道路凍脹及翻漿病害防治問(wèn)題探討

王永仲

【摘 要】?jī)雒浥c翻漿是是新疆地區(qū)內(nèi)分布較廣、危害較大的兩種道路病害，因而也是路基路面設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理等工程技術(shù)人員必須考慮的問(wèn)題。工程中應(yīng)首先考慮采用在預(yù)想凍深范圍內(nèi)換填凍脹土的“置換法”，而在凍結(jié)深度較大、交通量比較少或缺少優(yōu)質(zhì)置換材料的情況下，適于采用隔溫法防止凍脹。

【關(guān)鍵詞】道路病害；翻漿凍脹；治理措施

0.前言

路基是路面結(jié)構(gòu)的基床，支撐著路面結(jié)構(gòu)，承受著由路面?zhèn)鱽?lái)的荷載，當(dāng)路基填高等于1.5m時(shí)，還將一部分輪載傳遞到地基。路基和地基的強(qiáng)度、變形和穩(wěn)定性，對(duì)路面結(jié)構(gòu)的壽命產(chǎn)生重要影響。由于強(qiáng)度不足往往導(dǎo)致填方路基的橫向不均勻沉降變形，路基兩側(cè)出現(xiàn)縱向裂縫。路基施工受實(shí)際條件的限制時(shí)，如天氣太干燥，局部路堤填料含水率低，土塊粉碎不足，致使路基壓實(shí)度不均勻；暗埋式構(gòu)造物因其長(zhǎng)度限制使路基邊緣不能超寬碾壓，致使路基邊緣壓實(shí)度不夠；某些加減速道與行車(chē)道沒(méi)有同步施工，當(dāng)拼接處理得不好時(shí)，其拼接處也產(chǎn)生壓實(shí)度不足的情況。在填方路堤施工中，當(dāng)路堤施工到一定高度以后，路堤邊緣土體往往存在壓實(shí)度不足問(wèn)題，由于填方土體的最佳含水率控制不力，壓實(shí)效果達(dá)不到要求，考慮到施工安全和進(jìn)度，使得壓實(shí)或壓實(shí)作用時(shí)間不足，路基壓實(shí)不充分，致使路基壓實(shí)度達(dá)不到要求，在包括降雨入滲、地下水位變動(dòng)等周?chē)h(huán)境影響下，路基吸水而引起土體含水率增大，造成土體重度的改變，土體強(qiáng)度降低，造成路基承載能力不足。使用凍脹性土的路段，當(dāng)有水分供給時(shí)，在冬季負(fù)氣溫作用下，水分連續(xù)向上聚流，在路基上部形成冰夾層、冰透鏡體，導(dǎo)致路面不均勻隆起，使柔性路面開(kāi)裂、剛性路面錯(cuò)縫或折斷的現(xiàn)象，稱為凍脹。使用凍脹性土的路段，在春融期間，由于土基含水過(guò)多、強(qiáng)度急劇降低，在行車(chē)作用下路面發(fā)生彈簧、裂縫、鼓包、冒泥等現(xiàn)象，稱為翻漿。

1.道路凍脹與翻漿成因分析

道路凍脹與翻漿是多種因素綜合作用的結(jié)果，土質(zhì)、水、溫度與路面是影響凍脹的四個(gè)主要因素。翻漿除受這四個(gè)因素影響外，還受行車(chē)荷載因素的影響。在上述諸因素中，土質(zhì)、溫度和水是形成凍脹與翻漿的三個(gè)基本條件。

1.1人為因素

在下列情況下，都將加劇翻漿的形成設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)翻漿的因素考慮不周，路基設(shè)計(jì)高度不夠，特別是低洼地帶，路線沒(méi)有避開(kāi)不利的水文地質(zhì)地帶，缺乏防治翻漿的措施，以及路面結(jié)構(gòu)組合不當(dāng)，厚度偏薄等。填筑方案不合理，不同土質(zhì)填料混雜填筑，或采用大量的粉質(zhì)土、腐殖土、鹽漬土、大塊凍土等劣質(zhì)填料，或分層填筑時(shí)壓實(shí)度不足。排水設(shè)施堵塞，路拱有反向坡，路面、路肩積水，對(duì)翻漿估計(jì)不足，且無(wú)適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施。

1.2材料因素

粉性土具有最強(qiáng)的凍脹性，最容易形成翻漿。這種土的毛細(xì)水上升較高且快，在負(fù)溫度作用下水分易于遷移，如水源供給充足可形成特別嚴(yán)重的凍脹，在春融時(shí)承載能力急劇下降易于形成翻漿。黏性土的毛細(xì)水上升雖高，但速度慢，只在水源供給充足且凍結(jié)速度緩慢的情況下，才能形成比較嚴(yán)重的凍脹與翻漿。粉性土和黏性土含有較多腐殖質(zhì)和易溶鹽時(shí)，則更易形成凍脹與翻漿。粗粒土在一般情況下不易引起凍脹與翻漿，因其毛細(xì)水上升高度小、聚冰少，且在飽水情況下也能保持一定的強(qiáng)度；但當(dāng)粗粒土中粉黏粒含量超過(guò)一定量以后，凍脹性明顯增加，也能形成凍脹與翻漿。凍脹與翻漿的過(guò)程，實(shí)質(zhì)上就是水在路基中遷移、相變的過(guò)程。路基附近的地表積水及淺的地下水，能提供充足的水源，是形成凍脹與翻漿的重要條件。降雨及灌溉會(huì)使路基土的含水率增大，使地下水位升高，從而促成凍脹與翻漿的形成。

1.3溫度及行車(chē)荷載因素

沒(méi)有一定的凍結(jié)深度或冰凍指數(shù)是難以形成凍脹與翻漿的，沒(méi)有更大的凍結(jié)深度或冰凍指數(shù)是難以形成嚴(yán)重凍脹與翻漿的。而在同樣凍結(jié)深度或冰凍指數(shù)的條件下，凍結(jié)速度和負(fù)氣溫作用的特點(diǎn)對(duì)凍脹與翻漿的形成有很大影響。

1.4路面影響因素

凍脹與翻漿都是通過(guò)路面變形破壞而表現(xiàn)出來(lái)的，因此，凍脹與翻漿和路面是密切相關(guān)的。路面類型對(duì)凍脹與翻漿有影響，如在比較潮濕的土基上鋪筑瀝青路面后，由于瀝青路面透氣性較差，路基中的水分不能通暢地從表面蒸發(fā)，可能導(dǎo)致聚冰增加、凍脹量增大，以致出現(xiàn)翻漿。路面厚度對(duì)凍脹與翻漿也有影響，路面厚度大時(shí)可減輕凍脹，也可減輕或避免翻漿。

2.道路凍脹與翻漿主要防治措施

2.1置換法

置換法是采用非凍脹材料換填部分凍脹性土的方法，應(yīng)用時(shí)需要確定的問(wèn)題主要是凍結(jié)深度和置換到何種程度。采用置換法應(yīng)對(duì)當(dāng)?shù)氐耐临|(zhì)、氣溫及地下水進(jìn)行調(diào)查，并確定采用防止凍脹措施的路面凍結(jié)深度，然后根據(jù)得到的凍結(jié)深度，確定不引起路面產(chǎn)生凍脹破壞的置換深度。凍結(jié)深度是以凍前的路面表面為基準(zhǔn)至地基中線為目止的深度。路面凍結(jié)深度是由影響凍脹的主要因素決定的。除此之外，日照條件、路面顏色、路面結(jié)構(gòu)、路面上的積雪數(shù)量等許多因素也起著重要的作用。凍結(jié)深度可以根據(jù)觀測(cè)的氣溫資料由計(jì)算來(lái)確定，但對(duì)高速公路等一些重要的路面結(jié)構(gòu)，最好在凍結(jié)最嚴(yán)重時(shí)期進(jìn)行實(shí)測(cè)，以確定最大凍結(jié)深度。在積雪寒冷地區(qū)，確定路面的置換深度時(shí)，各國(guó)有不同的要求，如日本以道路最大凍深的工作為標(biāo)準(zhǔn)。

2.2穩(wěn)定土處理法

道路的基層如使用不夠穩(wěn)定的土類，可摻入適當(dāng)數(shù)量的水泥進(jìn)行處理，能提高其強(qiáng)度和承載能力，并增加抗凍和抗水性能。但必須注意到，水泥劑量過(guò)大會(huì)產(chǎn)生收縮裂縫。至于粉碎、拌合與壓實(shí)等。工序也很重要，必須合乎要求。在溝渠襯砌等工程中，對(duì)于很濕的塑性土應(yīng)用水泥進(jìn)行穩(wěn)定，通過(guò)實(shí)踐證明也有顯著效果。

2.3防止翻漿防水工作要做好

從翻漿現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)來(lái)看，水是其發(fā)生的基本誘因也是必要條件，所以說(shuō)防止地面水、地下水或其它水分在凍結(jié)前或凍結(jié)過(guò)程中進(jìn)入路基上部是防止翻漿發(fā)生的首要任務(wù)，也是抑制翻漿的最有效方法。在防水的過(guò)程中，我們應(yīng)該在易發(fā)生翻漿地段可以在路基設(shè)計(jì)和施工中設(shè)計(jì)置隔離層，例如利用土工布等，這是個(gè)長(zhǎng)期的防治，在工程的同時(shí)也要對(duì)當(dāng)時(shí)時(shí)期的溫度進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)控，如果溫度持續(xù)的寒冷我們可以進(jìn)行機(jī)械操作，如果溫度變化較大我們需要在不同的溫度使用不同的材料來(lái)防止翻漿的發(fā)生，同時(shí)需要專門(mén)的工作人員去處理好相關(guān)問(wèn)題。

2.4改善路基結(jié)構(gòu)

石灰土結(jié)構(gòu)層： 石灰土具有一定性的板體性，可使行車(chē)荷載傳至土基上的應(yīng)力分布均勻并逐漸擴(kuò)散減少，石灰土水穩(wěn)定性和冰穩(wěn)定性較好，力學(xué)強(qiáng)度較好。石灰土屬于多孔性材料，對(duì)上基水溫狀況有調(diào)節(jié)作用。石灰土基層中的石灰劑量應(yīng)根據(jù)強(qiáng)度和穩(wěn)定性要求合理選定。上層可采用8%～12%，下層可采用6%～8%，石灰土墊層的劑量可采用 4%～6%。石灰中所含活性氧化物不少于 60%，雜質(zhì)含量不超過(guò)10%，塊石灰占總量 70%，如果低于上述要求可相應(yīng)提高石灰劑量。對(duì)土的要求是采用塑性指數(shù)一般在7～15的粘性土較好，粉性土次之，砂土則不宜使用。不易打碎的粘土和腐殖土不應(yīng)采用，土中草皮、樹(shù)根等雜質(zhì)必須清除。

3.結(jié)束語(yǔ)

在以上這些措施中，工程中應(yīng)首先考慮采用在預(yù)想凍深范圍內(nèi)換填凍脹土的“置換法”，而在凍結(jié)深度較大、交通量比較少或缺少優(yōu)質(zhì)置換材料的情況下，適于采用隔溫法防止凍脹。另外，這種方法還可以部分的應(yīng)用于道路和機(jī)場(chǎng)等通過(guò)交通量較小的路面。穩(wěn)定土處理法則是用于粘性土構(gòu)成的軟弱路基情況，也可與置換法配合使用。

【參考文獻(xiàn)】

[1]劉付豐.道路路面翻漿現(xiàn)象成因分析[J].黑龍江科技信息，2011（04）.