一种机场跑道“锅盖效应”引起灾害的防治方法
【技术领域】
[0001] 本申请涉及土木工程技术领域，尤其涉及一种道基及"锅盖效应"引起灾害的防治 方法。
【背景技术】
[0002] 作为干旱半干旱寒冷地区机场跑道易发的工程灾害之一，"锅盖效应"引起了工程 领域的广泛关注。"锅盖效应"是指由于道面密闭导致道基上部水分不能排出而引起的道基 浅层土体含水量增加强度降低的现象。干旱地区地下水位低，地下水毛细作用向上输水范 围有限，几乎不能直接补充道基上部土体水分，浅层土体中水分一般来源于温差效应引起 的水分迀移在上部形成的冷凝水。道面温度降低使浅层土体温度随之降低，近道面土中水 蒸气在道基底部附近区域凝结。同时浅层道基土与温度较为恒定的深层道基土之间也有温 差，导致深层土孔隙气中的水蒸气随空气流动向上迀移，深层土体中的水气平衡维持孔隙 气体湿度恒定，故深层土体中的液态水会变成水蒸气被空气流动运送到浅层，浅层土中水 蒸气继续在道面处凝结致使上层土含水量持续增加。严重地可引发道基土强度降低、道基 翻浆等严重工程灾害。
[0003] "锅盖效应"引发的灾害与路基翻浆类似。
[0004] 目前，路基翻浆的防治方法主要有以下几种：
[0005] 第一，根据实际情况加高路基，使路基上部土层远离地下或地表水面；加强路面或 将路面下一定深度以内易致翻浆的土（如粉土）换填好土（如砂砾）；用炉渣、碎砖、压缩 的泥炭、松和柏树皮等作隔温层，阻止路基冻结线向深处推移，减薄冻层。
[0006] 第二，设横向盲沟，对公路纵坡小于3%的翻浆路段，在路槽下设置横向盲沟以及 时排出透水性基层内的纵向水流和春融期土基化冻时的多余水分。
[0007] 第三，设置渗沟，可采用有管渗沟降低路基附近的地下水位或用拦截渗沟拦截并 排除流向路基的层问水；改善路面结构，铺设砂砾垫层，或者石灰土、煤渣石灰土垫层。
[0008] 第四，用颗粒均匀的砾石、碎石等作为透风的导温层。
[0009] 第五，利用土工合成材料治理道路翻浆、改善道路的使用情况以及设置抗浆路基 结构控制道路翻浆、用聚氯乙烯膜包围路基等。
[0010] 然而，如上所述的防治方法仅能解决由毛细作用输水导致的道面底部含水量增加 引发的灾害，并不适用于冷凝作用引起的含水量增加而导致的灾害。故上述方法并不适用 于在干旱半干旱地区地下水位较低情况下的"锅盖效应"引起灾害的防治。
【发明内容】
[0011] 在下文中给出关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理 解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关 键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念， 以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
[0012] 本申请的一个主要目的在于提供一种防治道路"锅盖效应"引起的工程灾害的方 案，且成本低廉、施工便捷。
[0013] 根据本申请的一方面，一种机场跑道"锅盖效应"引起灾害的防治方法，包括：从地 表开挖竖向孔道；确定露点温度对应的第一深度；以及在第二深度铺设疏水隔气层，其中， 第二深度大于并接近第一深度。其中，隔气是保证冷凝水只来自于上部土体，从而减少凝水 量并保持上部土体含水量基本不变；疏水则是为了及时疏导上部土体可能积水。
[0014] 本申请的机场跑道"锅盖效应"引起灾害的防治方法，可以有效防止由于"锅盖效 应"引发的道基翻浆等工程灾害。
【附图说明】
[0015] 参照下面结合附图对本发明实施例的说明，会更加容易地理解本发明的以上和其 它目的、特点和优点。附图中的部件只是为了示出本发明的原理。在附图中，相同的或类似 的技术特征或部件将采用相同或类似的附图标记来表示。
[0016] 图1示出了根据本申请一个实施例的"锅盖效应"的防治方法的示意性流程图。
【具体实施方式】
[0017] 下面参照附图来说明本发明的实施例。在本发明的一个附图或一种实施方式中描 述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应 当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知 的部件和处理的表示和描述。
[0018] 参见图1所示，为本申请一个实施例的"锅盖效应"的防治方法的示意性流程图。
[0019] 具体而言，在步骤110中，从地表开挖竖向孔道。竖向孔道的深度可以较深，例如， 可以明显大于露点温度对应的第一深度。
[0020] 接着，在步骤120中，确定露点温度对应的第一深度。
[0021] 以及，在步骤130中，在第二深度铺设疏水隔气层。在这里，第二深度大于第一深 度。例如，铺设道基的铺设深度可以位于大于露点温度对应的第一深度，且靠近该第一深度 的深度。
[0022] 铺设疏水隔气层后，隔气是保证冷凝水只来自于上部土体从而减少凝水量并保持 道基附近土体含水量基本不变，疏水则是为了及时疏导上部土体可能积水。
[0023] 在一些实现方式中，步骤120的确定露点温度对应的第一深度可以包括：步骤 121，基于恒定地下温度和相对湿度确定蒸汽压。步骤122,基于蒸汽压确定露点温度；以及 步骤123,基于地温-深度分布曲线确定与露点温度对应的第一深度。
[0024] 在这些实现方式的一些应用场景中，例如，在步骤121中，可以根据测量得到的恒 定地下温度利用下述公式（1)得到该温度下的饱和蒸汽压：
[0025] (I)
[0026] 其中，uv，sat为饱和蒸汽压，T为恒定地下温度。
[0027] 接着，根据测量得到相对湿度以及由公式（1)得到的饱和蒸汽压，利用下述公式 (:2> (2)得到蒸汽压：
[0028]
[0029] 其中，RH为相对湿度，uv为蒸汽压。
[0030] 在测量相对湿度时，例如，可以用有刻度的绳索将湿度测量计垂直输送至指定深 度土体处，并将上端绳索固定使湿度计在土体中悬空，密闭地表孔，静置一段时间待湿度测 量计示数稳定，此时读出的湿度读数，即为地下指定深度处的湿度。在测量区域内取五个测 点分别重复上述操作，测量道基土范围内恒定地温深度处的土体空气湿度值，并取平均值 作为恒定地温处土体空气的相对湿度。
[0031] 接着，在步骤112中，可基于下述公式（3)得到露点温度：
[0032]
〈3:)
[0033] 其中，Td为计算得出的露点温度。
[0034] 最后，基于地温-深度分布曲线，便可确定与露点温度对应的第一深度。
[0035] 在大于第一深度的第二深度铺设疏水隔气层时，可以在其下各铺一层细粒土对疏 水隔气层进行保护，以延长疏水隔气层的使用寿命。
[0036] 在本发明的设备和方法中，显然，各部件或各步骤是可以分解、组合和/或分解后 重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本发明的等效方案。同时，在上面对本发明 具体实施例的描述中，针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式 在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施 方式中的特征。
[0037] 应该强调，术语"包括/包含"在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但 并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。
[0038] 虽然已经详细说明了本发明及其优点，但是应当理解在不超出由所附的权利要求 所限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变、替代和变换。而且，本申请的范 围不仅限于说明书所描述的过程、设备、手段、方法和步骤的具体实施例。本领域内的普通 技术人员从本发明的公开内容将容易理解，根据本发明可以使用执行与在此所述的相应实 施例基本相同的功能或者获得与其基本相同的结果的、现有和将来要被开发的过程、设备、 手段、方法或者步骤。因此，所附的权利要求旨在在它们的范围内包括这样的过程、设备、手 段、方法或者步骤。
【主权项】
1. 一种道路翻浆的防治方法，其特征在于，包括： 从地表开挖竖向孔道； 确定露点温度对应的第一深度；以及 在第二深度铺设疏水隔气层，其中，所述第二深度大于并接近所述第一深度。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定露点温度对应的第一深度包括： 基于恒定地下温度和相对湿度确定蒸汽压； 基于蒸汽压确定露点温度； 基于地温-深度分布曲线确定与所述露点温度对应的第一深度。
【专利摘要】本申请涉及一种机场跑道“锅盖效应”引起灾害的防治方法。该方法包括在道基对应于露点温度的深度以下的位置铺设疏水隔气层。隔气是保证道基附近冷凝水只来自于露点线以上土体，从而减少凝水量保持上部土体含水量基本不变，疏水则是为了及时疏导上部土体可能积水。采用本申请的方案，可以有效防止由于“锅盖效应”引发的道基翻浆等工程灾害。
【IPC分类】E01C3/04, E02D3/10
【公开号】CN105064158
【申请号】CN201510397518
【发明人】姚仰平, 王琳, 王乃东, 贾峻峰
【申请人】北京航空航天大学
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年7月8日