道路的翻漿成因與處理

蔡秀斌,呂宏韜

(齊齊哈爾市公路管理處)

1 翻漿現(xiàn)象發(fā)生的過程

齊齊哈爾市(以下簡稱我市)地處平原地帶,地下水位高,排水不暢,特別是土質(zhì)情況表層為粉性土,下層為透水性差的粘性土地段較多,并且年凍結(jié)時間長,初凍時冷暖交替,促使了負溫作用下的水分聚流,翻漿道路段在同季節(jié)有著不同的變化過程。

秋季是路基水分聚積時期,秋季雨水增多地面水分下滲,地下水位升高,使路基含水量增多甚至達到超飽和狀態(tài),這是發(fā)生翻漿現(xiàn)象的先決條件。

冬季氣溫下降,路基上層土體開始凍結(jié),路基下部土體溫度仍然較高,水分在土體內(nèi)由溫度高處往溫度較低處移動,使路基上層土體水分增多并隨著溫度降低凍結(jié)成冰,路面發(fā)生凍脹或隆起現(xiàn)象。

春季氣溫逐漸回升,路基上層的土體首先融化,下層土體尚未解凍,水分滲透不下去,使土基強度很快降低以至失去承載能力,在行車作用下出現(xiàn)翻漿現(xiàn)象。齊齊哈爾市文化大街地處市區(qū)西北部地勢比較低洼,改建以前路基被水常年浸泡,土基含水量過大致使文化大街常發(fā)生翻漿現(xiàn)象。

2 影響道路翻漿的主要因素

(1)土質(zhì)。粉性土是易發(fā)生翻漿的土質(zhì),這種土的毛細水上升較高且快,在負溫作用下水分聚流嚴重,土體強度降低快,失去穩(wěn)定性;粘性土毛細水上升雖高,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發(fā)生翻漿。在整治文化路翻漿現(xiàn)象時采取了換土的形式。

(2)溫度。一定的凍結(jié)深度和冷量是形成翻漿的重要條件。在同樣的凍結(jié)深度和冷量的條件下,冬季負溫作用的特點和化凍結(jié)速度的快、慢對形成翻漿的影響也很大。我市初凍溫度較暖,且冷暖交替出現(xiàn),溫度在 0～5℃之間停留時間較長,凍結(jié)線長期停留在路面下較淺處。大量的水分聚流到路面很近的地方,很容易發(fā)生翻漿現(xiàn)象。反之,如果冬季一開始就很冷,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。除此以外春季氣溫的變化特點和化凍速度對翻漿也有影響,如果春季化凍快天氣驟暖土基急速融化則會加重翻漿的程度。

(3)水分。翻漿過程就是水分在土基中轉(zhuǎn)移、變化的過程。在地勢低洼路基附近的地表水及淺的地下水能提供充足的水源,這是該地區(qū)形成翻漿的重要條件,加之秋雨過多,土基含量加大,地下水位增高,所以會形成翻漿現(xiàn)象。

(4)路面結(jié)構(gòu)。翻漿現(xiàn)象和路面結(jié)構(gòu)是有緊密關系的,路面結(jié)構(gòu)對翻漿有一定的影響,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,使路基強度降低,在行車荷載的作用下就會出現(xiàn)嚴重的翻漿現(xiàn)象。

(5)行車荷載。道路的翻漿現(xiàn)象是通過行車荷裁的作用形成暴露出來的,當其他條件相同時在翻漿季節(jié)和翻漿路段上交通量越大、車輛越重,翻漿也會越多越嚴重。

3 防治翻漿病害的一般原則

(1)防止地面水、地下水或其他水分在凍結(jié)前或凍結(jié)過程中進入路基上部,在易發(fā)生翻漿地段可以在路基設計和施工中設計置隔離層,例如利用土工布等,做好路基排水,提高路基等方法。

(2)在化凍時可以將聚冰層中的水分及時排除或暫時蓄積在滲水性好的路面結(jié)構(gòu)層中,可以采取設置排水溝或蓄水砂(礫)墊層等方法處理。

(3)提高路面強度和整體性,改善土基結(jié)構(gòu)?？梢圆捎盟€(wěn)定性和冰凍穩(wěn)定以及隔濕性好的石灰土、煤渣石灰土等結(jié)構(gòu)層的措施來防治。

4 防治翻漿的工程措施

4.1 做好路基排水,提高路基高度

這種方法可以防止地面水或地下水浸入路基,保證路基干燥。減少凍結(jié)時水分聚流的來源,增大聚流途徑。這種措施效果顯著簡便易行也比較經(jīng)濟。

4.2 換土

我市地區(qū)地下水位高,表層多為粉性土質(zhì),針對這種特性在修筑道路時,采用水穩(wěn)定性好、冰凍穩(wěn)定性好、強度高的粗顆料土換填路基上部,可以提高強度和穩(wěn)定性。

4.3 改善路基結(jié)構(gòu)常用石灰土、煤渣石灰土

(1)石灰土結(jié)構(gòu)層：①石灰土防治翻漿的作用。石灰土具有一定的板體性,可使行車荷載傳至土基上的應力分布均勻并逐漸擴散減少,石灰土水穩(wěn)定性和冰穩(wěn)定性較好,力學強度較好。石灰土屬于多孔性材料,對上基水溫狀況有調(diào)節(jié)作用。②石灰土劑量的要求。石灰土基層中的石灰劑量應根據(jù)強度和穩(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 10%,塊石灰占總量 70%,如果低于上述要求可相應提高石灰劑量。

對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采用,土中草皮、樹根等雜質(zhì)必須清除。

(2)煤渣石灰土結(jié)構(gòu)層：灰土結(jié)構(gòu)層防治翻漿的作用與石灰土結(jié)構(gòu)層防治翻漿的作用大致相同,但水穩(wěn)定性則比石灰土好。煤渣石灰土的重量配比石灰∶土∶煤渣為 8～10∶37～20∶55～70。用煤渣石灰做基層時,煤渣石灰劑量用高限,做墊層時用低限,煤渣石灰土結(jié)構(gòu)層厚度一般不小于15cm。

(3)防凍層：防凍層材料要求冰穩(wěn)定性良好,在潮濕狀態(tài)下凍結(jié)時也不產(chǎn)生明顯凍脹,除路面面層外,還可采用煤渣、加固土、礫石和銅砂等材料。

5 防治道路翻漿常用的路面、路基結(jié)構(gòu)形式

(1)面層、石灰土或煤渣石灰土。

(2)面層、煤渣石灰土或石灰土、石灰土砂、煤渣石灰土。

(3)面層、石灰土或煤渣石灰土、舊路。

(4)面層、碎石或瀝青碎石、煤渣石灰土或石灰土、石灰土砂、煤渣石灰土。

適用于一般情況,石灰土起到承重和防治翻漿的作用。

適用于水文地質(zhì)條件差的地段,如凍前地下水位較高但提高路基有因難,則可用砂、石灰土或煤渣石灰土做墊層。

用于防治舊路翻漿或改建道路,還可用于高級路面。

翻槳現(xiàn)象是道路的病害之一,并且發(fā)生的頻率范圍都很大,掌握了翻漿的原因,對每項道路工程從設計到施工都依據(jù)科學,運用正確可行的方法進行設計和施工?？紤]路線經(jīng)過地段的土質(zhì)、水文及地質(zhì)等情況,考慮該地區(qū)的氣候、溫度、地質(zhì)、地理等情況,在施工過程中講求科學施工方法,做到統(tǒng)籌管理、合理設計、科學施工,只有這樣,翻漿現(xiàn)象才能夠根除,從而減少道路病害,加速我市道路建設的發(fā)展。