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【摘 要】 翻浆现象是市政道路常见的病害之一,而且它发生的面积比较广,只有充分地掌握翻浆现象形成的原因,才能彻底的根除翻浆现象,也才能尽量的避免道路病害的出现,确保我国市政道路的顺利运行。本文主要对道路翻浆的根本原因及处理进行了分析探讨。
【关键词】 道路翻浆;成因;影响因素;防治措施
引言:
翻浆现象是道路的病害之一,并且发生的频率高、范围广。防治翻浆的根本途径是防止地面水、地下水或其他水体在冻结前或冻结过程中进入路基上部。掌握了翻浆的形成原因,对每项道路工程进行精心设计、认真施工,尽量从源头上杜绝翻浆的发生,减少道路病害,加快我国公路建设事业的发展进程。
一、道路翻浆成因及影响因素
1、道路翻浆的成因
路基水在秋季易于发生聚积,因受到农业灌溉或降雨等因素的影响,地表水的下渗会使地下水位升高而导致路基水分增大。冬天就把路基上部的土冻结,对于路基下部的土起到一定保温作用。水分一般就会向土体内温度较低位置进行移动,因而逐渐增加路基上部的水分,由于路基上部温度较低就会发生结冰现象,由于冻胀造成路面发生隆起或冻裂。转年春季随着气温不断升高,蒸发量不断增大,使土基的冻层完全融化形成的水分发生下渗,土随着不断干燥后,还会逐渐恢复土基原有强度,这就是道路翻浆的整个形成过程。
2、影响道路翻浆的因素
道路翻浆是由于多种因素发生综合作用而形成的,在各种影响因素中影响最大的是水、温度、土质、路基及行车荷载这五个因素,而形成翻浆的基本条件是水、土质和温度。
2.1水
翻浆需要一个发展过程,对道路翻浆具有直接影响的因素有道路所处地段的路基浸水情况、地下水、地表水及路面排水等,路基中水的移动贯穿翻浆形成的整个过程。对道路翻浆的形成水能起到控制作用,没有水道路就不可能发生翻浆灾害。水的体积随气温变化而变化,0℃以下时路基中的水就会凝结成冰,这时其体积就会发生一些膨胀,液态水的渗透流动性较好,主要是因为水分子比土体孔隙要小,但土体孔隙管壁通常会发生粘滞效应,就会使地下水的渗透速度降低。
2.2温度
温度一直是道路发生翻浆的先决条件之一,若没有低温作用就不容易发生深度翻浆。冬季温度对道路翻浆具有非常重要的影响。此外,春季温度和解冻速度也会影响道路翻浆,当气温骤暖时会快速融化路基冻土,而此时水分蒸发较慢,这就会使翻浆程度更为严重。
2.3土质
根据成分不同土质分为粘性土、粉性土及砂性土三类。在低温作用下土质好坏能决定是否会发生水分聚积,进入影响到翻浆的严重程度。最容易形成翻浆病害的土质是粉性土,因其毛细水位升高速度不仅高还很快,水分由于受到低温作用而发生严重聚流,在一定程度上损害了稳定的路基;粘性土尽管毛细水位较高,但速度较慢。当有足够水源且冻结较慢时,才容易发生严重聚积而造成道路翻浆;粉性土与粘性土在具有较多腐植质与可溶盐时候,才更容易发生翻浆。砂性土基本上不会产生翻浆,主要是由于其毛细水一般不怎么升高,在冻结时基本上不能产生水份聚积,当这种类型的土含水量较大时也比较稳定。
2.4路基
路基直接承受降水和车辆行驶带来的荷载作用,温度变化能够影响路面结构,路基的结构强度与温度稳定性要好。在高速公路建设中,沥青面层一般要符合裂缝少、车辙轻、平整、抗滑强、经久耐用等要求,这些要求是否符合与所采用的沥青材料及沥青层厚度具有重要关系。在工程施工建设中,沥青面层的类型要结合气候条件、交通状况、施工工艺、材料等因素进行选择,这些因素解决好就会使翻浆的发生明显降低。
2.5行车荷载
受车辆行驶的荷载作用影响最终会形成道路翻漿,处在饱和或准饱和状态的高含量粘土路基,受动力荷载影响而形成强度递减的公路水毁类型就叫做动力翻浆型道路翻浆,其成因主要与温度变化具有密切关系,冻结的路基在使用过程中,机械能在动力荷载作用下向热能进行转化,而使冰发生非均质融化;这时路基在动力荷载作用下受超静孔隙水压力影响而发生融水渗透,并传递路基中的热量,进而会对路基土体及路面造成一定程度的差异沉降。因此,当这些条件都相同的情况下,在翻浆多发季节,道路翻浆病害随交通量和车量重量的增加而更加严重。
二、防治翻浆病害应注意事项
1、施工时一定要采取有效措施尽量避免未冻结的或者正在冻结的地面水或者地下水等其它水分流入路基上部,一些容易发生翻浆的路段在施工时就应该设立隔离层进行保护,例如可以采用土工布来做好路基排水工作,从而提高路基的强度。
2、聚冰层里面的水分要在化冻时就进行排除,也可以暂时汇聚在一些渗水性比较好的路面的结构层里面。通常可以选择设置排水沟或者蓄水砂(砾)垫层的方法来进行处理。
3、要增强路面的强度使其整体性能得到提高,从而进一步的改善土基的结构。通常可以采用石灰土以及煤渣石灰土等措施来预防翻浆现象的产生,这是因为这些材料的水稳定性、冰冻稳定性和隔湿性比较好。
三、道路翻浆的防治措施
1、做好路基排水,提高路基高度
加强路基排水,就是要采取各种措施,把水流排水路基,降低路基土壤中的地下水位,减轻冻结时水分聚集,使路基上层土保持干燥。对于地表水主要采取设备边沟、截水沟、排水沟、桥涵构造物等,对于地下水采取的主要措施有盲沟、截水暗沟、立式渗井等。提高路基是一种防治翻浆效果显著,简便易行,比较经济的常用措施。增大路基边缘至地下水或地面层水间距离,使路基上部保持干燥,在冻结过程中不致因过分聚冰失稳。提高路基一般只运用于取土方便地段。
2、设隔离层
隔离层是用来隔断进入路基上部的水分,保持路基上层土壤干燥,防止翻浆的产生。隔离层按材料性能分为透水性和不透水性两类。透水性隔离层,材料采用砂砾、碎石炉渣等,将其铺在路基一定深度(一般路基顶面以下0.5~0.8m)可有效防止毛细水上升到路基上部。不透水隔离层常见有,用两层油毡纸中间涂沥青铺成;在土基面上直接喷洒一层沥青或渣油;用塑料薄膜作隔离层;用3cm厚沥青拌土壤层作为隔离层等。
3、设垫层(或稳定基层)
铺设砂砾垫层,砂砾垫层具有较大的空隙,能阻断毛细水上升;化冻时能蓄水、排水;在冻融过程中体积变化小;因此在四季的水体变化过程中,可以减少路基的应力和应变。铺设石灰、水泥、石灰工业废渣等稳定基层。这类垫(基)层具有较好的板体性、水稳性、冻稳性,可以提高道路的整体强度,减缓和防止路基冻胀和翻浆作用。
4、设防冻层
防冻层可避免路基内出现较厚的聚冰带,防止产生导致路面开裂等不均匀冻胀,厚度按《公路柔性路面设计规范》与《公路水泥混凝土路面设计规范》相应规定设置。
5、添加化学外加剂
在道路翻浆处置过程中,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,常用的一些固化剂有水泥、石灰等,目前,随着高分子化学的发展,新材料不断涌现,各种复合材料、混合材料、化合材料、聚合物材料不断应用到土工工程中,这给土体加固提供了极好的发展前景。
6、优化路线设计
在路线选线过程中,应调查路线通过路段沿线的地质、水文及气候等情况,尽量避免翻浆等地质不良路段。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,可设置缓边坡的流线型断面来防止翻浆的发生。
四、结束语
在公路设计施工建设过程中,一定要采取科学的方法和适宜措施对道路翻浆进行防控。预防发生翻浆的一个非常重要的途径就是避免路基上部存积水体,聚冰层中的水分在化冻期要及时排出,认真组织设计施工,对土基及路面结构进行有效改善。只有结合具体情况和成因确定合适的治理措施,才能从根源上有效解决路基翻浆病害。
参考文献:
[1]黄展生.浅谈路基翻浆的防治与处理[J].科技信息.2010(19).
[2]王文松.市政道路路基翻浆病害的成因及处理工艺[J].民营科技.2010(06).
[3]薛亚东,熊山铭.道路冻胀翻浆成因及防治技术[J],内蒙古公路与运输,2011.
【关键词】 道路翻浆;成因;影响因素;防治措施
引言:
翻浆现象是道路的病害之一,并且发生的频率高、范围广。防治翻浆的根本途径是防止地面水、地下水或其他水体在冻结前或冻结过程中进入路基上部。掌握了翻浆的形成原因,对每项道路工程进行精心设计、认真施工,尽量从源头上杜绝翻浆的发生,减少道路病害,加快我国公路建设事业的发展进程。
一、道路翻浆成因及影响因素
1、道路翻浆的成因
路基水在秋季易于发生聚积,因受到农业灌溉或降雨等因素的影响,地表水的下渗会使地下水位升高而导致路基水分增大。冬天就把路基上部的土冻结,对于路基下部的土起到一定保温作用。水分一般就会向土体内温度较低位置进行移动,因而逐渐增加路基上部的水分,由于路基上部温度较低就会发生结冰现象,由于冻胀造成路面发生隆起或冻裂。转年春季随着气温不断升高,蒸发量不断增大,使土基的冻层完全融化形成的水分发生下渗,土随着不断干燥后,还会逐渐恢复土基原有强度,这就是道路翻浆的整个形成过程。
2、影响道路翻浆的因素
道路翻浆是由于多种因素发生综合作用而形成的,在各种影响因素中影响最大的是水、温度、土质、路基及行车荷载这五个因素,而形成翻浆的基本条件是水、土质和温度。
2.1水
翻浆需要一个发展过程,对道路翻浆具有直接影响的因素有道路所处地段的路基浸水情况、地下水、地表水及路面排水等,路基中水的移动贯穿翻浆形成的整个过程。对道路翻浆的形成水能起到控制作用,没有水道路就不可能发生翻浆灾害。水的体积随气温变化而变化,0℃以下时路基中的水就会凝结成冰,这时其体积就会发生一些膨胀,液态水的渗透流动性较好,主要是因为水分子比土体孔隙要小,但土体孔隙管壁通常会发生粘滞效应,就会使地下水的渗透速度降低。
2.2温度
温度一直是道路发生翻浆的先决条件之一,若没有低温作用就不容易发生深度翻浆。冬季温度对道路翻浆具有非常重要的影响。此外,春季温度和解冻速度也会影响道路翻浆,当气温骤暖时会快速融化路基冻土,而此时水分蒸发较慢,这就会使翻浆程度更为严重。
2.3土质
根据成分不同土质分为粘性土、粉性土及砂性土三类。在低温作用下土质好坏能决定是否会发生水分聚积,进入影响到翻浆的严重程度。最容易形成翻浆病害的土质是粉性土,因其毛细水位升高速度不仅高还很快,水分由于受到低温作用而发生严重聚流,在一定程度上损害了稳定的路基;粘性土尽管毛细水位较高,但速度较慢。当有足够水源且冻结较慢时,才容易发生严重聚积而造成道路翻浆;粉性土与粘性土在具有较多腐植质与可溶盐时候,才更容易发生翻浆。砂性土基本上不会产生翻浆,主要是由于其毛细水一般不怎么升高,在冻结时基本上不能产生水份聚积,当这种类型的土含水量较大时也比较稳定。
2.4路基
路基直接承受降水和车辆行驶带来的荷载作用,温度变化能够影响路面结构,路基的结构强度与温度稳定性要好。在高速公路建设中,沥青面层一般要符合裂缝少、车辙轻、平整、抗滑强、经久耐用等要求,这些要求是否符合与所采用的沥青材料及沥青层厚度具有重要关系。在工程施工建设中,沥青面层的类型要结合气候条件、交通状况、施工工艺、材料等因素进行选择,这些因素解决好就会使翻浆的发生明显降低。
2.5行车荷载
受车辆行驶的荷载作用影响最终会形成道路翻漿,处在饱和或准饱和状态的高含量粘土路基,受动力荷载影响而形成强度递减的公路水毁类型就叫做动力翻浆型道路翻浆,其成因主要与温度变化具有密切关系,冻结的路基在使用过程中,机械能在动力荷载作用下向热能进行转化,而使冰发生非均质融化;这时路基在动力荷载作用下受超静孔隙水压力影响而发生融水渗透,并传递路基中的热量,进而会对路基土体及路面造成一定程度的差异沉降。因此,当这些条件都相同的情况下,在翻浆多发季节,道路翻浆病害随交通量和车量重量的增加而更加严重。
二、防治翻浆病害应注意事项
1、施工时一定要采取有效措施尽量避免未冻结的或者正在冻结的地面水或者地下水等其它水分流入路基上部,一些容易发生翻浆的路段在施工时就应该设立隔离层进行保护,例如可以采用土工布来做好路基排水工作,从而提高路基的强度。
2、聚冰层里面的水分要在化冻时就进行排除,也可以暂时汇聚在一些渗水性比较好的路面的结构层里面。通常可以选择设置排水沟或者蓄水砂(砾)垫层的方法来进行处理。
3、要增强路面的强度使其整体性能得到提高,从而进一步的改善土基的结构。通常可以采用石灰土以及煤渣石灰土等措施来预防翻浆现象的产生,这是因为这些材料的水稳定性、冰冻稳定性和隔湿性比较好。
三、道路翻浆的防治措施
1、做好路基排水,提高路基高度
加强路基排水,就是要采取各种措施,把水流排水路基,降低路基土壤中的地下水位,减轻冻结时水分聚集,使路基上层土保持干燥。对于地表水主要采取设备边沟、截水沟、排水沟、桥涵构造物等,对于地下水采取的主要措施有盲沟、截水暗沟、立式渗井等。提高路基是一种防治翻浆效果显著,简便易行,比较经济的常用措施。增大路基边缘至地下水或地面层水间距离,使路基上部保持干燥,在冻结过程中不致因过分聚冰失稳。提高路基一般只运用于取土方便地段。
2、设隔离层
隔离层是用来隔断进入路基上部的水分,保持路基上层土壤干燥,防止翻浆的产生。隔离层按材料性能分为透水性和不透水性两类。透水性隔离层,材料采用砂砾、碎石炉渣等,将其铺在路基一定深度(一般路基顶面以下0.5~0.8m)可有效防止毛细水上升到路基上部。不透水隔离层常见有,用两层油毡纸中间涂沥青铺成;在土基面上直接喷洒一层沥青或渣油;用塑料薄膜作隔离层;用3cm厚沥青拌土壤层作为隔离层等。
3、设垫层(或稳定基层)
铺设砂砾垫层,砂砾垫层具有较大的空隙,能阻断毛细水上升;化冻时能蓄水、排水;在冻融过程中体积变化小;因此在四季的水体变化过程中,可以减少路基的应力和应变。铺设石灰、水泥、石灰工业废渣等稳定基层。这类垫(基)层具有较好的板体性、水稳性、冻稳性,可以提高道路的整体强度,减缓和防止路基冻胀和翻浆作用。
4、设防冻层
防冻层可避免路基内出现较厚的聚冰带,防止产生导致路面开裂等不均匀冻胀,厚度按《公路柔性路面设计规范》与《公路水泥混凝土路面设计规范》相应规定设置。
5、添加化学外加剂
在道路翻浆处置过程中,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,常用的一些固化剂有水泥、石灰等,目前,随着高分子化学的发展,新材料不断涌现,各种复合材料、混合材料、化合材料、聚合物材料不断应用到土工工程中,这给土体加固提供了极好的发展前景。
6、优化路线设计
在路线选线过程中,应调查路线通过路段沿线的地质、水文及气候等情况,尽量避免翻浆等地质不良路段。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,可设置缓边坡的流线型断面来防止翻浆的发生。
四、结束语
在公路设计施工建设过程中,一定要采取科学的方法和适宜措施对道路翻浆进行防控。预防发生翻浆的一个非常重要的途径就是避免路基上部存积水体,聚冰层中的水分在化冻期要及时排出,认真组织设计施工,对土基及路面结构进行有效改善。只有结合具体情况和成因确定合适的治理措施,才能从根源上有效解决路基翻浆病害。
参考文献:
[1]黄展生.浅谈路基翻浆的防治与处理[J].科技信息.2010(19).
[2]王文松.市政道路路基翻浆病害的成因及处理工艺[J].民营科技.2010(06).
[3]薛亚东,熊山铭.道路冻胀翻浆成因及防治技术[J],内蒙古公路与运输,2011.