本文選自國家級期刊《黑龍江交通科技》,《黑龍江交通科技》主管單位:黑龍江省交通廳主辦單位:黑龍江省交通科學研究所;黑龍江省交通科技情報總站;黑龍江省公路學會。國內刊號為:CN23-1207/U,國際刊號為:ISSN1008-3383。
摘要:本文主要闡述了城市道路翻漿產生的原因、影響翻漿的因素及防治翻漿的措施
關鍵詞:翻漿,原因,防治措施
一、翻漿產生的原因
我國北方季節(jié)性冰凍地區(qū),在地下水位較高或地表排水不良情況下,冬季路基開始結凍,不斷向深處發(fā)展,上下層形成了溫度差。在負溫區(qū)內,土中的毛細水、自由水首先結凍,薄膜水逐漸移向冰晶體而結凍,于是該處土粒周圍的水膜減薄而剩余了許多表面能,增加了從水膜較厚的土粒處吸濕的能力。土中溫度高處的水分便向上移動,補充低溫處土粒薄膜水的轉移。在正溫區(qū)內,下層水分向零度等溫線附近移動,汽態(tài)水由于冷處比暖處氣壓小而移向冰晶體,凝成液態(tài)水而結冰;毛細水通過毛細作用上升移向冰晶體,部分凍結,部分轉變?yōu)楸∧に匝a給負溫區(qū)的水分轉移。從而造成大量水分積聚在土基上層,隨著氣溫的下降,零度等溫線不斷下移,形成一層、兩層或多層聚冰層。土基中水分凍結后體積膨脹,使路面凍裂或凍脹隆起。待到來年春季,氣溫回升至零度以上時路面結構層及路基開始化凍,由于路面導熱性大,使結構層自身及其下路基土融化較快,路基中的水分不能迅速向下或向兩側排除,土基上層便呈現(xiàn)過濕狀態(tài),有時甚至超過液限。路基強度及承載能力顯著降低,在行車荷載反復作用下發(fā)生"彈簧"、開裂、鼓包,嚴重時泥漿外冒,路面大量破壞,就形成了翻漿。
二、影響翻漿的因素
1.土質。粉性土是最容易翻漿的土,該土的毛細管水上升較高、較快,在0℃以下水分聚流嚴重,且當土中水分增多時強度降低很快,容易失穩(wěn)。粘性土毛細水上升雖高,但上升速度較慢,因此,只有在水源供給充足、且土基凍結速度緩慢的情況下,才可能形成比較嚴重的翻漿,砂土在一般情況下都不會發(fā)生翻漿,它在凍結過程中水分聚流現(xiàn)象很輕,同時該土即使含有大量水分,也能保持一定強度。
2.氣候。多雨的秋天;暖和的冬天;驟熱的晚春;春融期降雨等都是加劇濕度積聚和翻漿形成的不利氣候。例如,初冬時氣溫較高或冷暖交替,凍結線長期停留在路面下較淺處,大量水分就會聚流到距路面很近的地方,將產生嚴重翻漿。反之,初冬很冷,凍結線很快下降到距路面較深處,則路基上部聚冰少就不易出現(xiàn)翻漿。
3.水。翻漿過程就是水在路基土中轉移、變化的過程。地面排水困難,路基填土高度不足,邊溝積水,路基靠近坑塘、地下水位較高的路段,提供的充足水源是形成翻漿的重要因素。
4.行車荷載。道路翻漿是通過行車荷載作用最后形成和暴露的。在其它條件相同時,在翻漿季節(jié)交通量愈大、車輛愈重,則翻漿就會愈多、愈嚴重。
三、翻漿的防治
1.提高路基,加強排水。城市道路與公路不同,它擔負著交通與排水的雙重功能,為此,在規(guī)劃設計時應該根據(jù)實際情況適當抬高道路高程,使路基上部土層遠離地下或地表水面。路基加高的數(shù)值,應根據(jù)當?shù)貎鐾辽疃龋坊临|和水文情況,以路基最小填土高度及臨界高度確定,一般應保證路基處于干燥狀態(tài)。良好的路面路基排水可防止地面水或地下水侵入路基,使路基土體保持干燥,從而減輕凍結時水分聚流的來源,這是預防和處理翻漿的重要措施。
2.修隔溫層。在路面下鋪一層爐渣、礦渣、碎磚等材料。因其小孔隙多,傳熱能力小,可使它下面的土層不凍結或減小凍結深度,起到預防翻漿的作用。隔溫層的厚度一般為20至50cm,其寬度要比路面每邊多30至50cm。
3.鋪設隔離層。當?shù)叵滤换虻孛娣e水位較高,路基處于潮濕或過濕狀態(tài),且又不宜提高路基時,可鋪設隔離層。隔離層鋪設在路基頂面以下0.5至0.8m處,目的在于隔斷毛細管水上升進入路基上部,防止在負溫差時的水分積聚,以保持路基上部處于干燥狀態(tài)。隔離層按使用材料的不同,可分為透水和不透水兩種。透水的隔離層是采用碎石、礫石、粗砂、無紡布等材料鋪成的,厚度為0.1至0.2m。不透水的隔離層可用瀝青土(厚2.5至3.0cm)、噴灑瀝青材料(2至5mm)或者鋪油毛毯、塑料薄膜等做成。
4.降低地下水位。為了不讓地下水大量上升到路基上部土層,可設法降低地下水,常用以下方法,
(1)設置滲溝。當?shù)叵滤惠^高時或排除春融期路槽中的自由水,可在路槽底下設置排水滲溝,將地下水匯集至雨水排水管路中排除,以降低地下水位。滲溝應用滲水性良好的碎礫石填充,溝底宜做成4%至5%的坡度,滲溝出水口應高出排水面。
。2)利用雨水檢查井。隨著雨、污分流排水制的推廣,可適當加密雨水檢查井(20—30米一座),且不封閉磚砌雨水檢查井內壁,使地下水通過檢查井砌筑縫隙直接滲透進雨水檢查井,經雨水管路排走,可降低地下水高度,防止翻漿產生。
5.改善路面結構。
。ǎ保╀佋O砂礫墊層。砂礫墊層采用砂礫、粗砂或中砂鋪成,具有較大的空隙,能隔斷毛細管水的上升;化凍時能蓄水,排水;凍融過程中體積變化小,可減小路面的凍脹和沉陷;具有一定的強度,能將荷載進一步擴散,從面減小路基的應力和應變。
(2)鋪設石灰土、煤渣石灰土墊層。石灰土的水穩(wěn)性和凍穩(wěn)性較好,能減輕路基的凍脹和翻漿。但在重冰凍地區(qū)潮濕路段不宜直接采用,須與其它措施配合應用,如石灰土下鋪設砂墊層。
。3)換土。局部路段產生翻漿,可徹底挖除翻漿范圍內的粉性土,換填砂礫、碎石或塊石。