道路的翻漿成因與處理

蔡秀斌,呂宏韜

(齊齊哈爾市公路管理處)

1 翻漿現(xiàn)象發(fā)生的過程

齊齊哈爾市(以下簡稱我市)地處平原地帶,地下水位高,排水不暢,特別是土質(zhì)情況表層為粉性土,下層為透水性差的粘性土地段較多,并且年凍結(jié)時(shí)間長,初凍時(shí)冷暖交替,促使了負(fù)溫作用下的水分聚流,翻漿道路段在同季節(jié)有著不同的變化過程。

秋季是路基水分聚積時(shí)期,秋季雨水增多地面水分下滲,地下水位升高,使路基含水量增多甚至達(dá)到超飽和狀態(tài),這是發(fā)生翻漿現(xiàn)象的先決條件。

冬季氣溫下降,路基上層土體開始凍結(jié),路基下部土體溫度仍然較高,水分在土體內(nèi)由溫度高處往溫度較低處移動,使路基上層土體水分增多并隨著溫度降低凍結(jié)成冰,路面發(fā)生凍脹或隆起現(xiàn)象。

春季氣溫逐漸回升,路基上層的土體首先融化,下層土體尚未解凍,水分滲透不下去,使土基強(qiáng)度很快降低以至失去承載能力,在行車作用下出現(xiàn)翻漿現(xiàn)象。齊齊哈爾市文化大街地處市區(qū)西北部地勢比較低洼,改建以前路基被水常年浸泡,土基含水量過大致使文化大街常發(fā)生翻漿現(xiàn)象。

2 影響道路翻漿的主要因素

(1)土質(zhì)。粉性土是易發(fā)生翻漿的土質(zhì),這種土的毛細(xì)水上升較高且快,在負(fù)溫作用下水分聚流嚴(yán)重,土體強(qiáng)度降低快,失去穩(wěn)定性;粘性土毛細(xì)水上升雖高,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(fā)生翻漿。在整治文化路翻漿現(xiàn)象時(shí)采取了換土的形式。

(2)溫度。一定的凍結(jié)深度和冷量是形成翻漿的重要條件。在同樣的凍結(jié)深度和冷量的條件下,冬季負(fù)溫作用的特點(diǎn)和化凍結(jié)速度的快、慢對形成翻漿的影響也很大。我市初凍溫度較暖,且冷暖交替出現(xiàn),溫度在 0～5℃之間停留時(shí)間較長,凍結(jié)線長期停留在路面下較淺處。大量的水分聚流到路面很近的地方,很容易發(fā)生翻漿現(xiàn)象。反之,如果冬季一開始就很冷,凍結(jié)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(xiàn)翻漿現(xiàn)象。除此以外春季氣溫的變化特點(diǎn)和化凍速度對翻漿也有影響,如果春季化凍快天氣驟暖土基急速融化則會加重翻漿的程度。

(3)水分。翻漿過程就是水分在土基中轉(zhuǎn)移、變化的過程。在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,這是該地區(qū)形成翻漿的重要條件,加之秋雨過多,土基含量加大,地下水位增高,所以會形成翻漿現(xiàn)象。

(4)路面結(jié)構(gòu)。翻漿現(xiàn)象和路面結(jié)構(gòu)是有緊密關(guān)系的,路面結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)透氣性差,路基中的水分不能通暢地從表面蒸發(fā)出來,使路基強(qiáng)度降低,在行車荷載的作用下就會出現(xiàn)嚴(yán)重的翻漿現(xiàn)象。

(5)行車荷載。道路的翻漿現(xiàn)象是通過行車荷裁的作用形成暴露出來的,當(dāng)其他條件相同時(shí)在翻漿季節(jié)和翻漿路段上交通量越大、車輛越重,翻漿也會越多越嚴(yán)重。

3 防治翻漿病害的一般原則

(1)防止地面水、地下水或其他水分在凍結(jié)前或凍結(jié)過程中進(jìn)入路基上部,在易發(fā)生翻漿地段可以在路基設(shè)計(jì)和施工中設(shè)計(jì)置隔離層,例如利用土工布等,做好路基排水,提高路基等方法。

(2)在化凍時(shí)可以將聚冰層中的水分及時(shí)排除或暫時(shí)蓄積在滲水性好的路面結(jié)構(gòu)層中,可以采取設(shè)置排水溝或蓄水砂(礫)墊層等方法處理。

(3)提高路面強(qiáng)度和整體性,改善土基結(jié)構(gòu)。可以采用水穩(wěn)定性和冰凍穩(wěn)定以及隔濕性好的石灰土、煤渣石灰土等結(jié)構(gòu)層的措施來防治。

4 防治翻漿的工程措施

4.1 做好路基排水,提高路基高度

這種方法可以防止地面水或地下水浸入路基,保證路基干燥。減少凍結(jié)時(shí)水分聚流的來源,增大聚流途徑。這種措施效果顯著簡便易行也比較經(jīng)濟(jì)。

4.2 換土

我市地區(qū)地下水位高,表層多為粉性土質(zhì),針對這種特性在修筑道路時(shí),采用水穩(wěn)定性好、冰凍穩(wěn)定性好、強(qiáng)度高的粗顆料土換填路基上部,可以提高強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

4.3 改善路基結(jié)構(gòu)常用石灰土、煤渣石灰土

(1)石灰土結(jié)構(gòu)層：①石灰土防治翻漿的作用。石灰土具有一定的板體性,可使行車荷載傳至土基上的應(yīng)力分布均勻并逐漸擴(kuò)散減少,石灰土水穩(wěn)定性和冰穩(wěn)定性較好,力學(xué)強(qiáng)度較好。石灰土屬于多孔性材料,對上基水溫狀況有調(diào)節(jié)作用。②石灰土劑量的要求。石灰土基層中的石灰劑量應(yīng)根據(jù)強(qiáng)度和穩(wěn)定性要求合理選定。上層可采用 8%～12%,下層可采用 6%～8%,石灰土墊層的劑量可采用4%～6%。石灰中所含活性氧化物不少于 60%,雜質(zhì)含量不超過 10%,塊石灰占總量 70%,如果低于上述要求可相應(yīng)提高石灰劑量。

對土的要求是采用塑性指數(shù)一般在 7～15的粘性土較好,粉性土次之,砂土則不宜使用。不易打碎的粘土和腐殖土不應(yīng)采用,土中草皮、樹根等雜質(zhì)必須清除。

(2)煤渣石灰土結(jié)構(gòu)層：灰土結(jié)構(gòu)層防治翻漿的作用與石灰土結(jié)構(gòu)層防治翻漿的作用大致相同,但水穩(wěn)定性則比石灰土好。煤渣石灰土的重量配比石灰∶土∶煤渣為 8～10∶37～20∶55～70。用煤渣石灰做基層時(shí),煤渣石灰劑量用高限,做墊層時(shí)用低限,煤渣石灰土結(jié)構(gòu)層厚度一般不小于15cm。

(3)防凍層：防凍層材料要求冰穩(wěn)定性良好,在潮濕狀態(tài)下凍結(jié)時(shí)也不產(chǎn)生明顯凍脹,除路面面層外,還可采用煤渣、加固土、礫石和銅砂等材料。

5 防治道路翻漿常用的路面、路基結(jié)構(gòu)形式

(1)面層、石灰土或煤渣石灰土。

(2)面層、煤渣石灰土或石灰土、石灰土砂、煤渣石灰土。

(3)面層、石灰土或煤渣石灰土、舊路。

(4)面層、碎石或?yàn)r青碎石、煤渣石灰土或石灰土、石灰土砂、煤渣石灰土。

適用于一般情況,石灰土起到承重和防治翻漿的作用。

適用于水文地質(zhì)條件差的地段,如凍前地下水位較高但提高路基有因難,則可用砂、石灰土或煤渣石灰土做墊層。

用于防治舊路翻漿或改建道路,還可用于高級路面。

翻槳現(xiàn)象是道路的病害之一,并且發(fā)生的頻率范圍都很大,掌握了翻漿的原因,對每項(xiàng)道路工程從設(shè)計(jì)到施工都依據(jù)科學(xué),運(yùn)用正確可行的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工。考慮路線經(jīng)過地段的土質(zhì)、水文及地質(zhì)等情況,考慮該地區(qū)的氣候、溫度、地質(zhì)、地理等情況,在施工過程中講求科學(xué)施工方法,做到統(tǒng)籌管理、合理設(shè)計(jì)、科學(xué)施工,只有這樣,翻漿現(xiàn)象才能夠根除,從而減少道路病害,加速我市道路建設(shè)的發(fā)展。