道路翻浆的原因与防治策略研究

魏迎宾

(河南理工大学　土木工程学院,河南　焦作　454003)



道路翻浆的原因与防治策略研究

魏迎宾

(河南理工大学土木工程学院,河南焦作454003)

[摘要]由于雨水侵入而造成的基层翻浆,随着时间的推移,沥青路面会出现坑洞、网裂、沉陷等一系列损坏现象,同时会加剧水的侵入,最终导致路面行车舒适性和安全性降低、养护成本增加、路面使用寿命缩短。

[关键词]道路翻浆；道路养护；道路安全

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

1翻浆发生的机理

翻浆的过程,主要发生在季节性冰冻地区，集中在夏秋之交或秋季。由于降水下渗使地下水位升高,进入冬季,当路基表面开始结冰时,土孔隙内的自由水首先开始结冻,形成冰晶体,当温度继续下降时,与冰晶体接触的弱结合水被吸引至冰晶体上冻结,于是与冰晶体接触处土粒上的水膜变薄,由于水分子的吸引作用,路基下温度高处的水分不断向上移动,当水源供给充足时,发生连续移动,就使路基上大量聚冰,形成聚冰层,如果聚冰层过厚,路基中水分冻结后体积膨胀,如超过孔隙所能容纳的数量,就要引起路基冰胀,严重时造成路面隆起开裂。春季气温回升,路面结构层及路基开始化冻,由于路面结构层的吸热和导温性较强,使结构层本身及路基上面的土层融化,因而冰冻层上融化水分不能向下或两侧排出,使路基上部处于过湿状态,当温度继续升高,融化至聚冰层时,路基温度更大,有时甚至超过液限,这样路基化冻过程中的强度显著降低,以致丧失承重能力,在行车作用下发生鼓包、开裂、冒浆等状况,路面大量破坏,形成翻浆。

2影响翻浆发生的因素

2.1土质

粉性土易发生翻浆,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,土体强度下降快,失去稳定性；黏性土毛细水上升虽快,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。

2.2温度

一定的冻结深度和冷量是形成翻浆的重要条件。初冬温度较暖,且冷暖交替出现,温度为0～5℃时停留时间较长,冻结线长期停留在路面下较浅处。大量的水分聚流到离路面很近的地方,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。春季化冻快，天气骤暖，土基急速融化会加重翻浆的程度。

2.3水分

翻浆过程就是水分在土基中转移、变化的过程。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。加之若雨水过多,土基含量加大,地下水位增高,所以会形成翻浆现象。

2.4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。

2.5行车荷载

道路的翻浆现象是通过行车荷裁的作用暴露出来的,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路面翻浆防治措施

3.1做好路基排水,适当提高路基高度

在取土方便的路段,宜用透水性良好的土填筑路基,这样可以增大路基边缘至地下水或地面水位间的距离,保持路基上部土层的干燥,防止在冻结过程中路基因水分聚冰而失稳,适当加高路基是一种比较经济易行的常见措施。

3.2增加路基填土高度

在路基设计时,应使其满足一定的填土高度,使其保持在干燥或中湿状态,当路基填土高度较低,地下水位较高时,冻结过程中水分的供给就越充分,迁移的水量就越多,这样引起道路翻浆的可能性就越大,因此提高路基的填土高度是一种简便易行的措施,同时路基填土高度提高,水分向路基表面迁移的距离就显著增长,大部分水在迁移到路基表面之前就能冻结,这样也可以大大减少路基表面的聚冰层厚度,从而减少其融化后的含水量,降低道路翻浆的程度。

3.3铺设隔离层

可以在路基一定深度范围内铺设透水型或不透水型的隔离层,透水型的隔离层常用的材料有碎石、砾石、粗砂、无纺布等材料；而非透水隔离层目前常用的材料有沥青土、沥青材料,以及一些塑料薄膜等,两者的目的都是隔断毛细管水上升进入路基上部,以保持路基上部始终处于干燥状态,防止道路翻浆的发生。

3.4更换路面结构层

路面结构层的种类对道路的翻浆也存在较大影响,在容易引起翻浆的道路地段,其垫层可以用砂砾、粗砂或中砂铺成砂砾垫层,具有较大的空隙,能隔断毛细管水的上升,化冻时不仅能够蓄水，也可以作为排水通道进行排水,减少路基的积水。不仅如此,砂砾垫层在冻融过程中体积变化小,可减小路面的冻胀和沉陷,而且砂砾垫层具有一定的强度,可以作为应力扩散层,能够将路面传来的荷载进一步扩散,从而减小路基的应力和应变,减少路面荷载对道路路基的损害。

3.5添加化学外加剂来处理道路翻浆

通常在处置道路翻浆的过程中,可以采用化学固化剂进行处理,向土中添加一些化学固化材料,用来吸收土中的水,由于胶结作用使土颗粒紧密胶结在一起,形成具有一定强度且致密性的混合土体,降低道路翻浆发生的可能性,常用的固化剂有水泥、石灰等,随着高分子化学的发展,各种复合材料、混合材料、化合材料、聚合物材料等新材料也陆续应用到土工工程中,这给土体加固提供了极好的发展前景。

3.6优化路线设计

在施工前期路线的选线过程中,应调查路线沿线的地质、水文及气候等情况,尽量避免翻浆等地质不良的路段。并且路线走向应尽量与当地冬季主导风向平行,防止降雪和风吹雪在路基两侧堆积。此外,还可设置缓边坡的流线型断面来防止翻浆的发生。

4道路日常养护

4.1秋季养护

秋季养护的主要工作是排水,尽量防止水分进入路基。路面经常处于潮湿状态,使路基发软开始翻浆,应及时在路肩上开挖横沟,排除表面积水,沟宽30～40cm,间距5m左右,沟深至路面基层以下,高于边沟底。路面坑洼严重地段,除设置横沟外,还应顺路面边缘修纵向小盲沟或渗水井。

4.2冬季养护

冬季养护的主要工作是防雪、除雪和防冰。

防雪:在积雪轻微或较多的路段,可以采用不同材质栅栏临时性防雪；在积雪较严重地段,还可设置防雪棚、溜雪槽、防雪走廊等。

防冰：采取的最简单的临时办法是在冰面上撒雪,较好的办法是在结冰的路上撒铺一层砂、炉渣、矿渣、小砾石或碎石、石屑等。

4.3春季养护

养护的主要工作是抢防。一是在交通量较小、重车通过不多的公路上,可用木料、树枝等维持通车,翻浆停止,路基渐趋稳定后,应及时拆除柴排,恢复路基原状。二是在翻浆严重路段,应控制重型车辆通过或令车辆绕道行驶。

4.4夏季养护

养护主要工作是修复翻浆破坏的路基、路面,采取根治翻浆的措施。一是挖换土壤,换填砂性土或碎(砾)石,分层压实铺设路面。二是排除路表积水,及时修补路面沟槽和路肩坑洼使其平整。三是换铺粒料。四是设置砂桩,可在行车道部位开挖圆形或矩形的渗水井,将井内的水掏出并加深,当渗水停止后,即填入粗砂或碎(砾)石,以形成砂桩。

5结论

道路翻浆是高速公路的主要病害之一,发生频率相当大,对道路质量造成严重影响。一旦发生翻浆现象,将会给道路带来严重的损害,甚至带来行车安全问题。在具体工作中,要因地制宜,针对不同的地区或条件,根据翻浆产生的原因,选择适当的处治措施,从源头上杜绝翻浆现象的发生。

参考文献:

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

[2]赵树德,廖红建,等.土力学[M].2版.北京:高等教育出版社,2010.

[作者简介]魏迎宾(1994—),男,汉族,河南卫辉人,本科生在读。研究方向：道路与桥梁工程技术。