道路的翻浆成因与处理

蔡秀斌,吕宏韬

(齐齐哈尔市公路管理处)

1 翻浆现象发生的过程

齐齐哈尔市(以下简称我市)地处平原地带,地下水位高,排水不畅,特别是土质情况表层为粉性土,下层为透水性差的粘性土地段较多,并且年冻结时间长,初冻时冷暖交替,促使了负温作用下的水分聚流,翻浆道路段在同季节有着不同的变化过程。

秋季是路基水分聚积时期,秋季雨水增多地面水分下渗,地下水位升高,使路基含水量增多甚至达到超饱和状态,这是发生翻浆现象的先决条件。

冬季气温下降,路基上层土体开始冻结,路基下部土体温度仍然较高,水分在土体内由温度高处往温度较低处移动,使路基上层土体水分增多并随着温度降低冻结成冰,路面发生冻胀或隆起现象。

春季气温逐渐回升,路基上层的土体首先融化,下层土体尚未解冻,水分渗透不下去,使土基强度很快降低以至失去承载能力,在行车作用下出现翻浆现象。齐齐哈尔市文化大街地处市区西北部地势比较低洼,改建以前路基被水常年浸泡,土基含水量过大致使文化大街常发生翻浆现象。

2 影响道路翻浆的主要因素

(1)土质。粉性土是易发生翻浆的土质,这种土的毛细水上升较高且快,在负温作用下水分聚流严重,土体强度降低快,失去稳定性;粘性土毛细水上升虽高,但速度慢,只有水源充足情况下,才能形成翻浆;砂性土在一般情况下不会发生翻浆。在整治文化路翻浆现象时采取了换土的形式。

(2)温度。一定的冻结深度和冷量是形成翻浆的重要条件。在同样的冻结深度和冷量的条件下,冬季负温作用的特点和化冻结速度的快、慢对形成翻浆的影响也很大。我市初冻温度较暖,且冷暖交替出现,温度在 0～5℃之间停留时间较长,冻结线长期停留在路面下较浅处。大量的水分聚流到路面很近的地方,很容易发生翻浆现象。反之,如果冬季一开始就很冷,冻结线很快下降到距离路面较深的地方,土基上部聚冰少就不易出现翻浆现象。除此以外春季气温的变化特点和化冻速度对翻浆也有影响,如果春季化冻快天气骤暖土基急速融化则会加重翻浆的程度。

(3)水分。翻浆过程就是水分在土基中转移、变化的过程。在地势低洼路基附近的地表水及浅的地下水能提供充足的水源,这是该地区形成翻浆的重要条件,加之秋雨过多,土基含量加大,地下水位增高,所以会形成翻浆现象。

(4)路面结构。翻浆现象和路面结构是有紧密关系的,路面结构对翻浆有一定的影响,如果在比较潮湿的土基上铺筑黑色路面,因该路面结构透气性差,路基中的水分不能通畅地从表面蒸发出来,使路基强度降低,在行车荷载的作用下就会出现严重的翻浆现象。

(5)行车荷载。道路的翻浆现象是通过行车荷裁的作用形成暴露出来的,当其他条件相同时在翻浆季节和翻浆路段上交通量越大、车辆越重,翻浆也会越多越严重。

3 防治翻浆病害的一般原则

(1)防止地面水、地下水或其他水分在冻结前或冻结过程中进入路基上部,在易发生翻浆地段可以在路基设计和施工中设计置隔离层,例如利用土工布等,做好路基排水,提高路基等方法。

(2)在化冻时可以将聚冰层中的水分及时排除或暂时蓄积在渗水性好的路面结构层中,可以采取设置排水沟或蓄水砂(砾)垫层等方法处理。

(3)提高路面强度和整体性,改善土基结构。可以采用水稳定性和冰冻稳定以及隔湿性好的石灰土、煤渣石灰土等结构层的措施来防治。

4 防治翻浆的工程措施

4.1 做好路基排水,提高路基高度

这种方法可以防止地面水或地下水浸入路基,保证路基干燥。减少冻结时水分聚流的来源,增大聚流途径。这种措施效果显著简便易行也比较经济。

4.2 换土

我市地区地下水位高,表层多为粉性土质,针对这种特性在修筑道路时,采用水稳定性好、冰冻稳定性好、强度高的粗颗料土换填路基上部,可以提高强度和稳定性。

4.3 改善路基结构常用石灰土、煤渣石灰土

(1)石灰土结构层：①石灰土防治翻浆的作用。石灰土具有一定的板体性,可使行车荷载传至土基上的应力分布均匀并逐渐扩散减少,石灰土水稳定性和冰稳定性较好,力学强度较好。石灰土属于多孔性材料,对上基水温状况有调节作用。②石灰土剂量的要求。石灰土基层中的石灰剂量应根据强度和稳定性要求合理选定。上层可采用 8%～12%,下层可采用 6%～8%,石灰土垫层的剂量可采用4%～6%。石灰中所含活性氧化物不少于 60%,杂质含量不超过 10%,块石灰占总量 70%,如果低于上述要求可相应提高石灰剂量。

对土的要求是采用塑性指数一般在 7～15的粘性土较好,粉性土次之,砂土则不宜使用。不易打碎的粘土和腐殖土不应采用,土中草皮、树根等杂质必须清除。

(2)煤渣石灰土结构层：灰土结构层防治翻浆的作用与石灰土结构层防治翻浆的作用大致相同,但水稳定性则比石灰土好。煤渣石灰土的重量配比石灰∶土∶煤渣为 8～10∶37～20∶55～70。用煤渣石灰做基层时,煤渣石灰剂量用高限,做垫层时用低限,煤渣石灰土结构层厚度一般不小于15cm。

(3)防冻层：防冻层材料要求冰稳定性良好,在潮湿状态下冻结时也不产生明显冻胀,除路面面层外,还可采用煤渣、加固土、砾石和铜砂等材料。

5 防治道路翻浆常用的路面、路基结构形式

(1)面层、石灰土或煤渣石灰土。

(2)面层、煤渣石灰土或石灰土、石灰土砂、煤渣石灰土。

(3)面层、石灰土或煤渣石灰土、旧路。

(4)面层、碎石或沥青碎石、煤渣石灰土或石灰土、石灰土砂、煤渣石灰土。

适用于一般情况,石灰土起到承重和防治翻浆的作用。

适用于水文地质条件差的地段,如冻前地下水位较高但提高路基有因难,则可用砂、石灰土或煤渣石灰土做垫层。

用于防治旧路翻浆或改建道路,还可用于高级路面。

翻桨现象是道路的病害之一,并且发生的频率范围都很大,掌握了翻浆的原因,对每项道路工程从设计到施工都依据科学,运用正确可行的方法进行设计和施工。考虑路线经过地段的土质、水文及地质等情况,考虑该地区的气候、温度、地质、地理等情况,在施工过程中讲求科学施工方法,做到统筹管理、合理设计、科学施工,只有这样,翻浆现象才能够根除,从而减少道路病害,加速我市道路建设的发展。