宫本学
(牡丹江林业工程公司,黑龙江 牡丹江 157000)
由于冬季路基土壤的冰冻作用,使路基上层的水分增多,春季冰雪融化时,路基中的水分不能及时排出,过分潮湿软弱,在行车的作用下,产生弹簧、裂纹、起鼓、车辙、冒泥浆等现象叫做翻浆,它不仅严重破坏路面,使行车受阻,降低车速,增大车的磨损,燃料耗费,影响正常的运输,而且对国民经济及国防建设都有一定的危害,因此,对道路翻浆处理势在必行。
春融时由于路基上层土壤里的水分过多,加上荷载的作用形成了翻浆。然而路基上层土壤里的水分有事如何形成的呢?根据吸附薄膜理论可知,土壤里的水分迁移过程是一个非常复杂的自然现象,但很大程度上具有共性,土壤一部分降低温度,发生冻结,附近温度较高而还没有冻结的土壤中的水分,就会向温度较低的冻结区移动聚集,我们把这种在温差作用下产生的水分移动聚集的现象叫做聚流现象,他促使路基深部比较温暖的土壤的水分向路基上层已经冻结的土壤聚集,路基土壤中的水分才大大增加,水分增加及冻胀的存在,就会加剧翻浆的形成。冻胀现象是道路在冻结过程中,由于路基产生了垂直向上的不均匀的冻胀力而使路面产生局部隆起,该过程极其复杂且包括许多因素,其中最主要的是:1、对冰冻胀敏感的土壤;2、气温下降慢;3、水分供应。在冬天地面刚刚冻结不深的时候,气温长期保持在一定的温度,既不回升也不显著下降,则此时的地冻线将长期停留在一定深度,地冻线以下的水不断聚流结成一层冰层,聚冰层存在不仅使路面产生断裂或者鼓胀,而且破坏土体骨架,减低土壤承载强度,到春融时,路面下的土壤要比路肩下的土壤话的快,近而残余未化的冻土形成凹槽,水分就更不容易排出,加速翻浆。
道路翻浆的成因
1 水文及水文地质因素影响:造成翻浆的水主要以两个途径进入路基土壤,一是雨水,雪水、地表积水不断深入路基;另外一种是地下水,当土壤干燥时,土壤颗粒间的摩擦阻力很大,难以压实,但具有一定的强度,由于颗粒间的空隙较大,给水分的深入留有一定的余地,所以不够稳定。当土壤中的水分占有一定比例时,即最佳含水量时,这时土壤能够压的很实,即达到了最大密实度,此时土壤强度也最大。这也是路基施工时要求达到的标准。当土壤中的水分过多时,使土壤达到饱和状态,这时土壤颗粒之间的距离远了,周围的水膜增大,水分起到润滑作用,土壤间的摩擦阻力消失,土壤是掉了强度。这样很容易造成翻浆,所以水势影响道路翻浆的基本因素。
2 土壤因素的影响:土壤是由于颗粒、水分、空气三项体组成,并且由于土壤颗粒的大小、矿物质有机成分不同存在着不同的特性,用粗颗粒式的沙砾土填筑路基,在任何情况下不易发生翻浆,因为这种土壤毛细水上升的高度小、空隙大,在冻结过程中,温差作用水分聚流现象极轻微,同时这种土壤具有良好的透水性,所以排水性能良好,又具有一定的水稳性,即使含水量大,甚至在饱和状态下,仍具有一定的轻度,保持稳定。而粉砂土是最容易产生翻浆的,因为这种土壤由于温差作用发生聚流现象特别严重,而且毛细水上升的高度大,这种土壤颗粒细,渗水性能差,在冻结时水分不易渗出,而且水分稍多达到饱和时,就不稳定,甚至成为流沙、泥浆。
粘性土壤在不良条件下,如地下位很高,路基两旁表面积水,也能发生严重的翻浆。此外,如腐殖土、盐渍土等也是统一产生翻浆的,综合可得,颗粒的大小,土壤颗粒矿物质有机成分的不同,都是影响翻浆的因素,因此在修筑路基时应充分注意。
3 气候因素影响:只有在冬季土壤发生冻结的寒冷地带才发生翻浆。因为只有冰冻土壤中的水分才能产生聚流现象。假如冬季开始冻结时,先冷而后暖,寒暖交叠,开始土壤冻结不深,冻结线长期地停留在路面下较近的层位,将会有大量的水分自未冻结的区域源源不断的聚流到上层冻结区,使路基上层水分大大增加,会引起严重的翻浆,若冬季一开始变冷,路基土壤中冻结线很快就降到距路面很深的地方,这样就会减轻土壤中的水分聚流作用,路基上层土壤中的水分就不能不大量增加,距路面深处,及时聚集了大量水分,但影响不大,路面翻浆也很轻或者不会发生,总之,气候的冷热,冷热的时间长短,土壤冻结的快慢和冻结时间的长短,冻结深度大小,降水量大小和建水的时期,蒸发量的大小都会影响翻浆,水、土、温度三者在路基土壤中互相影响作用,使路基土壤中的水分增多,失掉支撑强度,这时翻浆的内因,是根本。这三种自然伊苏是促成翻浆的基本原因,三者互相联系,缺一不可。因此,翻浆的路段要深入细致的调查研究,掌握主要矛盾,以便彻底根治。
4 行车因素影响:唯物辩证法认为外因是引起变化的条件,内因是变化的根本,外因通过内因起作用。翻浆的基本原因是上述三种,但是他通过加载的作用暴露出来的,翻浆路段的路基土壤开始融化时有大量的重型车辆行驶时,就会加速或加重道路翻浆,这样在发生翻浆苗头时,还要控制交通量。
5 人为因素影响:造成道路翻浆有人为因素,着主要变现的设计、施工养护三个方面,1、设计时对翻浆的因素考虑不周,对远景交通量估计不足;路基设计高度不够;路线没有比过不利的水文地质地带。2、施工注意不够,在填筑路基时用了大量的粉质土、盐渍土、大块冻土,分层填筑压实不够,特别是在永冻区破坏保温层。3、养护不当,排水设施阻塞,路拱有反向坡,路面、路肩积水,为水分渗入路基提供有利条件。
6 路面类型因素影响:道路的翻浆是通过路面的变硬破坏表现出来的,所以路面的类型对翻浆现象是否出现也有一定的影响,如在某些比较潮湿的路基上,在原有沙石路面上铺筑了黑色面层之后,因为黑色路面透气性较差,路基中水分不能向外蒸发,这时则造成路基状况的恶化,所以常常造成翻浆现象,这也说明有些沙石路面本不翻浆,二筑上黑色面层后反而翻浆的原因。
[1]学位论文.道路翻浆形成机理与防治技术研究.2003.
[2]期刊论文.道路翻浆发生的原因及防治.山西建筑,2008.