摘要:在城市道路病害中發生較為嚴重的是春季翻漿。在季節性冰凍地區及水文不良地段,路基在冰凍過程中,土中水份不斷向上移動,使路基含水量大大增加。春融期間,由於路基上層含水量過高,強度急劇降低,在行車荷載作用下路面發生鼓包,彈簧等翻漿現象。在北方寒冷地區,路基翻漿是公路極易出現的病害。它不僅給公路造成了嚴重破壞,而且也對正常的公路運輸構成威脅。因此,如何正確預防和處治這一病害,就成為公路養護部門面臨的重要課題。
關鍵詞:路基翻漿;影響;防治措施
翻漿的發生過程,主要是季節性冰凍地區雨季集中在夏秋之交或秋季。由於降水下滲使地下水位升高,進入冬季,當路基表面開始結冰時,土孔隙內的自由水在首先開始結凍,形成冰晶體,當溫度繼續下降時,與冰晶體接觸的弱結合水被吸引至冰晶體上凍結,於是與冰晶體接觸處土粒上的水膜變薄,由於水分子的吸引作用,路基下溫度高處的水份不斷向上移動,當水源供給充足時,發生連續移動,就使路基上大量聚冰,形成聚冰層,如果聚冰層過厚,路基中水份凍結後體積膨脹,如超過孔隙所能容納的數量,就要引起路基冰脹,嚴重時造成路面隆起開裂。春季氣溫回升,路面結構層及路基開始化凍,由於路面結構層的吸熱和導溫性較強,使結構層本身及路基上面的土層融化,因而冰凍層上即融化水份不能向下或兩側排出,使路基上部處於過溼狀態,當溫度繼續升高,融化至聚冰層時,路基溫度更大,有時甚至超過液限,這樣路基化凍過程中的強度顯著降低,以至喪失承重能力,在行車作用下依次發生鼓包,彈,開裂,車撤冒漿,路面大量破壞,形成翻漿。
翻漿按照對路面的破壞程度,分為輕型、中型和重型三種類型。根據導致翻漿的水類來源的不同,可將翻漿分為五個型別地下水類、地面水類、土體水類、氣體水類、混合水類。
一、翻漿發生的過程及其影響因素
1、翻漿發生的過程
秋季(聚水)——冬季(凍結)——春融(含水量增加)——強度降低行車荷載翻漿
2、翻漿的影響因素
(1) 地下水、地表水和汽化水是影響路基翻漿的內在因素。
當公路穿過溼地時,由於長期受到地下水影響,通過土壤的毛細作用,土基含水量偏高,土質潮溼,從而引起翻漿;另外,進入雨季,公路邊溝往往存有大量地表水,在路基排水不暢的地段形成積水泡,由於水壓的作用,路基含水量增高,也會導致翻漿。
(2) 公路施工和交通量等是影響路基翻漿的外在因素。
公路施工時遇到降雨,路基土層的含水量由於雨水的滲透而增高。儘管會有蒸發,但其含水量應會高於路基施工時的含水量指標,引起路基翻漿。此外,交通量增大也是產生公路翻漿不可忽視的因素。一般地,交通量越大,公路產生翻漿的可能性就越高。
(3)土質:粉性土是最容易翻漿的土。
(4)溫度:一定的凍結深度和一定的冷量(冬季各月負氣溫的總和)是形成翻漿的重要條件。
(5)人為因素:①設計不當;②施工質量有問題;③養護不當。
總之,翻漿的產生是一個複雜的過程,是路基含水量、公路交通量和公路建築材料等諸多因素共同影響的結果。
二、翻漿的.防治措施
基本途徑是:防止地面水、地下水或其他水分在凍結前或凍結過程中進入路基上部,可將聚冰層中的水分及時排除或暫時蓄積在透水性好的路面結構層中;改善土基及路面結構;採用綜合措施防治。
1、路基翻漿的預防
預防路基翻漿的方法比較多,最常見和有效的辦法是採用深挖和擴挖邊溝,保證排水暢通。
深挖邊溝,可以相對降低地下水位,同時也降低了水的滲透壓力,控制了路基上的含水量,保持路基土質處於相對乾燥狀態。通過及時疏通邊溝,保證雨季邊溝也不存在大量積水使路基土的含水量不能升高或略有升高,也可保持路基土處於相對乾燥狀態,從而減少翻漿的出現。此處,設定盲溝和及時清除瀝青路面積水、積雪等方法,可減少翻漿的出現。
2、基本防治措施
(1)換填土法:採用水穩性、凍融性好、強度高的粗粒土換填路基上部;換填選料原則,凍脹時路面不致產生有害變形,凍融時路床承載力不致下降,換填厚度應控制在最大凍深的70%～100%。
(2)隔離層法:深度應設在聚冰層以下和地下水以上適當處;隔離層宜高出地表水位25cm,有效厚度一般為20cm。為防淤塞,上下面宜設防淤層,亦可在上下面反鋪草上或土工織物防淤。隔離層材料可用碎石、礫石、粗砂、土工布等,上下面宜設3%～4%拱度。採用何種防淤層,應視道路等級而定。
不透水隔離層可選3cm厚含瀝青8%～10%的瀝青土或6%～8%的瀝青砂,或瀝青油氈、塑膜等。
(3)隔溫層法:設定在路基上部或路面底基層處,以延緩和減小負氣溫的強度;材料可選擇爐渣、礦渣、碎磚,厚度一般為20～50cm。
(4)降低水位法:在低於現有地下水位的兩側邊溝底部位設定管溝或滲溝。
(5)土工布排水法:將過濾型土工布(也可用塑偏布)直接鋪在土基上,上面鋪填30～40cm砂礫層。
(6)改善路面結構法:如設定石灰底基層、二灰砂礫基層、水泥穩定基層、砂礫墊層等,厚度可根據計算確定。
三、翻漿路段的養護
1.秋季養護
秋季養護的主要工作是排水,儘量防止水分進入路基。
2.冬季養護
冬季養護的主要工作,是清除積雪。
3.春季養護
養護的主要工作是搶防。
4.夏季養護
養護的主要工作是修復翻漿破壞的路基、路面,採取根治翻漿的措施。
四、路基翻漿的處治
路基翻漿處治,一般採用“挖換材料法”,即全部挖出路面翻漿。一般下挖75 cm,只有這樣,才能從根本上徹底解除翻漿,杜絕該段再次翻漿。
1、具體步驟。挖路槽(75cm)———鋪墊層(30cm)———鋪基層(36cm)———鋪面層(9cm)。
2、 施工中注意的幾點要求。
挖路槽時,要注意槽壁垂直向下,槽底平整。幾何尺寸按上級部門設計要求執行。深度可根據實驗段可少挖1～3 cm。基底碾壓完畢後,基底壓實度達到規範要求的壓實度,特別是邊角附近的壓實度。嚴格挖制每層的材料及配比試驗工作,每層自檢、報驗工作。
(1)石方塹超挖回填部位應選用符合要求的石渣,壓實度不得低於95%;禁止使用劣質開山料或覆蓋土回填或找平;超挖部分不規則或不超過8cm時,可用混凝土修補找平;整平層宜採用級配碎石水泥穩定碎石、二灰穩定碎石類等半剛性材料。
(2)土質路塹或遇水崩解軟化的風化泥質頁岩等類路塹的路床壓實度如不符合7.5.1條的規定時,應翻鬆壓實或根據土質情況,換填路床強度並滿足壓實度要求的足夠厚度的好土,並予以壓實,然後加強排水措施,如封閉路肩、漿砌邊溝等。
(3)有裂隙水、層間水、潛水層、泉眼等路段,應分別採取切斷、攔截、降低等措施,如加深邊溝,設定滲溝、滲管、滲井等。
瀝青路面的主要型別有瀝青表面處治、瀝青貫入式、熱拌瀝青混合料和乳化瀝青混合料路面等,因其具有造價相對較低、行車舒適、修復方便,能夠利用石化企業副產品等優點而被廣泛應用於公路和城市道路、機場等基礎設施的面層處理。