市政道路施工中凍脹翻漿病害及處理技術(shù)

付濤

一、引言

在市政道路建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大的背景下，人們對凍脹翻漿危害的重視程度也在不斷地提升?？傮w來看，這一病害的形成主要與地域性的氣候特點(diǎn)有直接關(guān)系，除此之外也與道路施工中未采取預(yù)防措施，或是后期養(yǎng)護(hù)不到位有一定的關(guān)聯(lián)。因此，在市政道路施工中，應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)采取工程技術(shù)措施，例如施工環(huán)節(jié)做好路基、路槽排水，增加填土的厚度與壓實(shí)度，以及設(shè)立隔溫層、防凍層等，降低甚至是消除可能引發(fā)凍脹翻漿危害的因素，從而保障市政道路的質(zhì)量與安全。

二、市政道路凍脹翻漿的成因分析

凍脹翻漿是指，路基水在冬季受低溫影響，溫度較高的水向溫度較低的土層方向轉(zhuǎn)移，在溫差聚水作用下，水分迅速聚集并逐漸形成聚冰層。水的補(bǔ)給是由地下毛細(xì)作用引起的，使路基表層水分不斷增加，結(jié)冰后土體膨脹增大，形成凍脹。當(dāng)每年春融季節(jié)來臨時(shí)，許多公路路面出現(xiàn)彈簧、網(wǎng)裂、鼓包，甚至冒泥、路面被壓翻等現(xiàn)象。其主要原因?yàn)椋?/p>

1.施工工藝不合理

道路凍脹翻漿病害的發(fā)生，除了直接相關(guān)的氣候條件外，施工過程中采取了不合理的工藝，或是沒有做好低溫凍害的防范措施，也是引發(fā)這類病害的主要原因。例如沒有按照要求修建排水系統(tǒng)，特別是在一些低洼路段，沒有完善排水系統(tǒng)的情況下，未將影響路基填筑的地表水及地下水排出路基范圍，這些低洼位置更容易富集地下水，導(dǎo)致路基地下水位上升，也就有更大概率發(fā)生凍脹翻漿。另外，部分施工單位出于成本控制考慮，沒有設(shè)隔溫層、防凍層，也會(huì)增加凍脹翻漿的發(fā)生概率。

2.土質(zhì)的特殊性

在實(shí)際中，經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)同一段市政道路，有些地方凍脹翻漿危害十分嚴(yán)重，但是也有部分路段完好無損。通過調(diào)查分析，出現(xiàn)這種差異主要與不同路段的土壤類型有關(guān)。在粉質(zhì)土為主的路段，凍脹翻漿的發(fā)生率較高。這是因?yàn)榉圪|(zhì)土內(nèi)部的毛細(xì)管較多，在負(fù)溫度作用下，深層地下水會(huì)沿著毛細(xì)管從地表深層逐漸向淺層移動(dòng)，因此粉質(zhì)土路基更容易發(fā)生凍脹。相反，在一些黏性土為主的路基，則因?yàn)榈叵滤倪w移速度慢，同樣條件下凍脹危害較輕。因此選擇合適的路基填料對減輕凍脹翻漿危害有重大意義。

3.外部因素的影響

市政道路上大噸位及超載車輛過多，也是導(dǎo)致凍脹翻漿病害的一種外部因素。在冬季氣溫較低的情況下，組成路面的瀝青混凝土材料，也會(huì)因?yàn)榈蜏貙?dǎo)致脆性增加，加上路基凍脹導(dǎo)致的不均勻凸起，當(dāng)路面駛過大噸位貨車時(shí)，會(huì)增加路面開裂的概率。另外，市政道路的形式也會(huì)對凍脹翻漿有一定的影響，通過對比發(fā)現(xiàn)，瀝青路面發(fā)生凍脹的概率，要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出普通的混凝土路面。這是因?yàn)闉r青路面的透氣性更差，當(dāng)路基含水量升高時(shí)，部分水分無法通過路面蒸發(fā)，水汽在路基與路面結(jié)合部位堆積，造成含水率升高，更容易發(fā)生凍脹翻漿。

三、市政道路施工中凍脹翻漿病害的處理技術(shù)

1.提高路基填土厚度和壓實(shí)度

適當(dāng)增加路基填土厚度是一種簡單且有效的防凍脹措施。特別是對于以粉質(zhì)土為主的地區(qū)。將原來的粉質(zhì)土挖出，然后采用置換法，將非凍脹材料重新填入路基。增加路基的厚度，可以有效避免地下水在路基表面匯集，降低了路基凍脹的概率。在填入非凍脹材料后，還要使用壓路機(jī)進(jìn)行壓實(shí)。研究發(fā)現(xiàn)路基材料的壓實(shí)效果，與凍脹率成反比，即材料密度越大，則凍脹率越低。這是因?yàn)樵诜磸?fù)碾壓的過程中，路基填料之間的空隙被壓縮，原來可能會(huì)導(dǎo)致地下水上升的毛細(xì)孔被破壞，導(dǎo)致地下水無法順利上升至路基表層，從而達(dá)到防止路基凍脹的效果。

2.做好路基排水，設(shè)置隔離層

通過上文分析我們知道路基含水量多、地下水位高，造成冬季水分結(jié)冰、形成凍塊，是造成凍脹翻漿的主要原因。為此，在道路施工環(huán)節(jié)必須要采取措施將路基含水量控制在一定的水平，避免地下水位的上升，或是產(chǎn)生積水等情況?？梢栽诘缆穬蓚?cè)設(shè)置排水溝，或是一定深度的排水井，將多余的積水、升高的地下水等，及時(shí)排除，避免對路基造成影響。還可以設(shè)置隔離層，主要有以下兩類：（1）透水性隔離層。用碎石、礫石或粗砂等做成，其厚度一般為10～20cm；隔離層底部應(yīng)高出地面水20cm以上，并向路基兩側(cè)做成3%的橫坡。（2）不透水隔離層。所用材料：8%～10%的瀝青土或6%～8%的瀝青砂，厚度2.5～3.0cm；瀝青或柏油可采取直接噴撒的方式，厚度為1.5～2.0cm。

3.加設(shè)防凍層和隔溫層

防凍層的組成材料主要有砂礫、礦渣等，將其均勻攤鋪在路基表面。在攤鋪厚度的設(shè)計(jì)上，可以根據(jù)《路基設(shè)計(jì)規(guī)范》中的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和計(jì)算公式進(jìn)行具體確定。防凍層能夠發(fā)揮一定的緩沖作用，因?yàn)槁坊鶅雒浭遣痪鶆虻?，在路基與路面之間增加防凍層，即便是路基因?yàn)閮雒洶l(fā)生了不均勻的膨大現(xiàn)象，因?yàn)橛辛朔纼鰧右膊粫?huì)對路面造成顯著的影響，避免了路面開裂等問題的發(fā)生。隔溫層與防凍層的原理類似，但是材料組成上不同，像普通的市政道路可以用泥炭、木屑作為隔溫層，而高等級公路則使用苯乙烯海綿塑料混凝土等新型材料。

四、市政道路施工中凍脹翻漿病害的預(yù)防措施

1.做好前期調(diào)查，科學(xué)設(shè)置施工方案

根據(jù)上文的凍脹翻漿原因分析可以發(fā)現(xiàn)，除了氣候因素的影響外，像道路沿線的土質(zhì)成分、地下水位的高低等，也都是影響凍脹翻漿發(fā)生概率的重要因素。為此，施工單位需要提前做好市政道路沿線的地質(zhì)勘查工作。例如有些路段地勢較低，容易出現(xiàn)積水或是地下水富集，就必須要制定詳細(xì)的排水方案，并在施工環(huán)節(jié)設(shè)置排水溝，或是開挖排水井，防止因?yàn)榈叵滤畢R集、水位升高導(dǎo)致路基凍脹翻漿。在季節(jié)性凍土地區(qū)，路堤填筑高度小于1.5米的零填路段，采用砂礫石對路床部分進(jìn)行換填，下設(shè)土工合成材料、碎礫石墊層進(jìn)行排水，設(shè)置橫向滲溝將地下水排出路基；對于填筑高度高于1.5米的路段，于原地面鋪設(shè)砂礫石墊層，以加強(qiáng)地表排水減少毛細(xì)水上升，墊層以上宜選用粗顆粒類土填筑；對于挖方路段，路床同零填路基一致，做好路基排水及地下水處理。另外，道路施工方案應(yīng)當(dāng)兼顧質(zhì)量與成本，既要取得理想的防凍脹效果，又要注意工程成本控制。

2.做好全面養(yǎng)護(hù)，降低病害發(fā)生率

從凍脹翻漿病害的形成機(jī)理上來看，秋季路基土壤水分含量升高、冬季水分結(jié)冰凍脹、春季回暖凍土融化、夏季水分蒸發(fā)下滲，形成了一個(gè)循環(huán)的狀態(tài)。因此，無論是市政道路施工還是后期投入使用后，都要做好養(yǎng)護(hù)工作，且必須是一年四季全過程的養(yǎng)護(hù)。當(dāng)然，不同季節(jié)養(yǎng)護(hù)工作的內(nèi)容有很大差異，以夏、冬季養(yǎng)護(hù)為例：夏季：（1）挖除路基。將路基翻漿的土和稀泥挖出，換填40～50cm厚的砂勝土或碎(礫)石，分層壓實(shí)后重鋪路面。嚴(yán)重翻漿部分，軟土全部挖除，填入水穩(wěn)性良好的砂礫料，并分層壓實(shí)。（2）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、無堆積物等，盡快排除表面積水。（3）換鋪粒料。挖除翻漿路段的稀泥，換填碎石、磚塊或爐渣等粒料，整平后通車碾壓。（4）設(shè)置砂樁。當(dāng)路基翻漿時(shí)，可在行車道部位開挖圓形或矩形的滲水井。當(dāng)滲水停止后，即可填入粗砂或碎(礫)石，以形成砂樁等。冬季：（1）除雪工作應(yīng)從降雪或暴風(fēng)雪開始就同時(shí)開始進(jìn)行，并把清除的雪拋擲到下風(fēng)路堤之外，防止雪水侵入路基。（2）采用稀漿封層工藝，預(yù)防路面破壞。（3）采用微表處對輕微傷害進(jìn)行處理，防止病害擴(kuò)大。

五、結(jié)語

道路凍脹翻漿不僅破壞路面、縮短道路壽命，而且還會(huì)影響人們的出行安全，必須要引起重視，并做好源頭防控措施。不同地區(qū)的道路凍脹翻漿成因存在很大差別，排除氣候因素外，施工工藝也是重要因素。為此，施工單位應(yīng)當(dāng)提前做好調(diào)查與設(shè)計(jì)，并在施工過程中采取必要的處理措施，例如使用非凍脹填料做路基，做好路基排水系統(tǒng)的施工等，預(yù)防凍脹翻漿的發(fā)生，切實(shí)保障市政道路建設(shè)質(zhì)量和使用效果。