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公路冻胀产生原因及防治措施 　　 【摘要】建国以来，我国的公路运输发展迅速，冻胀问题是我国冻土地区公路主要病害之一。笔者针对公路冻胀，分析冻胀形成的原因及其影响因素，提出了具体的防治措施，以期为此类公路灾害的处治及预防提供参考。 　　 【关键词】公路冻胀；原因；防治措施 　　 　　 引言: 　　 冻土一般是指温度在0度及0度以下，并含有冰的各种岩类和土壤。通常按土处于冻结状态的持续时间来划分冻土。冻结状态的持续时间从几小时到几昼夜为短期冻土；不到一年为季节性冻土；两年及两年以上为多年冻土。我国是世界上多年冻土分布面积的第三大国。多年冻土及季节冻土区分布面积分别占全国面积的21.5%和53.5%。冻胀作为我国冻土地区公路的主要病害之一，其预防和治理对于公路建设至关重要。 　　 1 公路冻胀产生的原因 　　 公路冻胀是指在冰冻季节大气温度降至负温，路基温度随之降低，当路基温度低于路基水含量的冻结温度时，路基中的自由水首先冻结成冰晶体。在路基自由水冻结的过程中，因路基温度、荷载压力、含水量等平衡态遭到破坏，路基温度较低处的水汽弹性较小，土骨架的吸附力和冰晶的结晶力较大，水膜中的水分子的活动性较低，这样就在沿着冷源方向上出现各种作用力的梯度，促使水分从未冻结区向冻结锋面方向迁移、积聚，并冻结成冰，体积膨胀，从而产生冻胀，造成路面不平或产生裂缝。 　　 2 影响因素 　　 2.1 水 　　 路基中水分含量是形成冻胀的最重要的因素之一，如果只是温度降低而土基中没有合适的水分含量，是不能形成冻胀的。路基中的水有三种形态，即气态、液态和固态。冻胀过程其实质就是随着温度的降低，水在路基中迁移并伴随着气态和液态转化为固态体积膨胀的物理变化过程。大气降水、路基表面积水、地下水及路基内水分的毛细扩张都会增加路基水含量，从而促使冻胀的形成。 　　 2.2 温度 　　 冻胀形成的另一重要因素是温度，如果没有负温作用，只具备水、土质、荷载等其它因素，是不可能形成冻胀的，如在东南湿热区公路路基中水分充足但没有负温的作用是不能形成冻胀的。 　　 2.3 土质 　　 土质影响冻胀形成体现在两方面，一方面是土的分散性，另一方面是土的矿物质含量。土的分散性用其粒径表示。土的分散性是决定土冻结时水分迁移和冻胀强度的一个基本因素，冻胀作用易发生在细粒土中，尤其是粉性土。土的分散性越大，其毛细水上升高且快，冻胀性越强。同时，分散性越大土表面积越大土颗粒矿物成分亲水性强，在负温作用下若水源供应充足，使大量结合水迁移、积聚，形成严重的冻胀。若土中含有较多腐殖质和易溶盐时，则不易形成冻胀。 　　 2.4 路面 　　 公路的冻胀是通过路面变形、裂缝等现象表现出来的，因此路面类型与冻胀密切相关。如：黑色沥青路面排水性能不好，若在潮湿的路基上铺筑沥青路面，由于路基中的水不能顺畅排出，加上负温作用易形成冻胀，而水泥路面不易形成冻胀。同时，路面的厚度对冻胀也有影响，增加路面厚度可减轻冻胀。 　　 2.5 路面荷载 　　 路面荷载不能形成冻胀，但可以影响冻胀的形成速度。路面荷载对路基的冻胀会产生抑制作用，随着附加荷载强度的增加，路基的冻胀量会相应地减少。路面荷载越大，路基土颗粒接触越紧密，土颗粒间空隙越小，路基水的毛细扩张作用越小，越难形成冻胀。 　　 3 防治措施 　　 公路冻胀的防治措施主要有：换填法、地表地下水排水工程、路基内铺设隔温层与隔水层等几个方面，这些措施单独和组合使用，都需要根据具体情况具体分析，有针对性的使用。 　　 3.1 换填法 　　 若实际路基、土基为粉性土、粉质亚粘土和粉质砂土等细粒土，应用沙砾、碎石土、卵石土等粗粒土材料代替土基顶面冻结线内的细粒土。粗粒土没有或只有很少量的结合水，同时，由于这类土颗粒大，土粒间孔隙大，易于排水，不能形成毛细通道，不会发生水分毛细扩张现象，从而减少水分的迁移积聚，进而减少公路冻胀发生。 　　 3.2 排水工程 　　 排水工程包括路面排水工程和地下排水工程两部分。 　　 3.2.1 路面排水 　　 修筑截水沟、边沟和排水沟分别用来拦截、汇集和排除流向路基范围内的地表水，切断侵蚀路基的水源。 　　 3.2.2 地下排水 　　 （1）加设路基边沟下的盲沟。路基边沟下的盲沟能够降低地下水位，防止毛细水上升至路基工作区范围内形成水分积聚而造成冻胀。 　　 （2）设置渗沟。根据地下水的具体分布状况，可在路肩、边沟、路基中线以下、路基上侧山坡适当位置，或当地下水埋藏较浅或有固定含水层时可修筑渗沟来吸收、降低地下水位，汇集和拦截流向路基的地下水，并将其排出路基范围以外，保持路基干燥。 　　 （3）渗水井。在多层含水的地基上，如果影响路基的地下含水层较薄，且平式盲沟排水不易布置时，可设置