道路翻漿的原因與防治策略研究

魏迎賓

(河南理工大學(xué)　土木工程學(xué)院,河南　焦作　454003)

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道路翻漿的原因與防治策略研究

魏迎賓

(河南理工大學(xué)土木工程學(xué)院,河南焦作454003)

[摘要]由于雨水侵入而造成的基層翻漿,隨著時(shí)間的推移,瀝青路面會(huì)出現(xiàn)坑洞、網(wǎng)裂、沉陷等一系列損壞現(xiàn)象,同時(shí)會(huì)加劇水的侵入,最終導(dǎo)致路面行車(chē)舒適性和安全性降低、養(yǎng)護(hù)成本增加、路面使用壽命縮短。

[關(guān)鍵詞]道路翻漿；道路養(yǎng)護(hù)；道路安全

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2016.28.099

1翻漿發(fā)生的機(jī)理

翻漿的過(guò)程,主要發(fā)生在季節(jié)性冰凍地區(qū)，集中在夏秋之交或秋季。由于降水下滲使地下水位升高,進(jìn)入冬季,當(dāng)路基表面開(kāi)始結(jié)冰時(shí),土孔隙內(nèi)的自由水首先開(kāi)始結(jié)凍,形成冰晶體,當(dāng)溫度繼續(xù)下降時(shí),與冰晶體接觸的弱結(jié)合水被吸引至冰晶體上凍結(jié),于是與冰晶體接觸處土粒上的水膜變薄,由于水分子的吸引作用,路基下溫度高處的水分不斷向上移動(dòng),當(dāng)水源供給充足時(shí),發(fā)生連續(xù)移動(dòng),就使路基上大量聚冰,形成聚冰層,如果聚冰層過(guò)厚,路基中水分凍結(jié)后體積膨脹,如超過(guò)孔隙所能容納的數(shù)量,就要引起路基冰脹,嚴(yán)重時(shí)造成路面隆起開(kāi)裂。春季氣溫回升,路面結(jié)構(gòu)層及路基開(kāi)始化凍,由于路面結(jié)構(gòu)層的吸熱和導(dǎo)溫性較強(qiáng),使結(jié)構(gòu)層本身及路基上面的土層融化,因而冰凍層上融化水分不能向下或兩側(cè)排出,使路基上部處于過(guò)濕狀態(tài),當(dāng)溫度繼續(xù)升高,融化至聚冰層時(shí),路基溫度更大,有時(shí)甚至超過(guò)液限,這樣路基化凍過(guò)程中的強(qiáng)度顯著降低,以致喪失承重能力,在行車(chē)作用下發(fā)生鼓包、開(kāi)裂、冒漿等狀況,路面大量破壞,形成翻漿。

2影響翻漿發(fā)生的因素

2.1土質(zhì)

粉性土易發(fā)生翻漿,這種土的毛細(xì)水上升較高且快,在負(fù)溫作用下水分聚流嚴(yán)重,土體強(qiáng)度下降快,失去穩(wěn)定性；黏性土毛細(xì)水上升雖快,但速度慢,只有水源充足情況下,才能形成翻漿；砂性土在一般情況下不會(huì)發(fā)生翻漿。

2.2溫度

一定的凍結(jié)深度和冷量是形成翻漿的重要條件。初冬溫度較暖,且冷暖交替出現(xiàn),溫度為0～5℃時(shí)停留時(shí)間較長(zhǎng),凍結(jié)線長(zhǎng)期停留在路面下較淺處。大量的水分聚流到離路面很近的地方,容易發(fā)生翻漿現(xiàn)象。反之,如果冬季一開(kāi)始就很冷,凍結(jié)線很快下降到距離路面較深的地方,土基上部聚冰少就不易出現(xiàn)翻漿現(xiàn)象。春季化凍快，天氣驟暖，土基急速融化會(huì)加重翻漿的程度。

2.3水分

翻漿過(guò)程就是水分在土基中轉(zhuǎn)移、變化的過(guò)程。地勢(shì)低洼路基附近的地表水及淺的地下水能提供充足的水源。加之若雨水過(guò)多,土基含量加大,地下水位增高,所以會(huì)形成翻漿現(xiàn)象。

2.4路面結(jié)構(gòu)

翻漿現(xiàn)象和路面結(jié)構(gòu)是有緊密關(guān)系的。路面結(jié)構(gòu)對(duì)翻漿有一定的影響。如果在比較潮濕的土基上鋪筑黑色路面,因該路面結(jié)構(gòu)透氣性差,路基中的水分不能通暢地從表面蒸發(fā)出來(lái),使路基強(qiáng)度降低,在行車(chē)荷載的作用下就會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的翻漿現(xiàn)象。

2.5行車(chē)荷載

道路的翻漿現(xiàn)象是通過(guò)行車(chē)荷裁的作用暴露出來(lái)的,當(dāng)其他條件相同時(shí)在翻漿季節(jié)和翻漿路段上交通量越大、車(chē)輛越重,翻漿也會(huì)越多、越嚴(yán)重。

3路面翻漿防治措施

3.1做好路基排水,適當(dāng)提高路基高度

在取土方便的路段,宜用透水性良好的土填筑路基,這樣可以增大路基邊緣至地下水或地面水位間的距離,保持路基上部土層的干燥,防止在凍結(jié)過(guò)程中路基因水分聚冰而失穩(wěn),適當(dāng)加高路基是一種比較經(jīng)濟(jì)易行的常見(jiàn)措施。

3.2增加路基填土高度

在路基設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)使其滿足一定的填土高度,使其保持在干燥或中濕狀態(tài),當(dāng)路基填土高度較低,地下水位較高時(shí),凍結(jié)過(guò)程中水分的供給就越充分,遷移的水量就越多,這樣引起道路翻漿的可能性就越大,因此提高路基的填土高度是一種簡(jiǎn)便易行的措施,同時(shí)路基填土高度提高,水分向路基表面遷移的距離就顯著增長(zhǎng),大部分水在遷移到路基表面之前就能凍結(jié),這樣也可以大大減少路基表面的聚冰層厚度,從而減少其融化后的含水量,降低道路翻漿的程度。

3.3鋪設(shè)隔離層

可以在路基一定深度范圍內(nèi)鋪設(shè)透水型或不透水型的隔離層,透水型的隔離層常用的材料有碎石、礫石、粗砂、無(wú)紡布等材料；而非透水隔離層目前常用的材料有瀝青土、瀝青材料,以及一些塑料薄膜等,兩者的目的都是隔斷毛細(xì)管水上升進(jìn)入路基上部,以保持路基上部始終處于干燥狀態(tài),防止道路翻漿的發(fā)生。

3.4更換路面結(jié)構(gòu)層

路面結(jié)構(gòu)層的種類對(duì)道路的翻漿也存在較大影響,在容易引起翻漿的道路地段,其墊層可以用砂礫、粗砂或中砂鋪成砂礫墊層,具有較大的空隙,能隔斷毛細(xì)管水的上升,化凍時(shí)不僅能夠蓄水，也可以作為排水通道進(jìn)行排水,減少路基的積水。不僅如此,砂礫墊層在凍融過(guò)程中體積變化小,可減小路面的凍脹和沉陷,而且砂礫墊層具有一定的強(qiáng)度,可以作為應(yīng)力擴(kuò)散層,能夠?qū)⒙访鎮(zhèn)鱽?lái)的荷載進(jìn)一步擴(kuò)散,從而減小路基的應(yīng)力和應(yīng)變,減少路面荷載對(duì)道路路基的損害。

3.5添加化學(xué)外加劑來(lái)處理道路翻漿

通常在處置道路翻漿的過(guò)程中,可以采用化學(xué)固化劑進(jìn)行處理,向土中添加一些化學(xué)固化材料,用來(lái)吸收土中的水,由于膠結(jié)作用使土顆粒緊密膠結(jié)在一起,形成具有一定強(qiáng)度且致密性的混合土體,降低道路翻漿發(fā)生的可能性,常用的固化劑有水泥、石灰等,隨著高分子化學(xué)的發(fā)展,各種復(fù)合材料、混合材料、化合材料、聚合物材料等新材料也陸續(xù)應(yīng)用到土工工程中,這給土體加固提供了極好的發(fā)展前景。

3.6優(yōu)化路線設(shè)計(jì)

在施工前期路線的選線過(guò)程中,應(yīng)調(diào)查路線沿線的地質(zhì)、水文及氣候等情況,盡量避免翻漿等地質(zhì)不良的路段。并且路線走向應(yīng)盡量與當(dāng)?shù)囟局鲗?dǎo)風(fēng)向平行,防止降雪和風(fēng)吹雪在路基兩側(cè)堆積。此外,還可設(shè)置緩邊坡的流線型斷面來(lái)防止翻漿的發(fā)生。

4道路日常養(yǎng)護(hù)

4.1秋季養(yǎng)護(hù)

秋季養(yǎng)護(hù)的主要工作是排水,盡量防止水分進(jìn)入路基。路面經(jīng)常處于潮濕狀態(tài),使路基發(fā)軟開(kāi)始翻漿,應(yīng)及時(shí)在路肩上開(kāi)挖橫溝,排除表面積水,溝寬30～40cm,間距5m左右,溝深至路面基層以下,高于邊溝底。路面坑洼嚴(yán)重地段,除設(shè)置橫溝外,還應(yīng)順路面邊緣修縱向小盲溝或滲水井。

4.2冬季養(yǎng)護(hù)

冬季養(yǎng)護(hù)的主要工作是防雪、除雪和防冰。

防雪:在積雪輕微或較多的路段,可以采用不同材質(zhì)柵欄臨時(shí)性防雪；在積雪較嚴(yán)重地段,還可設(shè)置防雪棚、溜雪槽、防雪走廊等。

防冰：采取的最簡(jiǎn)單的臨時(shí)辦法是在冰面上撒雪,較好的辦法是在結(jié)冰的路上撒鋪一層砂、爐渣、礦渣、小礫石或碎石、石屑等。

4.3春季養(yǎng)護(hù)

養(yǎng)護(hù)的主要工作是搶防。一是在交通量較小、重車(chē)通過(guò)不多的公路上,可用木料、樹(shù)枝等維持通車(chē),翻漿停止,路基漸趨穩(wěn)定后,應(yīng)及時(shí)拆除柴排,恢復(fù)路基原狀。二是在翻漿嚴(yán)重路段,應(yīng)控制重型車(chē)輛通過(guò)或令車(chē)輛繞道行駛。

4.4夏季養(yǎng)護(hù)

養(yǎng)護(hù)主要工作是修復(fù)翻漿破壞的路基、路面,采取根治翻漿的措施。一是挖換土壤,換填砂性土或碎(礫)石,分層壓實(shí)鋪設(shè)路面。二是排除路表積水,及時(shí)修補(bǔ)路面溝槽和路肩坑洼使其平整。三是換鋪粒料。四是設(shè)置砂樁,可在行車(chē)道部位開(kāi)挖圓形或矩形的滲水井,將井內(nèi)的水掏出并加深,當(dāng)滲水停止后,即填入粗砂或碎(礫)石,以形成砂樁。

5結(jié)論

道路翻漿是高速公路的主要病害之一,發(fā)生頻率相當(dāng)大,對(duì)道路質(zhì)量造成嚴(yán)重影響。一旦發(fā)生翻漿現(xiàn)象,將會(huì)給道路帶來(lái)嚴(yán)重的損害,甚至帶來(lái)行車(chē)安全問(wèn)題。在具體工作中,要因地制宜,針對(duì)不同的地區(qū)或條件,根據(jù)翻漿產(chǎn)生的原因,選擇適當(dāng)?shù)奶幹未胧?從源頭上杜絕翻漿現(xiàn)象的發(fā)生。

參考文獻(xiàn):

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[2]趙樹(shù)德,廖紅建,等.土力學(xué)[M].2版.北京:高等教育出版社,2010.

[作者簡(jiǎn)介]魏迎賓(1994—),男,漢族,河南衛(wèi)輝人,本科生在讀。研究方向：道路與橋梁工程技術(shù)。