道路翻漿的原因與防治策略研究

魏迎賓

(河南理工大學　土木工程學院,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

(河南理工大學土木工程學院,河南焦作454003)

[摘要]由于雨水侵入而造成的基層翻漿,隨著時間的推移,瀝青路面會出現坑洞、網裂、沉陷等一系列損壞現象,同時會加劇水的侵入,最終導致路面行車舒適性和安全性降低、養護成本增加、路面使用壽命縮短。

[關鍵詞]道路翻漿；道路養護；道路安全

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

1翻漿發生的機理

翻漿的過程,主要發生在季節性冰凍地區，集中在夏秋之交或秋季。由于降水下滲使地下水位升高,進入冬季,當路基表面開始結冰時,土孔隙內的自由水首先開始結凍,形成冰晶體,當溫度繼續下降時,與冰晶體接觸的弱結合水被吸引至冰晶體上凍結,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,當水源供給充足時,發生連續移動,就使路基上大量聚冰,形成聚冰層,如果聚冰層過厚,路基中水分凍結后體積膨脹,如超過孔隙所能容納的數量,就要引起路基冰脹,嚴重時造成路面隆起開裂。春季氣溫回升,路面結構層及路基開始化凍,由于路面結構層的吸熱和導溫性較強,使結構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排出,使路基上部處于過濕狀態,當溫度繼續升高,融化至聚冰層時,路基溫度更大,有時甚至超過液限,這樣路基化凍過程中的強度顯著降低,以致喪失承重能力,在行車作用下發生鼓包、開裂、冒漿等狀況,路面大量破壞,形成翻漿。

2影響翻漿發生的因素

2.1土質

粉性土易發生翻漿,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,土體強度下降快,失去穩定性；黏性土毛細水上升雖快,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發生翻漿。

2.2溫度

一定的凍結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,溫度為0～5℃時停留時間較長,凍結線長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,容易發生翻漿現象。反之,如果冬季一開始就很冷,凍結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翻漿現象。春季化凍快，天氣驟暖，土基急速融化會加重翻漿的程度。

2.3水分

翻漿過程就是水分在土基中轉移、變化的過程。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。加之若雨水過多,土基含量加大,地下水位增高,所以會形成翻漿現象。

2.4路面結構

翻漿現象和路面結構是有緊密關系的。路面結構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,因該路面結構透氣性差,路基中的水分不能通暢地從表面蒸發出來,使路基強度降低,在行車荷載的作用下就會出現嚴重的翻漿現象。

2.5行車荷載

道路的翻漿現象是通過行車荷裁的作用暴露出來的,當其他條件相同時在翻漿季節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路面翻漿防治措施

3.1做好路基排水,適當提高路基高度

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,防止在凍結過程中路基因水分聚冰而失穩,適當加高路基是一種比較經濟易行的常見措施。

3.2增加路基填土高度

在路基設計時,應使其滿足一定的填土高度,使其保持在干燥或中濕狀態,當路基填土高度較低,地下水位較高時,凍結過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便易行的措施,同時路基填土高度提高,水分向路基表面遷移的距離就顯著增長,大部分水在遷移到路基表面之前就能凍結,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鋪設隔離層

可以在路基一定深度范圍內鋪設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管水上升進入路基上部,以保持路基上部始終處于干燥狀態,防止道路翻漿的發生。

3.4更換路面結構層

路面結構層的種類對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,能隔斷毛細管水的上升,化凍時不僅能夠蓄水，也可以作為排水通道進行排水,減少路基的積水。不僅如此,砂礫墊層在凍融過程中體積變化小,可減小路面的凍脹和沉陷,而且砂礫墊層具有一定的強度,可以作為應力擴散層,能夠將路面傳來的荷載進一步擴散,從而減小路基的應力和應變,減少路面荷載對道路路基的損害。

3.5添加化學外加劑來處理道路翻漿

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

3.6優化路線設計

在施工前期路線的選線過程中,應調查路線沿線的地質、水文及氣候等情況,盡量避免翻漿等地質不良的路段。并且路線走向應盡量與當地冬季主導風向平行,防止降雪和風吹雪在路基兩側堆積。此外,還可設置緩邊坡的流線型斷面來防止翻漿的發生。

4道路日常養護

4.1秋季養護

秋季養護的主要工作是排水,盡量防止水分進入路基。路面經常處于潮濕狀態,使路基發軟開始翻漿,應及時在路肩上開挖橫溝,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。路面坑洼嚴重地段,除設置橫溝外,還應順路面邊緣修縱向小盲溝或滲水井。

4.2冬季養護

冬季養護的主要工作是防雪、除雪和防冰。

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

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

4.3春季養護

養護的主要工作是搶防。一是在交通量較小、重車通過不多的公路上,可用木料、樹枝等維持通車,翻漿停止,路基漸趨穩定后,應及時拆除柴排,恢復路基原狀。二是在翻漿嚴重路段,應控制重型車輛通過或令車輛繞道行駛。

4.4夏季養護

養護主要工作是修復翻漿破壞的路基、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,分層壓實鋪設路面。二是排除路表積水,及時修補路面溝槽和路肩坑洼使其平整。三是換鋪粒料。四是設置砂樁,可在行車道部位開挖圓形或矩形的滲水井,將井內的水掏出并加深,當滲水停止后,即填入粗砂或碎(礫)石,以形成砂樁。

5結論

道路翻漿是高速公路的主要病害之一,發生頻率相當大,對道路質量造成嚴重影響。一旦發生翻漿現象,將會給道路帶來嚴重的損害,甚至帶來行車安全問題。在具體工作中,要因地制宜,針對不同的地區或條件,根據翻漿產生的原因,選擇適當的處治措施,從源頭上杜絕翻漿現象的發生。

參考文獻:

[1]胡厚田,白志勇,等.土木工程地質[M].2版.北京:高等教育出版社,2009.

[2]趙樹德,廖紅建,等.土力學[M].2版.北京:高等教育出版社,2010.

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