公路路基翻浆病害及处置对策

2014-06-30李文军

中小企业管理与科技·上旬刊 2014年4期

李文军

摘要：翻浆是公路路基的常见病害。描述了翻浆过程，分析了翻浆成因，并结合翻浆成因而针对性的采用了处置措施。对各种处置措施进行了论证。

关键词：翻浆成因处置水损坏

1 翻浆的概念

在公路路基受到的各种危害中，公路翻浆是主要病害之一。在季节性冰冻地区的春融时节容易发生路基翻浆。按照现行《公路养护技术规范》的规定，翻浆是：在季节性冰冻地区，路基或路面基层在春融时，由于含水率过大，导致强度急剧降低，造成路基在行车的作用下，出现湿软弹簧、路面破裂、冒出泥浆等的现象。对于公路来说，当路段中的路基土质不良，或者经过湿地，或者路基坡脚存有积水等，在这种情况下，容易发生翻浆。翻浆病害的重灾区主要集中在盐渍土和沼泽地等，每当春融期间，由于公路土基中含水过多，导致强度急剧降低，在行车的重复作用下，路基出现弹簧、鼓包、裂缝、冒浆、车辙等现象，这种现象称为翻浆。对于铜川的宜君来说，也是发生翻浆病害的重要地区。

通常情况下，路基翻浆的过程主要包括：秋季（聚水）——冬季（冻结）——春融（含水率增加）——强度降低、因行车荷载翻浆。

对于公路来说，在非春融的雨季，如果路面密水性差，导致降水直接浸入路基，进一步增加了路基或路面基层的含水率，引发翻浆。路面出现翻浆时，沉降与隆起并存，路基与路面之间往往出现倒置，混淆结构。

2 路基翻浆的成因分析

对于翻浆来说，其根本成因是水损坏（水破坏）。在春融期间，由于昼夜温差较大，对于土壤来说，在由地表向下逐渐解冻的过程中，冻融现象交替出现在路基中，在一定深度内，路基含水率较大的路段容易形成冰晶水。在这种情况下，因含水率偏大，造成土基出现弹软。在行车荷载的作用下，路面就会出现凸凹不平的现象，在行车带处容易形成车辙，在公路表面的裂缝内容易出现湿痕，进而形成翻浆。

路基翻浆产生的原因：

①内在因素（地下水、地表水和汽化水）。在湿地修建公路时，地下水通过土壤的毛细作用直接进入地基，进而增加土基的含水率，使得土质潮湿，进而引起翻浆。另外，进入雨季，由于个别地段路基排水不畅，使得大量地表水积蓄在公路边沟，由于水压的作用，进一步增加了路基的含水率，造成翻浆。

②外在因素（公路施工和交通量）。在公路施工過程中，受到降雨的影响，雨水渗透到路基土层中，使得路基的含水率增加。虽然部分水分会有蒸发，但是与路基施工时的含水率指标相比，其含水率往往会偏高，导致路基出现翻浆。此外，造成公路翻浆的各种因素中，交通量也是一个不可忽视的重要因素。通常情况下，公路产生翻浆的可能性随着交通量的增大而增加。

③土质。在土质方面，细粒土中的粉性土比较容易引发翻浆；而对于粗粒土（砂砾类土）来说，基本上不产生翻浆；片石、漂石类等巨粒土根本不存在翻浆。

④温度。形成翻浆的重要条件就是：一定的冻结深度，以及一定的冷量（冬季各月负气温的总和）。

⑤人为因素。造成路基翻浆的人为因素主要表现在：设计不当、施工质量存在问题，以及养护不当。

产生翻浆的过程比较复杂，通常情况下是路基含水率、交通量和施工材料等因素共同作用的结果。

3 路基翻浆的处置对策

诸多研究提出，翻浆的治理与预防可采用换填土、隔水层、隔温层、降低水位、改善路面结构等方法。在发生翻浆病害时，宜采用综合处置方案。

3.1 春融时的翻浆处置。这种翻浆基本上都存在补给水，宜采用如下处置对策。

现将上述对策步骤分解说明如下：

①采用盲沟排除底下补给水，这是预防翻浆再发生的关键。盲沟可采用传统的片石盲沟，而土工合成材料盲沟施工更加方便。土工合成材料盲沟示意如下图。

纵向盲沟深宜为100-150cm，宽40-60cm，盲沟底部采用C15或C20混凝土基座。盲沟靠山体一侧采用土工布，靠路基一侧和顶部采用土工膜。盲沟填料采用砾石。砾石粒径宜为5-15cm，断级配，以充分透水为佳。

盲沟以排除地下渗水为目的，平面布置不受路线限制。纵向盲沟长度不宜大于50m。纵向盲沟长度过长时，宜在适当位置设置横向盲沟，将地下水排出路外。

横向盲沟可参照纵向盲沟修筑。横向盲沟全部采用土工膜包裹，填料、深度与横向盲沟相同。纵向盲沟出水口应采用长度不小于60cm的浆砌片石外包砌体，采取干砌片石封口。

②应彻底挖除翻浆，挖除深度以达到土中含水率不大于最佳含水率3%为宜。处理原则为“挖大不挖小，挖深不挖浅”。若翻浆过深，宜整平开挖底面，采用手摆片石隔离层。手摆片石设置如下图所示。

手摆片石用于翻浆较深地段，其作用在于隔离毛细水和补强。片石最大长度尺寸不宜超过30cm，以不规则形状（俗称“狗头石”）为佳。摆放时切忌大面朝下，“直立”挤嵌紧密，在顶部采用碎石、砾石嵌缝。

对于翻浆较浅地段，可采用砂砾换填。砂砾中细粒土的含量不宜超过5%，以预防毛细水上升祸害路基。换填砂砾厚度不宜小于60cm。

③可在手摆片石或换填砂砾之上铺筑一层土工膜，目的在于隔离毛细水和防止路基填料掉入手摆片石或砂砾层。土工膜可采用一布一膜规格，也可以采用廉价的“彩条布”替代。

④在完成上述作业后，再行铺筑路基路面。通过上述方案进行处置，效果非常明显、彻底，在二级及以下等级公路中多有采用，对于高速公路、一级公路等，在车辆通行不受影响的情况下，也可以通过这种方法对翻浆进行处置。

对于高速公路和一级公路，可采用如下处置方案：

这种方法特别适用于补给水丰富地段。干拌水泥碎石桩是在碎石桩的基础上，加进一些砂和水泥混合拌制而成的、吸水后具有一定粘结强度的低强度桩。它具有挤密置换作用、复合地基作用、吸水作用和加筋作用等结构机理。铺筑透水性材料和手摆片石作用相同，可选用碎石或砾石。

3.2 由于地表水的渗入产生的翻浆病害，处置妥善后基本上无补给水，可选用以下两种方法。即：

挖除翻漿→手摆片石或铺填透水性材料→填筑路基路面或

挖除翻浆（至非塑状土）→石灰挤密桩→无机结合料→铺筑路基路面

无补给水的翻浆处置方法较为简易。这里与前述方法区别的是加入了石灰挤密桩。石灰挤密桩以生石灰粉填料较为理想。这种处置方法仅适宜于地表水渗入路基引起的翻浆。

3.3 土工合成材料隔离处置法。土工合成材料之隔离材料一般采用土工布或土工膜，它们的基本功能是约束和隔离，同时具有加筋和补强、（土工布）返虑等作用。

土工布是透水的布状织物，而土工膜与土工布的区别在于土工布透水而土工膜不透水。采用土工布或土工膜隔离，是将土工布或土工膜平铺于翻浆部位顶面，然后分层铺筑填料，用压路机稳压，待填筑体逐层稳定后采用土工布或土工膜包裹砂砾换填加固，而后按正常路基施工处理。巴布亚新几内亚环岛公路路线多穿越沼泽地，就是采用土工布隔离、先换填约100cm砂砾处置的；靖（边）王（圈梁）高速公路建设中处置盐渍土翻浆采用了土工膜隔离、铺筑约60～80cm砂砾的处置方案。这些沼泽地或盐渍土地区为预防翻浆，往往需要加载反压一定时间，待沉降量（总沉降量和沉降速率）达到设计控制要求、沉降固结后再清除反压材料。

这种方法的优点是造价经济、施工方便。缺点是：需要一定的处置高度，对含水率高的地段需要一定的沉降固结期。

这种方法对过湿地段的处置很有成效。处置时也可以直接在处置位置顶面采用土工膜包裹无机结合料（以石灰稳定土为经济且施工方便）40～60cm板体加固，而后按正常路基施工。

3.4 直填骨架材料、沉降固结处置法

对于大面积的沼泽地或盐渍土地区，建设方往往采用直接填筑骨架材料，稳定表层，而后填筑普通填料，固结沉降，逐渐形成稳定路基。骨架材料一般采用片块石、砂砾、碎石等材料。开始填筑时采用轻型压路机稳压，逐层填筑、逐层稳压，待基本稳定后再按路堤填筑规范正常施工。

青海省国道315线察汗诺至德令哈段一级公路一期工程采用上述方法经济实用，效果良好，二期工程亦拟采用上述方法修建沼泽地与盐渍土地段路堤。

4 路基路面翻浆处置的有关要求与注意事项

①翻浆防治的基本途径是防止地面水、地下水或其他水分在冻结前或冻结过程中进入路基上部，可将聚冰层中的水分及时排除或暂时蓄积在透水性好的路面结构层中；对土基及路面结构进行改善；采用综合措施进行防治。

②正确的分析翻浆成因是处置翻浆的前提。

翻浆是因水而生，要准确分析水损坏类型，分清地表水与地下水、临时性浸水还是长期补给水，由此决定处置方案。

处置的根本出发点在于根治和预防水患。要依据工程实际分析，提出针对性的根治和预防水损坏措施。

③和修补坑槽一样，翻浆的处置亦宜采用矩形修补，且各边分别垂直或平行于路线中线，用以增强界面结合。

④处置方案的选择应充分考虑经济性、可行性及技术资源配置等方面的因素，综合选择最为理想的处置对策。