道路冻胀及翻浆病害防治问题探讨

王永仲

【摘 要】冻胀与翻浆是是新疆地区内分布较广、危害较大的两种道路病害，因而也是路基路面设计、施工、监理等工程技术人员必须考虑的问题。工程中应首先考虑采用在预想冻深范围内换填冻胀土的“置换法”，而在冻结深度较大、交通量比较少或缺少优质置换材料的情况下，适于采用隔温法防止冻胀。

【关键词】道路病害；翻浆冻胀；治理措施

0.前言

路基是路面结构的基床，支撑着路面结构，承受着由路面传来的荷载，当路基填高等于1.5m时，还将一部分轮载传递到地基。路基和地基的强度、变形和稳定性，对路面结构的寿命产生重要影响。由于强度不足往往导致填方路基的横向不均匀沉降变形，路基两侧出现纵向裂缝。路基施工受实际条件的限制时，如天气太干燥，局部路堤填料含水率低，土块粉碎不足，致使路基压实度不均匀；暗埋式构造物因其长度限制使路基边缘不能超宽碾压，致使路基边缘压实度不够；某些加减速道与行车道没有同步施工，当拼接处理得不好时，其拼接处也产生压实度不足的情况。在填方路堤施工中，当路堤施工到一定高度以后，路堤边缘土体往往存在压实度不足问题，由于填方土体的最佳含水率控制不力，压实效果达不到要求，考虑到施工安全和进度，使得压实或压实作用时间不足，路基压实不充分，致使路基压实度达不到要求，在包括降雨入渗、地下水位变动等周围水环境影响下，路基吸水而引起土体含水率增大，造成土体重度的改变，土体强度降低，造成路基承载能力不足。使用冻胀性土的路段，当有水分供给时，在冬季负气温作用下，水分连续向上聚流，在路基上部形成冰夹层、冰透镜体，导致路面不均匀隆起，使柔性路面开裂、刚性路面错缝或折断的现象，称为冻胀。使用冻胀性土的路段，在春融期间，由于土基含水过多、强度急剧降低，在行车作用下路面发生弹簧、裂缝、鼓包、冒泥等现象，称为翻浆。

1.道路冻胀与翻浆成因分析

道路冻胀与翻浆是多种因素综合作用的结果，土质、水、温度与路面是影响冻胀的四个主要因素。翻浆除受这四个因素影响外，还受行车荷载因素的影响。在上述诸因素中，土质、温度和水是形成冻胀与翻浆的三个基本条件。

1.1人为因素

在下列情况下，都将加剧翻浆的形成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，以及路面结构组合不当，厚度偏薄等。填筑方案不合理，不同土质填料混杂填筑，或采用大量的粉质土、腐殖土、盐渍土、大块冻土等劣质填料，或分层填筑时压实度不足。排水设施堵塞，路拱有反向坡，路面、路肩积水，对翻浆估计不足，且无适当的防护措施。

1.2材料因素

粉性土具有最强的冻胀性，最容易形成翻浆。这种土的毛细水上升较高且快，在负温度作用下水分易于迁移，如水源供给充足可形成特别严重的冻胀，在春融时承载能力急剧下降易于形成翻浆。黏性土的毛细水上升虽高，但速度慢，只在水源供给充足且冻结速度缓慢的情况下，才能形成比较严重的冻胀与翻浆。粉性土和黏性土含有较多腐殖质和易溶盐时，则更易形成冻胀与翻浆。粗粒土在一般情况下不易引起冻胀与翻浆，因其毛细水上升高度小、聚冰少，且在饱水情况下也能保持一定的强度；但当粗粒土中粉黏粒含量超过一定量以后，冻胀性明显增加，也能形成冻胀与翻浆。冻胀与翻浆的过程，实质上就是水在路基中迁移、相变的过程。路基附近的地表积水及浅的地下水，能提供充足的水源，是形成冻胀与翻浆的重要条件。降雨及灌溉会使路基土的含水率增大，使地下水位升高，从而促成冻胀与翻浆的形成。

1.3温度及行车荷载因素

没有一定的冻结深度或冰冻指数是难以形成冻胀与翻浆的，没有更大的冻结深度或冰冻指数是难以形成严重冻胀与翻浆的。而在同样冻结深度或冰冻指数的条件下，冻结速度和负气温作用的特点对冻胀与翻浆的形成有很大影响。

1.4路面影响因素

冻胀与翻浆都是通过路面变形破坏而表现出来的，因此，冻胀与翻浆和路面是密切相关的。路面类型对冻胀与翻浆有影响，如在比较潮湿的土基上铺筑沥青路面后，由于沥青路面透气性较差，路基中的水分不能通畅地从表面蒸发，可能导致聚冰增加、冻胀量增大，以致出现翻浆。路面厚度对冻胀与翻浆也有影响，路面厚度大时可减轻冻胀，也可减轻或避免翻浆。

2.道路冻胀与翻浆主要防治措施

2.1置换法

置换法是采用非冻胀材料换填部分冻胀性土的方法，应用时需要确定的问题主要是冻结深度和置换到何种程度。采用置换法应对当地的土质、气温及地下水进行调查，并确定采用防止冻胀措施的路面冻结深度，然后根据得到的冻结深度，确定不引起路面产生冻胀破坏的置换深度。冻结深度是以冻前的路面表面为基准至地基中线为目止的深度。路面冻结深度是由影响冻胀的主要因素决定的。除此之外，日照条件、路面颜色、路面结构、路面上的积雪数量等许多因素也起着重要的作用。冻结深度可以根据观测的气温资料由计算来确定，但对高速公路等一些重要的路面结构，最好在冻结最严重时期进行实测，以确定最大冻结深度。在积雪寒冷地区，确定路面的置换深度时，各国有不同的要求，如日本以道路最大冻深的工作为标准。

2.2稳定土处理法

道路的基层如使用不够稳定的土类，可掺入适当数量的水泥进行处理，能提高其强度和承载能力，并增加抗冻和抗水性能。但必须注意到，水泥剂量过大会产生收缩裂缝。至于粉碎、拌合与压实等。工序也很重要，必须合乎要求。在沟渠衬砌等工程中，对于很湿的塑性土应用水泥进行稳定，通过实践证明也有显著效果。

2.3防止翻浆防水工作要做好

从翻浆现象的实质来看，水是其发生的基本诱因也是必要条件，所以说防止地面水、地下水或其它水分在冻结前或冻结过程中进入路基上部是防止翻浆发生的首要任务，也是抑制翻浆的最有效方法。在防水的过程中，我们应该在易发生翻浆地段可以在路基设计和施工中设计置隔离层，例如利用土工布等，这是个长期的防治，在工程的同时也要对当时时期的温度进行长期监控，如果温度持续的寒冷我们可以进行机械操作，如果温度变化较大我们需要在不同的温度使用不同的材料来防止翻浆的发生，同时需要专门的工作人员去处理好相关问题。

2.4改善路基结构

石灰土结构层： 石灰土具有一定性的板体性，可使行车荷载传至土基上的应力分布均匀并逐渐扩散减少，石灰土水稳定性和冰稳定性较好，力学强度较好。石灰土属于多孔性材料，对上基水温状况有调节作用。石灰土基层中的石灰剂量应根据强度和稳定性要求合理选定。上层可采用8%～12%，下层可采用6%～8%，石灰土垫层的剂量可采用 4%～6%。石灰中所含活性氧化物不少于 60%，杂质含量不超过10%，块石灰占总量 70%，如果低于上述要求可相应提高石灰剂量。对土的要求是采用塑性指数一般在7～15的粘性土较好，粉性土次之，砂土则不宜使用。不易打碎的粘土和腐殖土不应采用，土中草皮、树根等杂质必须清除。

3.结束语

在以上这些措施中，工程中应首先考虑采用在预想冻深范围内换填冻胀土的“置换法”，而在冻结深度较大、交通量比较少或缺少优质置换材料的情况下，适于采用隔温法防止冻胀。另外，这种方法还可以部分的应用于道路和机场等通过交通量较小的路面。稳定土处理法则是用于粘性土构成的软弱路基情况，也可与置换法配合使用。

【参考文献】

[1]刘付丰.道路路面翻浆现象成因分析[J].黑龙江科技信息，2011（04）.