季节性冻土区水泥固化路基填料试验与分析 袁自强

发表时间:2021/7/28   来源:《基层建设》2021年第14期   作者:袁自强
[导读] 随着经济的快速增长,城镇化的进程有所加快,公路建设的数量和规模不断的扩大

        浙江新中环建筑设计有限公司湖北分公司  湖北省武汉市  430000
        摘要:随着经济的快速增长,城镇化的进程有所加快,公路建设的数量和规模不断的扩大。作为现代公路工程项目,高填方路基很多,要想确保路基固化性,就要合理的选择路基填料。尤其是缺少填料的地带,路基填料和固化是公路工程中最需要解决的问题。我国幅员辽阔,很多的地区都是季节性冻土,水泥固化土路基要经过冻融等损害,会影响到整个公路工程建设的质量,本文将分析季节性冻土区公路路基冻害的不同形式,阐述影响因素,并提出针对性的解决措施。
        关键词:季节性冻土区;公路路基;水泥固化土


        引言
        季节性冻土是指地表在冬季气温很低的状态下出现的冻结,到春夏气温升高会自动融化的土。在出现季节性冻土的地区开展地区公路工程建设,如果前期尚未分析季节性的存在的问题,会导致公路运行之后发生沉降或者翻浆等问题,不仅会导致后期维修的费用增加,也会给形成带来威胁,容易发生安全事故。因此,要在公路工程设计和施工环节,认识到季节性冻土的重要性,同时要按照性质和影响因素制定出相应的措施,确保公路顺利的运行,降低安全事故的发生率。
        1季节性冻土区公路路基的冻害破坏形式
        1.1冻胀
        按照相关的调查显示,路面变形会给路面道路造成不小的伤害,发生变形最大特点就是变形量会增加,横向上由于不太均匀,就会引发纵向的裂缝产生。例如,位于吉林的长余高速公路,在高速公路上设有观测点,冻胀的发生就出现了横向的扭曲,并且对比路面和道路两侧的冻胀要打。在北方,冻胀裂缝影响的地区是比较常见的,通常刚刚修建的公路都会遭到冻胀这种病害,冻胀的发生缝隙也会随着温度的下降加深和扩大,会导致整个公路路面受到损害,尤其是在我国陕北地区高速公路经常发生这种横向的裂缝,是我国公路冻害问题比较严重的地区,占据到了89%,产生横向裂缝的同时都会产生纵向的裂缝。例如,吉林长余高速公路中长营线上,都出现了不同程度的裂缝,给公路日后的维护工作带来了难度,也增加了施工成本的同时影响了人们的出行。通常在冻深比较大的区域,要使用非冻胀填料,要确保渗透性。另外,在地基顶面和两侧的位置要配置一套防排水系统。地下水位较高,就要通过混凝土机床保温等措施。在哈大高速维护中,应用了动态平顺的措施,按照季节合理的调整线路的平顺性,采用这种方式不仅降低了日后的维护工作量,同时也确保了线路的正常运行,要想治理冻害的路段,就要按照冻害造成的具体原因,采用保温覆盖法,地热循环加热法等技术开展处理。
        1.2翻浆
        翻浆是道路发生冻胀下出现的一种冻害情况。春季回暖之后,路基的上部位置就会融化,同时会有大量的水分聚集,路基下部冰融化速度缓慢,同时水分无法及时的排出,但是基床已经软化,就会形成流动的泥浆,此时路基的强度就会下降,路面受到车辆的荷载作用,就会导致路面出现下沉,此时水泥浆就会从裂缝中冒出,也就是形成了翻浆。
        2季节性冻土冻胀性主要影响因素分析
        2.1土体的类别
        土体自身冻胀性以及粒径影响着整个公路的功能。土体类型不同,冻胀的敏感程度也会相差很大,也就是冻胀产生的内在原因。现阶段,经过研究和实践证实,出现冻胀的颗粒,通常的尺寸在0.005~0.050mm以内;粒径如果是在这个范围内,同时粒径要是缩小,就会导致分散性很大,冻胀性就会出现增加。若黏土和粉土中颗粒不断地加大,此时冻胀性就会增加。土体的不同冻胀程度也会不同,从强到弱的排序。最强的是黏性土,紧接着是粉土和粉砂,然后是粉黏粒的细砂,最后就是粉黏粒质量在15%以上的粗颗粒土。
        2.2水分条件
        有充足的水分也是会造成土壤发生冻胀情况。如果土壤中含水量已经超过了冻胀的含水量,此时就会极易发生冻胀。


如果外界尚未有水源补给的条件下,大气降水和地表水就是路基水分的重要来源和渠道,关系着路基冻胀量的具体大小。土体冻结之后,水分就会呈现连续性,重要是地下水的埋置深度所决定的,此时冻胀的程度就会随着地下水位的增加慢慢的降低。
        2.3温度
        物体的温度发生变化,此时都会影响到土体的温度。土体冻结温度,不仅会受到当地气温的影响,同时也会受到路基填料导热系统带来的影响,对于有一个地方的冻结深度需要结合当地的具体温度,土体的导热物理特点等各项内容来完成计算,但是往往地表的温度和土体的温度都是存在差异性的,因此要把控好差值。另外,如果是多次的循环的冻融,会造成土质发生物理变化。
        3预防季节性冻土区公路路基冻害
        要想防治季节性冻土公路路基,就要结合不同地区的实际情况,掌握路面出现冻害的具体原因,了解到具体影响因素才能合理的进行防治。
        3.1保温措施
        保温法是利用导热系数小的材料来降低保温材料的内外热量,同时通过保温材料就能让外界的大气温度和路基结构起到隔绝的效果,还能防止水分向着冻结面扩张,可以避免路基发生冻胀。保温法可以降低路基冻胀发生的变形。通过大量的实践证明,采用保温超市可以起到很好的防治路基病害的效果,另外,很多的保温材料会随着吸水率的增加有所下降,尤其是地下水位很高的情况下,地下水如果长时间的浸泡,就会导致导热系数上升,会影响到保温的效果。现如今,市场上出现了一种新型的塑料保温材料,不仅质地轻,同时隔热性能最佳,运输也十分低便利,但是抗压性不强,成本很高。因此,在日后保温材料上要向着符合保温材料的方向研究。
        3.2改变路基土质
        改变路基土质最根本的方法就是换填,把容易造成冻胀的土全部替换成不容易冻胀的土质。这种方法的优点就是施工比较简单,使用的范围较广,但是这样的方法就必须要求发生冻胀的区域是在可以挖掘的范围内,所以具体的使用范围还需要进一步研讨。
        3.3改善路基水分状态
        对于路基水分的状态需要改善,要通过设置排水沟,截水沟等方式起到排水作用,另外还可以使用粉煤灰让混凝土的密室度得到提高,可以将混凝土的内部孔结构改善,可阻拦水分的渗透。与此同时,还有一个办法就是提高路基的填土高度,让路基的边缘和地下水位保持一段距离,可以避免冻结中水分的迁移。
        结语
        综上所述,路基如果发生严重的冻害,会给公路的质量带来影响并且也会影响到正常的运行,在日后的维修和管理上也加大难度,会增加行车的风险,因此,要在公路设计时期,分析当地的实际情况,结合冻胀的具体原因指定出合理的处理措施和预防措施,要做好施工前的分析,勘察等工作,分阶段性的进行防治,才能有效的降低路基发生的病害,确保公路的质量,减少成本的投入,让公路工程项目实现经济和社会效益双赢。
        参考文献:
        [1]武立波.我国季节性冻土区公路路基冻害及其防治研究进展[J].冰川冻土,2019(5):1283-1293.
        [2]李林娜.季节性冻土区公路路基冻害及其防治研究[J].交通世界,2019(21):42-43.
        [3]陈文.季节性冻土地区公路路基冻胀性的试验研究[J].路基工程,2018(3):89-94.
        [4]夏雨.谈季节性冻土区给排水系统冻害及防治措施[J].工程建设与设计,2020(9):109-111,116.
        [5]李雨浓.季冻区高速公路路基冻害调查及试验观测[J].哈尔滨工业大学学报,2020(4):617-623.

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