查结果和监测资料分析,对G214沿线公路病害成因进行了深层次的探讨,并得出冻土区道路的病害主要由路基的不均匀融沉变形引起的。通过对沿线路面实测变形调查和分析,得出了在路面宽度为8.5 m的水泥混凝土路面纵裂发生的位置和路面发生纵裂时的临界沉降值,这对冻土区水泥混凝土路面病害的防治具有重要意义。     

季冻区路基冻胀置换深度的计算方法

为防止季东区公路路基产生冻胀病害,依据试验和观测结果,分析了路基土冻胀量沿冻深的分布规律。基于路面容许变形值,通过对观测数据的数理统计分析,提出了水泥混凝土和沥青混凝土路面的路基容许冻层厚度计算方法。最后,提出了半经验、半理论的公路路基置换深度计算方法。采用这种方法,简化了路基置换深度的计算过程,可以方便地推荐出不同条件下路基的置换深度。论文研究成果为季冻区公路路基设计及路面冻害的防治提供了理论依据及实用的设计方法。