浅谈道路工程翻浆产生的原因及防治措施论文_周万聚

浅谈道路工程翻浆产生的原因及防治措施论文_周万聚

天津五市政公路工程有限公司 300171

翻浆是季节性冰冻地区尤其是我国北部地区常见的一种病害。它对交通运输影响极大。这也是历年来人们常关注的一个问题。要想解决好这一问题,争取最佳技术经济效益,必须因时、因度、因地对道路翻浆进行处理。

在季节性冰冻地区水文地质条件不良地段,春融解冻期间,道路表面常会出现不均匀起伏、鼓包、龟裂和潮湿现象,经车辆反复辗压作用,发生弹簧现象,甚至路面破裂,挤出泥浆,使路基失去承载力,路面沉陷破坏,形成翻浆。翻浆的发生,对路面造成严重破坏,影响车辆安全通行。

一、翻浆形成的主要原因

影响道路翻浆的主要因素有:土质、温度、水、气候、行车荷载、人为因素等,其中土质、温度、水三者的共同作用是形成翻浆的三个自然因素。

1、土质。粉性土是最容易翻浆的土,这种土的毛细水上升较高,在负温度作用下水分聚流严重,而且土中的水分增多时强度降低幅度大而快,容易丧失稳定。采用粉性土质做路基,便构成了冻胀与翻浆的内因,粉性土质毛细水上升速度快,作用强烈,为水分向上积聚创造了条件。

2、温度。一定的冻结深度和一定的冷量(各季各月负温的总和)是形成翻浆的重要的条件。在同样的冻结深度和冷量的条件下,冬季负气温作用的特点和冻结速度的大小对形成翻浆的影响是很大的。

3、水。翻浆的过程,就是水在路基土中转移、变化的过程。地面排水困难,路基填土高度不足,边沟积水或利用边沟做农田灌渠,路基靠近坑塘。地下水位较高的路段。为水分积聚提供充足的水源,是形成翻浆的重要条件。

4、气候。多雨的秋天;暖和的冬天;骤热的晚春;春融期内的降雨等都是造成翻浆现象的不利气候。

5、行车荷载。道路翻浆是通过行车荷载的作用,最后形成和暴露出来。当其他条件相同时,在翻浆季节,通行过大交通量或过重汽车,也能加速翻浆现象发生。

6、人为因素。设计时对翻浆的因素考虑不周,路基设计高度不够,特别是低洼地带,路线没有避开不利的水文地质地带,缺乏防治翻浆的措施,以及路面结构不当、厚度偏薄等;施工质量有问题;填筑方案不合理,不同土质填料混杂填筑。

每年春季,北部地区会有不同程度的翻浆现象发生,其主要发生地段:一是低洼处,二是坡岭路段。分析原因,低洼地段发生翻浆主要是地下水位高,水源充沛,排水困难,再加上路基土质不良,路面老化,重型车辆的增加,导致翻浆的发生。

坡岭路段的翻浆主要是受地下水影响和基层强度不足造成。由于坡岭路段的路基都是由开挖而形成,原有山体间的裂隙水经开挖而降低水位,迫使水从路基下部经过,上年秋季雨量多或冬季雪量增加,造成山体间水源充足,基层老化,发生翻浆。所以,在路基填方和开挖施工中,要加强质量检查,选用优质砂性土或透水性良好的材料做为路基填料,降低地下水位。同时,在铺设水泥稳定基层时,认真按照配比要求,使路基强度稳定,防止翻浆发生。

二、翻浆发生的时间及过程

冬季路基开始结冻,不断向深处发展,上下层形成了温度坡差。在负温区内,土中的毛细水,自由水首先结冻,薄膜水逐渐移向晶体而结冻,于是该处土粒周围的水膜减薄而剩余了许多表面能,增加了从水膜较厚的土粒处吸湿的能力。土中温度高处的水分便向上移动,补充低温处土粒薄膜水的转移,下层水分向零度等温线附近移动,气态水由于冷处比暖处气压小而移向冰晶体,凝成液态水而结冰;毛细水通过毛细作用上升移向冰晶体,部分冻结,部分转变为薄膜水以补给负温区的水分转移。从而造成大量水分积聚在土基上层,由于气候的变化,零度等温线不断下移,形成一层、两层或多层聚冰层。土基中水分冻结后体积膨胀,由于土质不均匀,使路面冻裂或冻胀隆起。

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翻浆发生在春融解冻期间。我国北部地区通常在立春后就有翻浆初期症状。春季气温回升到零上,土基开始解冻,由于路面导热性大,路中的融解速度较两侧快,水分不易向下及两侧排除,土基上层便呈现过湿状态。当融解到聚冰层时,土层的湿度有时会超过液限。土基承载力极低,在行车荷载反复作用下发生"弹簧"、开裂、鼓包,严重时泥浆外冒,路面大量破坏,稀软的泥浆便会沿着开裂的路面缝隙挤出或形成较深的车辙和鼓包,即形成翻浆。

三、翻浆的预防

加强道路日常养护,不同季节制定不同的养护方案,预防翻浆的发生。

1、春季是翻浆的暴露时期,在天气转暖的情况下,翻浆发展很快,养护工作中心内容是抢防。当路面出现潮湿斑点、松散、龟裂,表明翻浆已开始露头,对鼓包、车辙或大片裂缝,行车颠簸,路基发软等现象,应采取以下抢防措施:路面坑洼严重的路段,除横向外,还应顺路面边缘加修纵向小盲沟,或渗水井。

2、夏季是翻浆的恢复期,这时养护的中心内容是修复翻浆破坏的路基、路面,采取根治翻浆的措施。首先要查明翻浆的原因,对损坏路段的长度、起讫时间、气温变化、表面特征、养护情况等进行调查分析,作出记录,确定治理方法和措施。要经常保持路面平整密实无裂缝。路肩平整,路拱合适,无坑洼,保持边沟排水畅通,禁止利用边沟做农田排灌。即时清除路面和路肩积雪,防止雪水渗入路基。

3、秋季养护的中心内容是排水,尽可能防止水分进入路基,保持路基处于干燥状态,以减少冬季冻结过程中由于温差作用向路面下土层聚流的水分,这是一项最根本的措施。所以秋季养护工作要做好下列工作:

随时整修路面、路肩、边坡。路面应维护好路拱和平整度,如有裂纹、松散、车辙、坑槽、搓板等病害,都应及时处理,避免积水。路肩应保持规定的排水横坡,边坡要保持规定坡度,要拍压密实,防止冲刷和坍塌阻塞边沟,造成积水。修整地面排水设施,保证地面排水通畅。检查地下排水设施,保证地下水能及时排出。

4、冬季养护的中心内容,是采取措施减轻路基水分在温差作用下向路基上层聚积的程度,同时要防止水分渗入路基。所以冬季养护工作是:

应及时清除翻浆路段的积雪。雪层导温性能差,因而具有保温作用,将减缓路基土壤冻结速度,使冻结线长期停留在路面下很近地方,路基下层水分有机会大量聚积到路上层,致使翻浆加重。上路日常检查中,发现路面出现裂缝、坑槽等要及时修补,融化雪水要及时排除。在往年发现有翻浆而尚未根治的路段以及发现翻浆苗头的路段,应在翻浆前做好准备工作,包括准备好抢防的用料。

四、翻浆的处治

发生翻浆如何进行处治呢?处治翻浆的时间一般在4月中下旬,因为此时路基下冻土层已充分化透,温度升高,利于对路面的修复。

翻浆的处治方法主要有换土法、换铺粒料法和设隔温层法、设隔水层法、排水法和改善路面结构等方法。我们在实际养护工作中,主要采取的是换铺粒料法。

首先,要确定翻浆范围,挖除翻浆地段基层。严重地段要全部挖除基层软土。深度要视路基填方高度或土质情况而定。然后,用砂粒料、碎石、钢渣等透水性和水稳性好的粒料进行换铺,并用水稍微冲灌,使砂粒料水解密实,用压路机进行碾压,设立安全警示标志,开放交通后,引导行车进行碾压。10—20天后,换铺地段基层强度增加,达到要求,人工刨除25厘米厚度,铺设20厘米厚的水泥稳定类基层,已增强路面的板体性、水稳性和冻稳性,提高路面的力学强度。在水稳层养生期过后,用沥青混合料重新做面层。

翻浆是道路主要病害中的一种,并且发生地频率范围都很大,防治翻浆的根本措施是防止地面水、地下水或其他水体在冻结前或冻结过程中进入路基上部。掌握了翻浆发生的原因,翻浆现象才能够根除,从而减少道路病害,以利发挥道路的有效作用,延长道路的使用年限,加速我国道路建设的发展。

论文作者:周万聚

论文发表刊物:《基层建设》2019年第17期

论文发表时间:2019/9/8

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