浅析道路冻胀翻浆现象的防治

2022-04-04 08:09:52 | 浏览次数：

【摘要】路基的冻胀和翻浆是公路工程中最常见的病害，针对公路路基水分迁移和冻胀翻浆特点，从冻胀翻浆的产生，影响冻胀翻浆的因素，为指导设计和施工，对冻胀翻浆的机理进行了分析，提出了防治路基冻胀翻浆的措施。

【关键词】冻胀翻浆危害工程措施

0 前言

冻胀与翻浆是季节性冻土与多年冻土地区所特有的两种公路病害，通过对已建成通车公路的多年观察发现，冻胀与翻浆两种病害占有很大比例，严重影响道路的通行能力和使用效果，不仅严重影响了行车的安全、车速、舒适度和人们对高速公路的总体评价，同时也影响了运行车辆的使用寿命。因此在路基路面设计中对易引起这两种病害的路段，应引起足够的重视，采取行之有效的方法，杜绝此类病害的发生，保证公路的使用效果。

1 冻胀与翻浆的产生

为了降低冻胀与翻浆对道路造成的危害，从冻胀翻浆的产生原因入手，主要有以下几点：

1）道路勘测设计时路基填土偏低。公路路基翻浆大多数发生在水文、地质条件较差路段，路基高度过低、边沟积水或地下水极易侵入路基、路面。

2）筑路材料水稳性差，冻胀性强，压实强度不够。翻浆路段路基填筑材料均为水稳性差，冻胀性强的粉性土，粉性土具有透水性大，毛细水上升高，用该土填筑的路基，在压实度不足的情况下，水分迁移加快，春融后公路承载能力由于土中水分增多而急剧下降，路面中含水量超过塑限，承载力降低，在车辆荷载作用下，造成路面翻浆破坏。

3）在雨季施工的过程中，筑路材料的含水量控制不严格，路基填土过湿，致使雨季施工段土体内含水量过高，该路段在日后的行车荷载作用下，易出现松散和冒泥现象，就是造成路基翻浆破坏。

2影响冻胀与翻浆的因素

通过分析冻胀与翻浆发育的过程，冻胀翻浆的影响因素基本一致，都是由温度、水、土、路面和行车荷载的共同作用。在所有影响因素中，温度、荷载、土颗粒和土中水共同作用是造成道路冻胀的主要因素，而行车荷载是影响翻浆的主要因素，因为道路翻浆是通过行车荷载的作用最后形成和暴露出来的。

2.1 土的粒度组成

对于土的粒度组成，当粗粒土中无粉粘粒充填情况下，粒径较大，表面积较小，冻胀性最弱；当粗粒土中的粉粘粒含量增大时，粒径变小，土粒与水相互作用增强，土体渗透性减小，此时冻胀性最强；当粗粒土含量减少，粉粘粒含量增大到占主要组成时，土颗粒于土中谁的作用很强，但因为土壤渗透性骤减，使水分迁移的通道减少，影响到冻结时水分向冻结源迁移聚集，冻胀性反而降低。

2.2 土中水

土体发生冻胀的必须具备的条件之一就是初始水分及外界水分的补给。工程实践中证明，并不是含水的土体一定发生冻胀，但是不含水的土体一定不发生冻胀。在无外界水分补给的情况时，发生冻结的水源只有土体内部的水分，冻结过程只有土体内部水分迁移，而冻结后上部土层含水量较冻前有显著增加，而下部土层中含水量明显减少，这是因为冻结过程水分由下向上迁移，土体的冻胀率在一定范围内随含水量增加而增大；而在有外界水分补给的情况下，即使土体初始含水量较小，由于外界水分的补给，冻结过程有充分水源，水分不断向冻结锋面迁移，其冻胀结果是无外界水源补给10倍以上。

2.3 温度

土体的冻胀直接取决于土的温度。而土的温度受很多因素的影响，最主要的影响因素是供给的热源和能量。热源主要是太阳的照射热，传导的热量少，不同的地理位置地表面单位面积吸收的热量不同。地基中土的冻结，主要决定气温下降情况。

3防治冻胀与翻浆的工程措施

在冻胀与翻浆严重地段首先应做好路槽排水，其次应选用保温隔热性能较好的土，以保证路基的强度和稳定性。下面介绍几种常用的能够避免冻胀与翻浆的方法。

3. 1换填土法

换填法是指在工程状况不良的条件下，将天然地基中部分或全部的冻胀性土挖出，换填成非冻胀材料。

根据以往的实践和从经济方面考虑，置换材料采用廉价的粗颗粒材料，置换深度约为最大冻深的70%。在不同道路设计中，换填深度也有所不同的。在温暖地方，置换冻深为100%；对北海道的带广地区，置换冻深度60%。因此，应该根据现场调研情况和实践经验，来确定合适的换填深度。

3.2掺加水泥和石灰改善土体性质

在不能获得具有一定力学稳定性的单一材料或混合材料，但又需要提高土的强度，增加抗水性能和抗冰冻性能的情况下，可以采用加入适量的水泥、石灰或沥青材料，或者加入特殊的外掺剂等方法对土进行加固。通常采用水泥作为土的稳定剂，当土中掺入少量的水泥，如果能达到2%时，则可改变土的性质。

3.3隔离层法

若路基土体中地下水位较浅，宜采用隔离层来阻断土体中的水分迁移，防止水分进入路基上部，从而保持土基干燥，起到防治冻胀和翻浆的作用。

隔离层的深度应设在聚浆层以下和地下水以上适当处，隔离层宜高出地表水位25cm，有效厚度一般在20cm，防淤塞上下面宜设防淤层，隔离层材料可用碎石、砾石、粗砂、土工布等。