季节性冻土对公路工程危害及防冻措施

总436期2017年舍22期（8月上）我国季节性冻土区公路路基冻害及防治周勇，蔡文捷(江西省交通工程集团公司，江西南昌330038 )摘要：首先对季节性冻土区公路路基的冻害破坏.形式进行了介绍，并对_已有公路路基冻害防治措施的现状进行分析，根据现 状提出一些需要解决的问题以及建议，希望能对季节性冻土区公路路基的冻害以及_防治提供一些新的思路。

关键词：季节性冻土区公路路基;.掛施的现状；防治中图分类号：U418 文献标识码：B〇引言季节性冻土区在我国国土总面积中占裾有较大的比 :露，太约为53%。

我节性冻土区大多处于开放的大气环境中，这样周期性的冻融循环作用会给整个公路运营带 来很大的困扰。

在2004年长春市全市道路大约三分之一的 道路被冻坏，所以在2005年投人了大约2亿的资金对公路进 行维修和改造，造成了很大的经济损失，给人们的生产生 活带来了极大困扰；2008年哈尔滨路况情况调鸯表中，发 现近百条的道路■要改造，并且 14些需要改造的道路大多 是集中在市区的主于道上。

根据长期对公路的调查监控，发现北方地区的公路偉霄70%是由冻胀翻裝造成的。

1季节性冻土区公路路基的冻害破坏形式通过大量的调查以及对一_公路的实际跟踪，可以很 明确地知道季节性冻土:区公路路基的冻害破坏形式*要是 冻胀和翻浆。

冻胀会造成公路的横向变形和裂缝，翻浆则 会导致公路的沉陷、公路部分醒域鼓包以及会f l f车辙而 变形。

1.1冻胀根据一些研究人员的调查，可以知道路面变形是对路 面道路危害比较大的一种变形，这种变形的主要特征晕变 形量比较大，在横向上面的表现很不均匀，经常会伴随有 纵向裂缝。

比较典型的就是吉林长余高速公路，在这条高 速公路的一个观测点，冻胀产生了非常严重的横向挠曲，路面中间的冻胀量比道路两侧要大很多。

冻胀裂缝在北方 一些经常受到冻温影响的地区是比较常见的，经常是刚修 好不久的公路更加容易受到这种冻胀的危害*如果这种早 期冻胀没有得到及时维护，随着苹流量的增加以及冻胀危 害的循环危害V冻胀造成的缝隙宽度会越来越宽，长度也 渐渐增长，整个公路的路面损害日益严重，在陕北地区的 高速公路上面这种横向的裂缝是较为常见的，其也是在全 国公路冻害间题中最严重的，占据约89%,在横向裂缝的基础上还会出现一S纵向的裂缝，比如上面讲到的吉林长 余高速公路，在长营线上，几乎处处都会出现纵向裂缝，给人们的出行以及公路的维护造成了很大的困扰。

季节性冻土地区铁路路基冻害及对策分析引言一直以来，冻裂、裂缝等质量危害都是冻土地区公路路基的一种质量通病，不仅大大降低了公路建设服务质量，还给后期修筑施工造成了很多的不便，致使公路无法正常运行。

因此，考虑到冻土路基的特性，进一步提高公路结构的稳定性，加强对公路路基的保温养护是非常重要的，同时相关建设单位还应该加大对节能环保型保温材料的应用，以免破坏到周围生态环境，促使道路建设的社会效益与生态效益得以充分体现。

一、季节性冻土地区铁路路基冻害部位分类（一）、表层冻害表层冻害特点是：一般隆起高度为10mm～40mm；在呼和浩特铁路局管内地区一般从11月上旬开始，最晚到12月中旬停止发展，来年4月中旬～5月上旬回落完。

表层冻害危害主要表现在：可引起路肩纵向高低变形、开裂，造成基床表层土体强度降低，从而引起道碴沉陷，导致轨道纵向高低变形；引起坡面隆起变形、开裂，导致土体强度降低。

（二）、深层冻害路基深层冻害产生的时间较晚，在冻期的后半期产生，呼和浩特铁路局管内地区一般在12月中旬以后，直到冻期末冻害才能停止。

深层冻害的产生大多是因地下水的关系，如果没有地下水，即使土质有所差异，下部呈现脱水现象，也无多少冻胀。

二、温度对季节性冻土地区铁路路基的影响通常情况下，在受到气温变化的影响下，冻土路基一般产生升温速率的主要原因体现在两个方面，一方面是冻土中参与的冰和水的相变潜热数量，另一方面则是地基土层的导热系数。

如果冻土地基中含有较高的冰量时，当温度发生变化，将会产生大量的冰水相变。

所以，含冰量高的冻土地基温度对于气温改变的感应相对迟缓。

这样一来，若是在气温胜率相同的情况下，一旦冻土地基处于剧烈相变的地区，其地基温度变化随之产生更多数量的冰水相变。

因此，这种高含冰量的冻土地基的速率不高。

相反，当冻土地基处于平稳区段时，低温发生变化，相变热量减少，此时导热系数将会成为主要影响因素，使得含冰量较高的冻土地基速率加快，同时季节性的冻土地基正是因为这一点，才会导致年平均温度急剧上升。

季节性冻土对工程的影响及防范措施季节性冻土对工程的影响及防范措施冻土是指零摄氏度以下，并含有冰的各种岩石和土壤。

一般可分为短时冻土（数小时/数日以至半月），季节冻土（半月至数月）以及多年冻土（数年至数万年以上）。

地球上多年冻土，季节冻土和短时冻土区的面积约占陆地面积的50%，其中，多年冻土面积占陆地面积的25%。

冻土是一种对温度极为敏感的土体介质，含有丰富的地下冰。

因此，冻土具有流变性，其长期强度远低于瞬时强度特征。

中国冻土可分为季节冻土和多年冻土。

季节冻土占中国领土面积一半以上，其南界西从云南章凤，向东经昆明、贵阳，绕四川盆地北缘，到长沙、安庆、杭州一带。

季节冻结深度在黑龙江省南部、内蒙古东北部、吉林省西北部可超过3 米，往南随纬度降低而减少。

多年冻土分布在东北大、小兴安岭，西部阿尔泰山、天山、祁连山及青藏高原等地，总面积为全国领土面积的1/5 强。

冻土地区气温低，土层冻结，降水少，流水、风力和溶蚀等外力作用都不显著，冻融作用则成为冻土地貌发育的最活跃因素。

随着冻土区温度周期性地发生正负变化，冻土层中水分相应地出现相变与迁移，导致岩石的破坏，沉积物受到分选和干扰，冻土层发生变形，产生冻胀、融陷和流变等一系列复杂过程，称为冻融作用。

它包括融冻风化、融冻扰动和融冻泥流作用。

融冻泥流是冻土地区最重要的物质运移和地貌作用过程之一。

一般发生在数度至十余度的斜坡上。

当冻土层上部解冻时，融水使主要由细粒土组成的表层物质，达到饱和或过饱和状态，从而使上层土层具有一定的可塑性，在重力的作用下，沿着融冻界面向下缓慢移动，形成融冻泥流，年平均流速一般不足1米。

由于泥流顺坡蠕动时，各层流速不一，表层流速大于下层，所以有时可把泥炭、草皮等卷进活动层剖面中，产生褶皱和圆柱体等构造形态。

季节性冻土指的是冬季冻结春季融化的土层。

自地表面至冻结层底面的厚度称冻结深度。

季节性冻土是受季节性的影响，冬季冻结、夏季全部融化。

我国季节性冻土区面积大约513.7万平方千米，占国土面积的53.5%,其南界西从云南章凤，向东经昆明、贵阳，绕四川盆地北缘，到长沙、安庆、杭州一带。

冻土地区公路的病害特征及防治措施冻土地区公路的病害特征及防治措施是非常重要的，只有了解每个细节才能更好的解决实际问题，在处理的时候要注重结合实际。

本店铺本店铺就冻土地区公路的病害特征及防治措施和大家说明一下。

1、冻土地区公路的病害特征及原因分析1．1翻浆在高寒冻土地区，由于在土壤冻结过程中汇聚了过多的水分，且土质状态不好，到春暖化冻时水分不能及时排出，从而造成土基软弱，强度降低。

在车辆荷载的作用下，路面发生弹簧、裂纹、鼓包、车辙、唧泥等现象，称为翻浆。

1．2冻胀高寒不良土质中所含的水分在负温下结晶，生成各种形状的冰侵人体而导致土体积的增大。

其主要表现是土层表面不均匀的升高。

冻胀土与结构物基础之间主要产生冻结力和冻胀力（分为切向冻胀力、法向冻胀力、冻胀反力）。

冻胀本身不仅引起道路破坏，还可引起桥梁、涵洞基础的冻害，特别对早期所修建的尤为突出。

主要表现为桥梁墩、往基础冻胀隆起，融化下沉，台身在切向冻胀力和法向冻胀力共同作用下出现裂缝，甚至墩（台）基础整体上抬或倾斜。

涵洞冻害主要表现为洞身的冻胀隆起和融化下沉，端墙及八字翼墙圬工开裂及涵洞管节的错位和脱离。

1．3融沉在多年冻土地区，由于地下冰层埋藏较浅，在施工及运营过程中各种因素使多年冻土局部融化，上覆土层在土体自重和外力作用下产生沉陷，从而造成路基严重变形。

主要表现为路基下沉，路堤向阳侧路肩及边坡开裂、下滑，路堑边坡溜塌等。

融沉病害多发生在低路堤地段。

1．4其他病害除了以上几种常见冻害外，还有冰丘、冰锥、延流冰等，也容易使路面产生纵向裂缝、横向裂缝网裂等。

2、试验路铺筑及观测情况为了限制公路各类冻害的发生，并了解不同性质的路面路基填料、路基高度对基底多年冻土温度变化规律的影响，从而取得冻土温度及筑路材料的热物性和路基形状、气候条件等因素之间的内在规律，确保冻土地区筑路的稳定，在两个冻土研究项目上都做了一定长度的试验路段。

2．1301国道甘一博段的试验路在交通部科研“八五”行业联合攻关项目“30l国道沿线岛状冻土地区路基路面稳定性研究”中，其在30l国道甘一博段的施工桩号k140十400～k140十800、k158十900～kl59十400，kl80十400～k18l十300三个段落上铺设试验路。

第３４卷第１６期・２９０・２００８年６月山西建筑ＳＨＡＮＸＩＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥＶ０１．３４Ｎｏ．１６Ｊａｎ．２００８文章编号：１００９．６８２５［２００８）１６—０２９０—０３浅析深季节冻土地区路基冻害的预防薛宝科摘要：结合通辽一霍林河扩能改造通辽枢纽工程及既有路基病害情况，论述了深季节性冻土区铁路、公路常见病害的产生机理，分析了影响路基病害的主要因素、不同部位冻害的特点及危害，提出了深季节性冻土地区路基冻害防治措施的意见。

关键词：路基，铁路，冻土地区，强度，温度中图分类号：Ｕ４１６．１文献标识码：Ａ１概述１．１自然概述通辽铁路枢纽位于内蒙古自治区东部通辽市境内，是东北地区西部重要的区域性铁路枢纽。

枢纽区第四系沉积厚度巨大，出露地层上部主要为第四系全新统人工填土，冲积粉质黏土，粉土，粉、细砂，中砂，下部为第四系中更新统冲积粉质黏土，黏土，细砂、中砂。

该区属中温带亚干旱大陆性气候，春秋多风，冬季寒冷，夏季炎热少雨，蒸发强烈，气候干燥，降雨多集中在６月～９月四个月份。

年平均气温７．４℃，极端最高温度３８．５℃，极端最低温度一３３．９℃，接触的底基层可以采用路拌法施工以外，其上面的各层均应采用集中场拌和摊铺施工法，以确保标高、横坡、强度、平整度达到设计要求。

当采用摊铺机进行基层施工时，为了消除中间高两侧低的现象，可适当调整摊铺机两侧的横向斜杆，使熨平板呈中间低两头翘状态。

严格控制基层平整，面层铺筑前用３ｍ直尺对基层进行平整度检测，平整度差且大于８ｍｍ的路段应进行整平。

面层摊铺前认真清扫基层表面，确保基层表面整洁，没有松散浮料和杂质。

如有泥土还应用压力水冲洗干净；如基层表面局部透层沥青或下封层脱落，则应将脱落处基层表面清洗干净后补撒透层沥青或补做下封层。

认真抄平放线，确保基层标高和基准线标高准确无误。

基层标高超过允许范围时，高处必须铲平，低处可用下面层补平。

面层铺筑前受到其他工序污染，如表面滴落水泥成硬渣时，应予及时清除，以确保面层平整度。

42总529期2020年第07期（3月 上）0 引言季节性冻土指的是地表在冬季气温较低时发生冻结，而在春夏季气温较高时发生融化的土。

在含有季节性冻土的地区进行公路工程的修建时，若未对季节性冻土实施深入的分析，掌握其特性，并研究有效的防治方法，将在公路运营后不久会会产生下沉、翻浆等问题，此时除了要投入大量的资金用于维修，还会对行车安全造成威胁，无法正常行车。

基于此，在公路工程的设计和施工阶段，都要对季节性冻土这一特殊情况给予高度的重视，根据其性质及影响因素，制定行之有效的防治措施，对保证公路正常、安全运营，避免意外事故的发生，有重要作用与意义。

1 季节性冻土冻胀性主要影响因素分析1.1 土体类别土体自身冻胀性和粒径及矿物成本有直接的关系，当土体类别有所不同时，其冻胀敏感程度也有很大不同，此即为冻胀主要内因。

目前，经研究发现，容易产生冻胀的颗粒，其尺寸一般在0.005～0.050mm 范围内；粒径处于这一范围之内的土体颗粒，伴随粒径进一步减小，分散性明显增大，使冻胀性增强[1]。

基于此，如果粉土和黏土的颗粒大量增加，则冻胀性将显著加强。

不同类型土体的冻胀性，从强到弱可排列为：黏性土最强，其次是粉土和粉砂，再次是粉黏粒质量超过10%的细砂，最后是粉黏粒质量在15%以上的粗颗粒土，如中砂和碎石类土等。

其中，粗颗粒土的冻胀性主要和粉黏粒的含量有关。

如果粗颗粒土中粉黏粒的质量在15%以内，则为不冻胀土。

此外，对于碎石类土，如果其充填物的质量超过总质量40%，则它的冻胀性需要根据充填物性质来判定。

当土中含有大量亲水性矿物时，其冻胀性将明显增大。

其主要原因为亲水性矿物具有吸水的作用，使土体自身含水量明显增加。

1.2 冻胀前含水量土中呈液态的水一般可以分成以下三种：其一，结合水；其二，毛细水；其三，重力水。

对于毛细水与重力水，亦可称作非结合水，属于自由液态水，受重力控制。

当温度低于0℃时，非结合水将冻结；但结合水往往在-1℃以下时才会冻结。

交通世界TRANSPOWORLD收稿日期：2019-09-23作者简介：马宁（1990—），男，河北深泽人，从事公路工程建设工作。

季节性冻土导致的公路路基冻害及防治方法分析马宁（河北省交通建设监理咨询有限公司，河北石家庄052560）摘要：在公路的建设与使用过程中，季节性冻土对路基性能产生了较大的影响，威胁公路通行安全。

鉴于此，从翻浆、冻胀两方面分析季节性冻土对路基的影响，并总结了应对路基冻害的方法，包括保温法、土质改善法、路基水分抑制法、优化路基结构等，旨在更有效地防治公路路基冻害，提高公路的路用性能，延长公路的使用寿命。

关键词：季节性冻土；公路工程；路基；冻害中图分类号：U418.53文献标识码：B0引言季节性冻土主要发生在寒冷的北方地区。

在冬季与春季交替时，公路路基土中含有的水分将出现冻融，致使公路路基结构的稳定性降低，导致翻浆、冻胀等病害产生，增大了公路通行的安全风险。

导致路基冻害的因素包括土质、含水量、温度、道路整体结构等。

应采取科学、合理的方法来解决冻害问题，以提升公路路基的稳定性，延长公路的使用寿命。

1季节性冻土导致的公路路基病害1.1翻浆翻浆是指地下水过于饱和并渗透到路面上。

在冬季与春季交替时，翻浆现象较为明显。

由于北方地区在春融期存在早晚温度低、中午温度高的气温特点，使得土壤中的水分进入冻融循环模式，进而破坏道路结构，严重影响道路的质量与使用性能。

季节性冻土主要发生在我国北方地区，且春季该现象较为明显。

翻浆引起的道路凸起一般是由车辆运行轨迹决定的。

高速公路的翻浆现象较为明显时，将威胁车辆的驾驶安全。

1.2冻胀公路路基冻胀的特点主要包括路基变形量过大、纵向断裂、横向不均匀等。

从力学角度分析，冻胀将产生横向挠曲力，且路基中间产生的作用力要明显高于道路两侧。

冻胀现象大多发生在北方地区，其主要影响因素为温度。

高速公路建成后，由于道路结构受到外部环境因素的影响，加大了冻胀产生的几率。

如果高速公路的车流量较大，则路基产生的裂缝更宽，将对高速公路的稳定性造成严重影响。

浅谈冻土区公路路面病害原因及防治措施浅谈冻土区公路路面病害原因及防治措施多年冻土地区的公路由于经常性的冻融循环，路面病害发生频繁，给公路行车造成严重的隐患。

对该特殊区域的公路路面病害的形成以及处治措施进行了详细的阐述。

冻土区路面病害处治措施青藏高原多年冻土面积超过100万平方千米，是我国冻土分布最广的区域。

随着我国西部大开发战略的实施，大量的公路干线在青藏高原的季节行冻土和多年冻土区修建起来，但由于该区域地理环境复杂、气候环境恶劣，许多公路干线出现了病害现象。

公路干线承担了西部交通运输的主要承载量，公路病害的发生给地区经济发展、人民出行带来严重的负面影响。

一、冻土区公路路面病害的主要形式及其产生的主要原因由于公路干线路面大多采用沥青路面，在长时间的车载下，沥青路面容易发生裂缝、变形、松散以及泛油病害，其中路面变形损坏占病害形式数量将近一半，是路面病害的主要形式。

在沥青路面层损坏中，裂缝类损坏占比较大，在公路养护的日常保养中要格外注意对路面裂缝的及时修补工作。

冻土区公路路面病害发生的原因主要有：1、恶劣的自然环境。

青藏高原海拔高，多年平均气温在零度以下，高原辐射量是内地地区平均的两倍以上。

在恶劣的自然条件下，公路路面沥青老化严重，沥青面层极易变脆变硬，路面开裂、面层裂缝、松散现象严重，在加上高原区域的强烈太阳辐射以及气温急剧变化的影响，路面病害程度进一步加剧。

2、沥青路面的热吸收率高导致路面下出现融化盘和融化核是导致路面病害的主要原因。

经过对沥青路面和砂石路面的热吸收的研究分析发现，沥青路面地表反射率要比砂石路面减少15%以上，对太阳辐射的吸收率则高出20%以上，沥青路面温度平均比砂石路面要高出5℃左右，在夏季，沥青路面的温度甚至是砂石路面的五倍以上，正是沥青路面温度要高于公路周边，路面下面的季节性融化层比周边土壤一般会提前20-30天融化，而在冬天，冰冻的时间又会推迟20天左右，路面高温的存在彻底改变了冻土与大气间的热交换条件，打破了地表的热平衡，阻碍了地表面的蒸发过程，形成了路面下面的融化盘。

公路路基受季节性冻胀影响因素及采取措施发表时间：2016-03-17T11:20:35.943Z 来源：《基层建设》2015年24期供稿作者：岳华文[导读] 中国水利水电第七工程局有限公司国际工程公司随着我国高速公路的不断发展，高速公路发展规模已经由原来的主要发展平原地区逐渐向全国各地区发展。

中国水利水电第七工程局有限公司国际工程公司摘要：随着我国高速公路的不断发展，高速公路发展规模已经由原来的主要发展平原地区逐渐向全国各地区发展。

本文在马其顿MS公路施工实践中通过对土的冻胀机理及影响冻胀主要因素的研究，提出了防治路基冻胀的处置措施。

关键词：公路路基；季节性；影响因素；措施引言冻土是一种性质非常特殊的土类，这种土类的温度在通常的情况下为负温度或是在零度，同时土壤中还含有一定的冰。

可以按照冻土状态持续的时间对冻土进行分类，（1）短时冻土主要是指冰冻时间在几个小时到十五天左右的冻土；（2）季节冻土主要是指半个月以上到几个月之间的冻土；（3）多年冻土主要是指两年及两年以上的冻土。

1项目简介MS高速公路位于马其顿境内，该公路位于首都东南方向，全长46km。

新建段26km，地处丘陵地区；改扩建段19km，地势平坦。

途中最高海拔567m，平均海拔371m。

马其顿为东欧内陆国家，以温带大陆性气候为主，大部分地区夏季最高气温达40℃，冬季最低气温达-20℃，冬季时段为12月至次年2月。

2路基土冻胀的形成机理土是由固体颗粒、液体水和气体组成的三相体。

固体土粒是土的最主要的物质成分，由无数大小不等、形状不同的矿物颗粒按照各种不同的排列方式组合在一起，构成土的骨架主体，称为“土粒”。

在土颗粒之间的空隙中，通常有液体的水溶液和气体（主要为空气）充填。

土在冻结过程中，不仅是土层中原有的水分的冻结，还有未冻结土层中水向冻结土层迁移而冻结。

所以，土的冻胀不仅仅是水结冰时体积增加的结果，更主要是水分在冻结过程中由下向上部迁移聚集再冻结的结果。