公路路基翻漿原因分析及預(yù)防方法研究

尹思琪

（廣東省建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，廣東 廣州 510000）

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，公路交通逐步進(jìn)入了蓬勃發(fā)展的高速階段。然而，隨著交通量和重型車輛的不斷增長，公路路基病害問題也日益嚴(yán)重，逐漸成為困擾廣大從業(yè)人員的心頭問題。結(jié)合當(dāng)前公路運(yùn)營的實(shí)際現(xiàn)狀，翻漿是公路路基中常見的工程病害之一，當(dāng)公路翻漿問題出現(xiàn)之后，如果處理不及時(shí)，則會(huì)縮短公路的使用壽命，同時(shí)引發(fā)相應(yīng)的安全隱患等問題。本文系統(tǒng)地論述了公路路基翻漿病害的成因、影響因素及預(yù)防措施，以期延長公路路基的使用壽命，為相關(guān)從業(yè)人員提供實(shí)踐參考，對今后相關(guān)工作開展及提高路基翻漿處理水平具有重要意義。

1 公路路基翻漿的原因分析

翻漿是公路路基的常見病害之一，翻漿不僅會(huì)損壞路面，影響駕駛的舒適性，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成交通中斷，危害國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人民財(cái)產(chǎn)安全。影響公路路基翻漿的因素主要包括水、土壤質(zhì)量、水文和氣候、行車荷載、設(shè)計(jì)和施工、路面管理等，其中土質(zhì)、溫度和水是形成翻漿的3 個(gè)自然因素，水是公路路基翻漿形成的關(guān)鍵因素。

水主要通過兩種途徑進(jìn)入路基，一種是地表水通過路基表面不斷滲入，另一種是地下水在路基土質(zhì)不佳、土壤之間孔隙很小的狀態(tài)下，通過毛細(xì)水上升，在溫度差的作用下聚流，提高路基土壤的含水量。當(dāng)路基的含水量增大時(shí)，由于路基土體自重的增加和土體內(nèi)部摩阻力的減小，公路路面的強(qiáng)度降低。在行車荷載作用下，路基濕軟，形成“彈簧”狀態(tài)，路面逐漸變得不平，在行駛帶上形成車轍，路面裂縫上出現(xiàn)濕痕，泥漿被擠壓到路面形成翻漿。

結(jié)合以往經(jīng)驗(yàn)，一般來說，根據(jù)公路的破壞程度，公路路基翻漿病害可分為輕、中、重三種類型。

2 公路路基翻漿的主要影響因素

根據(jù)路基翻漿的相關(guān)數(shù)據(jù)，總結(jié)出影響公路路基翻漿的主要因素包括：水、土壤質(zhì)量、水文和氣候、行車荷載、設(shè)計(jì)和施工、路面管理等因素，如圖1所示。

圖1 路基翻漿原因分析魚骨圖

2.1 水造成的路基翻漿問題

影響公路路基翻漿的最基本因素是水，翻漿過程就是路基中水分的移動(dòng)和變化過程。地下水的滲入、地下水位的提高和路基含水量的增加是形成翻漿的前提和影響因素。

其一，受地表水影響。地表水一般指季節(jié)性積水，包括路基和路面排水不良引起的路邊積水或公路區(qū)域積水。如果路基長時(shí)間浸水，地表水會(huì)逐漸滲入路基土壤，路基填料的含水量過高或飽和，導(dǎo)致路基強(qiáng)度顯著降低，甚至形成流塑狀，從而導(dǎo)致路基翻漿。

其二，受地下水影響。我國地域遼闊，受地形、地物等因素限制較多，公路部分路段的路基不可避免會(huì)修建于低洼地帶。公路不同于其他工程，一般需修建于地表外一定高度。受到地下水位較高、上層滯水、層間裂隙水、地下潛水及排水管道漏水等不利因素影響，導(dǎo)致路基的含水量過大，達(dá)到飽和狀態(tài)，造成路基強(qiáng)度降低。在行車荷載的長久影響下，公路逐漸出現(xiàn)彈簧、沉陷、翻漿。

2.2 土質(zhì)較差造成的路基翻漿問題

不同地區(qū)路基施工的土體條件存在差異，根據(jù)成分不同土質(zhì)分為黏性土、粉質(zhì)土及砂性土三類。然而土壤質(zhì)量對于公路路基翻漿的影響不盡相同，土壤質(zhì)量的好壞可以決定是否會(huì)發(fā)生積水，影響翻漿的嚴(yán)重性。

最容易翻漿的土質(zhì)是粉質(zhì)土，雖然粉質(zhì)土在分布過程中密度比較大，但是在毛細(xì)作用的影響之下，會(huì)導(dǎo)致地下水位上升，粉質(zhì)土中的水分逐漸增加。當(dāng)溫度升高時(shí)，粉質(zhì)土中的毛細(xì)水就會(huì)出現(xiàn)流速加快的情況，導(dǎo)致流動(dòng)，形成聚流，直接影響路基的土質(zhì)，使路基本身的強(qiáng)度降低，最終導(dǎo)致翻漿的問題。雖然黏性土的毛細(xì)水升得很高，但上升速度很慢。因此，只有當(dāng)供水充足且土壤基礎(chǔ)的凍結(jié)速度較慢時(shí)，才會(huì)形成嚴(yán)重的翻漿。一般情況下，沙質(zhì)土不會(huì)出現(xiàn)翻漿情況，在凍結(jié)過程中，水分聚流現(xiàn)象很輕。

2.3 行車荷載造成的路基翻漿問題

近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，物流等運(yùn)輸業(yè)發(fā)展迅速，交通量大幅度增加，車輛超載的數(shù)量也顯著增加。結(jié)合以往的經(jīng)驗(yàn)，公路的車流量、車的載重大小，對于公路的影響非常大。除上述因素外，公路交通負(fù)荷也是引起路基翻漿的重要因素之一。在同等條件下，公路的交通量越大，車輛負(fù)載越大，剎車次數(shù)越多，公路路基的壓力就越大。水分在毛細(xì)與溫差的共同作用下，翻漿就越多、越嚴(yán)重。當(dāng)發(fā)現(xiàn)路基翻漿有發(fā)展趨勢時(shí)，要及時(shí)控制公路交通，盡量減少交通量，并采取搶修措施。同時(shí)，相關(guān)部門應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)對公路交通車輛超載的檢查，加大處罰力度，以延長公路路基的使用壽命。

2.4 水文氣候造成的路基翻漿問題

我國地域遼闊，氣候多變，特別是我國北方季節(jié)性凍土地區(qū)，在地下水位較高或地表排水不暢，路基填料是粉質(zhì)土的情況下：冬季水分聚集，引起路基凍脹；春融時(shí)，晝夜溫差較大，土壤解凍在由淺到深的發(fā)展過程中，路基的凍融現(xiàn)象交替出現(xiàn)，含水量較大的路基形成水晶水，路基也因含水量偏大而出現(xiàn)濕軟、“彈簧”狀態(tài)。在行駛荷載的作用下，路面不平，在行駛帶處形成車轍，泥漿擠到路面，形成路基翻漿。此外，在秋季多雨、冬季溫暖、春季多雨等情況下，會(huì)促進(jìn)公路路基翻漿的發(fā)生。

2.5 施工不當(dāng)造成的路基翻漿問題

路基直接承受車輛行駛帶來的荷載，因此公路施工質(zhì)量對路基翻漿問題也是一個(gè)重要的影響因素。高質(zhì)量的施工將打造高標(biāo)準(zhǔn)的公路，在一定程度上可以避免公路路基的翻漿問題。

在施工中，造成路基翻漿的原因：一是施工單位往往由于沒有對路基壓實(shí)度進(jìn)行有效分析，在壓實(shí)處理過程中，依據(jù)之前的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行公路路基施工，導(dǎo)致路基整體的壓實(shí)度無法滿足質(zhì)量要求；二是施工時(shí)填筑大量粉質(zhì)土、腐殖性黏土等CBR 值不符合規(guī)范要求的回填材料，路基質(zhì)量不滿足要求；三是沒有有效管理施工排水，導(dǎo)致路基排水能力嚴(yán)重不足，增大了路基翻漿的概率。

2.6 設(shè)計(jì)不當(dāng)造成的路基翻漿問題

設(shè)計(jì)對公路路基翻漿也有很大影響，高質(zhì)量的設(shè)計(jì)將打造一條實(shí)用、高標(biāo)準(zhǔn)的公路。設(shè)計(jì)時(shí)，對路基翻漿的因素考慮周全，會(huì)在最大程度上避免公路路基的翻漿問題。同樣，設(shè)計(jì)不當(dāng)也會(huì)增加翻漿的概率及嚴(yán)重程度。

首先，路面結(jié)構(gòu)材料選擇不當(dāng)會(huì)造成路基翻漿問題。受外界車輛荷載、降水和氣溫變化等因素影響，路面材料必須具有一定的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、溫度穩(wěn)定性和抗?jié)B性。由于各地區(qū)交通條件、氣候條件、材料價(jià)格等差異較大，在實(shí)際工程中應(yīng)充分考慮上述因素和工程預(yù)算，綜合選擇經(jīng)濟(jì)性和耐久性合適的材料類型。

其次，設(shè)計(jì)存在缺陷，如對未來交通量估計(jì)不足、路基設(shè)計(jì)高度不足，以及在特殊水文地質(zhì)路段沒有防止泥漿翻漿的措施，都是造成路基翻漿的重要因素。

2.7 路面管理問題造成的路基翻漿問題

除以上因素外，路面管理、養(yǎng)護(hù)工作不到位也是路基翻漿重要因素。一是路面管理和養(yǎng)護(hù)工作不到位，導(dǎo)致翻漿病害的發(fā)生和不斷擴(kuò)大，最終增加了路基養(yǎng)護(hù)的難度。二是路面結(jié)構(gòu)存在差異，公路管理和養(yǎng)護(hù)工作沒有針對性，因此錯(cuò)過了翻漿病害處理的最佳機(jī)會(huì)。同時(shí)，翻漿病害的處理要求制定科學(xué)、合理的措施，提高公路路基的使用壽命。

3 公路路基翻漿病害預(yù)防措施研究

根據(jù)以上影響路基翻漿的主要因素，總結(jié)了路基翻漿的處理和預(yù)防措施。而對于具體路段來說，導(dǎo)致翻漿的原因是不同的，只有通過實(shí)際調(diào)查，正確分析翻漿產(chǎn)生的原因，根據(jù)實(shí)際情況采取切實(shí)可行的措施，才能從根本上解決公路路基翻漿問題。

3.1 做好路基排水

做好路基排水工作是預(yù)防和處理路基翻漿的有效措施，具體方法是用滲透性良好的土壤填充路基，提高路基標(biāo)高，保持路肩平整及邊溝暢通，定期清理路面積水等，保持路基上部土層干燥，避免地下水和地表水對路基的侵蝕，以此來減少路基翻漿問題。

3.2 修筑隔溫層

隔溫層一般應(yīng)用在北方嚴(yán)重冰凍地區(qū)，是指在路基上部或路面底基層處，鋪一層爐渣、礦渣、碎磚等材料。這種方法可以防止隔溫層下的土層凍結(jié)或減少凍結(jié)深度，起到防止翻漿的作用。

3.3 鋪設(shè)隔離層

當(dāng)?shù)叵滤换虻孛鎱^(qū)域的水位較高時(shí)，路基處于潮濕或過濕狀態(tài)，并且不適合升高路基，可以鋪設(shè)隔離層。根據(jù)所用材料的不同，隔離層可分為滲透隔離層和不滲透隔離層。滲透隔離層：用粗集料鋪筑，厚度約為0.1～0.2m，從路基到兩側(cè)做一個(gè)3%的橫坡。為了避免被堵塞，在隔離層的上下側(cè)鋪設(shè)一層草皮或土工布或其他滲透材料。連接路基邊坡的部分應(yīng)鋪設(shè)大石塊，以防止碎落。隔離層上部與路基邊緣高差不小于0.5m，底部高出邊溝底部0.2～0.3m。不滲透隔離層：可采用瀝青土（2.5～3.0cm 厚）、噴灑瀝青材料（2～5cm）或油氈、塑料薄膜等制作。

在實(shí)際施工應(yīng)用中，可結(jié)合具體情況選擇隔離層設(shè)置的形式，以阻斷毛細(xì)水的上升，使路基逐漸干燥，進(jìn)而有效防止翻漿。

3.4 更換填土層

由于土壤本身引起的翻漿，通常采用土層換填法處理，可以盡快避免不良后果。具有良好的水穩(wěn)定性和高強(qiáng)度的粗顆粒土可用于替換路基上部的土壤，以提高路基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。換填土層的厚度可根據(jù)區(qū)域條件、公路等級(jí)、行駛要求、換填材料等因素確定。

更換填土層時(shí)，需基于科學(xué)的設(shè)計(jì)方案，采用先進(jìn)的施工技術(shù)，購買優(yōu)質(zhì)的材料。應(yīng)樹立整體意識(shí)和安全意識(shí)，根據(jù)當(dāng)前路基的施工質(zhì)量要求和施工周期，循序漸進(jìn)、有方向地開展土層換填工程。

3.5 路面結(jié)構(gòu)層改善

路面結(jié)構(gòu)層改善的方法主要包括砂墊層法、鋪設(shè)石灰土法和鋪設(shè)爐渣石灰土法。這三種方法可以有效改善路基結(jié)構(gòu)，防止公路路基翻漿的發(fā)生。其一，砂礫墊層采用砂礫、粗砂或中砂鋪成，具有孔隙較大、蓄排水能力較強(qiáng)、凍融過程中體積變化小及具有一定強(qiáng)度等特點(diǎn)；其二，在重冰凍地區(qū)潮濕路段不宜直接采用鋪設(shè)石灰土法和鋪爐渣石灰土法，須與其他措施配合應(yīng)用，如在石灰土下鋪設(shè)砂墊層。

3.6 添加化學(xué)外加劑

路基翻漿可以通過添加化學(xué)外加劑進(jìn)行處理，即向土壤中添加一些化學(xué)固化材料以吸收土壤中的水分，并通過膠結(jié)作用將土壤顆粒緊密膠結(jié)，形成具有一定強(qiáng)度和密度的混合物，從而減小公路路基翻漿的概率。一些常用的化學(xué)外加劑包括水泥、石灰等。

3.7 優(yōu)化設(shè)計(jì)

在公路路線的設(shè)計(jì)階段，應(yīng)詳細(xì)調(diào)查地質(zhì)、降雨量、主導(dǎo)風(fēng)向、溫度和氣候等情況，如可能的話應(yīng)對公路路線進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，繞開容易發(fā)生翻漿的路段。路線方向應(yīng)盡可能與冬季當(dāng)?shù)刂鲗?dǎo)風(fēng)向平行，避免路基兩側(cè)出現(xiàn)風(fēng)吹雪和降雪堆積。可以通過設(shè)置緩邊坡的流線型斷面來防止翻漿的發(fā)生。

3.8 控制車輛荷載

由于車輛荷載是影響路基翻漿的重要因素之一，因此主要從兩個(gè)方面進(jìn)行控制：導(dǎo)流和車輛荷載。一方面當(dāng)超載情況得到控制時(shí)，翻漿情況將減少，路基的使用壽命將相應(yīng)延長。另一方面通過導(dǎo)流措施，可以減少路基承受的荷載，并相應(yīng)延長路基的排水時(shí)間，也是控制路基翻漿的有效措施。

3.9 公路的科學(xué)管理

公路的科學(xué)管理主要包括兩個(gè)方面，一是高度重視路基施工管理，二是提高路基養(yǎng)護(hù)管理的效率及質(zhì)量。其一，在公路路基施工過程中，使用科學(xué)合理的管理手段，進(jìn)一步加強(qiáng)對路基質(zhì)量的管理和試驗(yàn)檢測，提高路基成型質(zhì)量。其二，根據(jù)施工規(guī)范及相關(guān)要求進(jìn)行定性檢查，若發(fā)現(xiàn)路面鼓包、裂縫等問題，根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)進(jìn)行合理的維修、養(yǎng)護(hù)，維持公路的良好使用功能。通過以上兩方面的管理，將有效控制路基翻漿的發(fā)生。

4 結(jié)語

路基翻漿是公路運(yùn)營期間常見的問題之一，對公路結(jié)構(gòu)的破壞、公路交通的危害不容忽視，直接影響公路的正常通行，近年來逐漸引起了相關(guān)從業(yè)者的關(guān)注。因此，在公路設(shè)計(jì)和施工過程中，必須采取科學(xué)的方法和適當(dāng)?shù)拇胧﹣矸乐构仿坊瓭{。本文分析了路基翻漿形成的原因及影響因素，并提出了相應(yīng)的預(yù)防措施，對公路設(shè)計(jì)、施工及養(yǎng)護(hù)工作具有借鑒、參考價(jià)值。