浅谈道路翻浆机理及防治措施

2023-03-04

翻浆是路基病害的一个典型, 主要发生在季节性冰冻地区春融季节盐渍土、沼泽、水网、灌区等地区, 因地下水位高、排水不畅、路基含水过多, 加上行车作用, 路面会发生冒泥浆、鼓包、弹簧、裂缝、车辙等现象。国内外对道路翻浆问题已进行了深入的研究, 但是, 由于翻浆自身的复杂性, 具体问题多样性、可变性, 公路翻浆问题始终存在, 是困扰公路施工, 尤其是高等级公路建设的难点。

1 翻浆的形成、分类及影响因素

1.1 翻浆的形成与发生过程

秋季, 是路基水的聚积时期。由于降水或灌溉的影响, 地面上水下渗, 地下水位升高, 使路基水分增多。冬季, 由于气温的下降, 路基上层的土开始冻结, 路基下部土温仍较高。水分在土体内, 由温度高处向温度较低处移动, 使路基上层水分增多, 并冻结成冰, 使路面冻裂或隆起, 发生冻胀。春季气温逐渐回升, 路基上层的土首先融化, 土基强度很快降低, 以至失去承载能力, 在行车作用下形成翻浆。以后天气渐暖, 蒸发量增大, 冻层化透, 路基上层水分下渗, 土变干, 土基强度又逐渐恢复, 从而形成了翻浆的全过程。

1.2 翻浆的影响因素

1.2.1 土质结构

土质根据成分不同分三类:粉性土、粘性土、和砂性土。土质好坏, 决定其在低温作用下能否容易发生水分聚积, 最终决定道路是否翻浆和翻浆严重程度大小。粉性土是最易翻浆的, 这种土毛细水上升不仅高而且快, 在低温作用下, 水分聚流严重, 此时路基级易丧失稳定性;粘性土毛细水上升虽高, 但速度缓慢, 因此, 只有在水源充足并且冻结速度缓慢的情况下, 才能形成比较严重的聚积而导致翻浆;粉性土与粘性土含较多腐植质和易溶盐时, 更易形成翻浆。

1.2.2 水分

翻浆有一个发展过程, 道路所通过地段的地下水、地表水及路面排水、路基浸水情况, 对道路翻浆有直接影响。水在路基中的移动贯穿着翻浆发展的全过程, 是影响道路翻浆的基本因素。

水体对气候翻浆的形成具有控制性作用, 无水则无道路翻浆灾害发育的可能。水体最易随着气温的冷暖变化而发生体积的变化。当路基中地温在0℃以下时便开始凝结成冰, 水成冰以后体积略有膨胀液态水的渗透流动性能非常显著, 其原因主要是水分子的大小一般比土体孔隙比愈小, 受孔隙管壁粘滞效应的影响, 地下水于此类路基中渗透速度一般在10-7~10-8cm/s量级。路基内粘质岩土体的冻、融变化以及由地表温度升高导致路基岩土体中向上运动的毛细作用是形成翻浆道路的主要机理。

1.2.3 温度

温度是道路发生翻浆的先决条件, 没有一定的冻结深度和一定的低温作用是难以形成翻浆的。在同样的冻结深度和负温的条件下, 冬季负气温作用和冻结速度对道路翻浆的影响最大。例如:当初冻的时候, 气温较暖或冷暖交替, 温度在0℃~3℃之间停留时间较长, 则土壤冻结缓慢, 冻结线长期停留在路面下较浅处, 大量水分聚流到距路面近的地方, 这种情况极易产生严重翻浆。另外, 春天气温的特点和解冻速度对翻浆也有影响, 如春季解冻时, 天气骤暖, 路基土急速融化, 水分蒸发又慢, 则会加重翻浆的程度。

2 翻浆的防治措施

2.1 做好路基排水

在取土方便的路段, 适宜用透水性良好的土填筑路基, 这样可以增大路基边缘至地下水或地面水位间的距离, 保持路基上部土层的干燥, 防止在冻结过程中因水分聚冰而失稳, 加高路基是一种比较经济易行的常见措施。同时做好路基的排水, 减少水分聚集的来源, 防止地下水和地表水侵蚀路基;此外, 加强检测手段, 施工中严格要求, 增强土基的压实, 使路基土达到较高的密实程度, 也是预防翻浆的主要措施。

2.2 换填处理

对土质不良造成的翻浆路段采用换填土层的方法处理, 应力求早发现, 早处理, 这样可以减少工程量, 取得较好的效果, 换填土一般采用水稳性好, 冰冻稳定性好, 强度高的粗颗粒土, 提高土的强度和稳定性, 切勿再次换填土质较差的土层, 可根据地区情况、道路等级、行车要求、换填材料等因素确定换土厚度。一些地区的经验认为, 在路基上层填40cm~60cm厚的砂性土, 路基可以基本稳定。换土厚度也可根据强度要求, 按路面结构层厚度的计算方法确定。

换土适合路基标高受到限制, 不能加高路基, 且附近有砂性土的路段。

2.3 加铺隔离层

隔离层分为透水性隔离层和不透水性隔离层, 在实际使用过程中, 要根据具体情况选用, 一般设在路基顶下0.5m~0.8m处, 可有效阻断毛细水的上升通道, 达到土基干燥的目的, 有效的预防翻浆。

2.4 排水设置

为了及时排除春融期路基中的自由水, 达到疏干路基上部土体的目的, 可在路肩上设置横向盲沟适合于路基土透水性较好的地下水翻浆类。盲沟布置应与路中心线垂直, 如路段纵坡大于1%时, 将宜与路中心线成60°~75°的交角 (顺下坡方向) , 两边交错排列。一般5m~6m设置一道, 深度为20cm~40cm, 宽度为40cm左右。盲沟应用渗水性良好的碎 (砾) 石填充, 沟底宜做成4%~5%的坡度。盲沟出水口应高出边沟水位30cm, 出口按一般盲沟处理。

为了降低路基的地下水, 可在边沟下设置盲沟或有管渗沟。为了拦截并排除流向路面的横向水, 可采用截水沟。

2.5 改善路面结构层

(1) 铺设砂砾垫层。砂砾垫层具有较大的空隙, 能阻断毛细水上升, 在四季的水体变化过程中, 可以减少路基的应力和应变。

(2) 铺设水泥稳定类、石灰稳定类或石灰工艺废渣类型基“垫”层。这类基“垫”层有较好的整体性、水稳性和冻稳性, 可以提高路面的整体强度, 起到缓减和防止路基冻胀和翻浆作用, 但在重冰冻地区潮湿路段, 石灰土不宜直接采用, 须与其他措施配合应用, 如在石灰土下铺设砂垫层等。

(3) 设置防冻层。防冻层可避免路基内出现较厚的聚冰带, 防止产生导致路面开裂等不均匀冻胀, 厚度按路面设计规范规定确定。

2.6 优化路线设计

在路线选线过程中, 应调查路线通过路段沿线的地质、水文、及气候等情况, 尽量避免翻浆等地质不良路段, 并且路线走向尽量与当地冬季主导风向平行, 防止降雪和风吹雪在路基两侧堆积。

此外, 可设置缓边坡的流线开断面来防止翻浆的发生。

3 结语

翻浆现象是道路的病害之一, 并且发生的频率范围都很大, 掌握了翻浆的原因, 对每项道路工程从设计到施工都依据科学, 运用正确可行的方法进行设计和施工, 考虑路线经过地段的土质、水文及地质等情况, 考虑该地区的气候、温度、地质、地理等情况。在施工过程中讲求科学施工方法, 做到统筹管理、合理设计、科学施工, 同时做好精心设计认真施工, 尽量从源头杜绝翻浆的发生只有这样, 翻浆现象才能够根除。

综上所述, 翻浆是道路的重要病害之一, 要针对不同的地区或条件, 根据翻浆产生的原因, 选择适当的治理措施, 根治路基翻浆, 并提高了行车安全, 降低运营成本, 从而加快了国民经济的发展。

摘要：城市道路和各等级公路在建成通车以后, 由于行车荷载的作用和受自然条件和施工中各项因素的影响, 道路经常会发生各种病害。翻浆是道路普遍存在的病害之一, 本文简要阐述了翻浆发生的原因、过程及防治措施。

关键词：道路,翻浆,研究,防治