冻土地区路基翻浆的原因及防治措施

田永全

（中建新疆建工路桥工程有限公司，新疆 乌鲁木齐 830054）

通常冻土可分为季节性冻土、隔年冻土以及多年冻土。我国新疆地处亚欧大陆腹地，海拔较高，气候干燥寒冷。在新疆地区进行公路工程建设时，冻土区比较常见，这就会给公路工程的施工带来一定难度。尤其是路基冻胀、翻浆等病害的防治，是冻土区公路施工必须重点考虑的问题。本文主要对季节性冻土的冻胀机理进行探讨，并对翻浆问题的防治措施进行深入研究，可为相关工程提供一定的参考与借鉴。

1 季节性冻土区路基的冻胀机理和影响因素

1.1 冻土区路基的冻胀翻浆机理

在我国西部的季节性冻土区，入冬以后大气温度会迅速下降，路基表面开始冻结，路基土孔隙内的自由水也会随之冻结，从而形成冰晶体。随着大气温度的不断降低，冻结线会不断向下推移，处在冻结线附近土中的水分也会被冰晶所吸附。这时该处土粒的结合水膜变薄，使得下部水膜较厚的薄膜水不断向上堆移。同时地下的毛细水也会因为负温压的作用，向上移动进而形成一个聚冰层。当这个聚冰层达到一定厚度时，便会发生冻胀，使路基上抬或开裂。在春季气温回升后，路基土融化速度较快，但路基下部的冻结层融化速度相对缓慢，路基上部的水分由于不能及时排出去，便会聚集在路基土中，进而使公路面层上形成一块块湿润斑，路基当中的水分长期排不出去，就会严重影响其强度和稳定性，加上公路行车的荷载作用，便会在湿润斑处发展成湿软、弹簧甚至翻浆病害。

1.2 冻土区路基冻胀的影响因素

1.2.1 土质

土质是路基冻胀问题的最大影响因素，通常如粉质土、粘性土等，比较容易产生翻浆病害。地基土是由大小不等的颗粒组成的，因此具有一定的分散性。土的分散性往往决定了冻结期的水分迁移情况和冻胀程度，这在以前的研究中已经被普遍证明。在分散性较高的土中，水膜厚度也较高，这非常有利于冰晶体的迁移和聚集，从而形成冻胀土。而如果土的分散性较低，水膜的厚度也相对较小，则会大大降低水分子向这些水膜移动的机率，所以冻胀性产生的机率也较低。

1.2.2 水分

虽然水质不同其冻胀的敏感度也不同，但是如果没有一定的水分条件，就不可能发生冻胀问题，自然不会出现翻浆问题。在公路工程中路基中的水分含量往往受当地降水条件、地下水位、地表流水等因素的影响。当地基土在负温作用下出现冻结现象，土的平衡状态就会受到一定的干扰及破坏，这就必然会导致水分的迁移。而在已经冰结的土粒中，水分会不断地向冷锋面迁移，这也是由于温度降低而引起的结晶现象。如果加上外来水源的补给，地基土中的冰层就会越集越厚，冻结温度越高外来水形成冰晶体时间就会越长，所以冰夹层也就会越厚。

1.2.3 温度

如果大气温度长年处在负温以上，自然不会出现路基冻胀翻浆现象。只有当大气温度降低到负温后，达到了水的冻结条件，才可能出现冰晶体析出现象。而冻结的深度变化又与负温的时间长短有一定关系。负温时间越长，其冻结深度就会越大，路基的冻胀量也就越大，形成翻浆的机率便越高。当冻结深度与冰冻指数条件不变时，冻结速度还与温度梯度有关，这对冻胀和翻浆的影响也较大。当冻融的速度较快时，土基会快速融化，这样会增加翻浆产生的机率，尤其是在冷暖交替期间，再伴有雨雪等天气，便会增加翻浆病害的严重程度。

1.2.4 行车荷载

有的公路翻浆是在长期行车荷载作用下形成并逐步扩大的。行车荷载会使土层产生脱水压缩固结，使路基内部的孔隙率减小，进而影响水分迁移的速度，路基就会产生翻浆病害。当水、土、温度等其他翻浆条件具备以后，交通量越大、车辆荷载也越大，翻浆变越严重。

综合上述分析，公路路基翻浆是在土、水、温度以及行车荷载的综合作用下产生的。但在一定的条件下，其中的某一种因素会成为翻浆的主要因素。

2 冻土区路基冻胀翻浆的防治措施

2.1 做好施工调查、检查工作

路基施工时必须对冻胀土路基进行调查，复核路基填挖高度、土质及天然含水量、冰冻条件及填筑材料等，同时与设计资料相认证。在冻胀土路基施工中要经常检查冻害状况，如果发现冻胀、软弹、变形、纵横向裂缝及翻浆等，应查明原因并采取有效处治措施。在路面结构层铺筑之前，应该对路基因冻胀造成的强度不足或变形过大等问题查明原因，在经过必要处理后方可进行路面结构的铺筑。

2.2 提高路基的填土高度

提高路基填土高度通常是一种较为方便的防冻胀翻浆的措施，这种方法也比较经济实用。同时也能增强路基路面的强度和稳定性。路基高度的提高也降低了路基边缘与地下水或地面水位接触的机率，从而有效避免了在冻结过程中，水分向路基上部迁移情况的发生，使冻胀程度减弱，也有效预防了路基翻浆病害的产生。

2.3 提高路基的压实度

试验证明，当路基的压实度在80%～90%时，路基土冻胀率最大，这是由于此时的毛细水上升的高度较高。而当压实度达到90%以上时，土体中的孔隙会变小，但由粉质土所组成的土体孔隙主要以弱结合水存在，基本上会阻断毛细水的上升，地表水也很难渗透下来，于是能够有效减少路基中水分的聚冰现象。因此，必须保证路基的压实度，尤其在路基填挖交界处基底应充分压实，同时还应该根据填方及挖方段不同的冻胀量设置楔形过渡段，使挖方终点冻胀量与填方段冻胀量相一致。

2.4 合理选择路基填料

路基填料的合理选择是避免其冻害问题的重要途径。季节性冻土区路基填料的选择，应该综合考虑路基高度、干湿类型、容许总冻胀值以及路面的形式等。对地基土进行挖除换填时，其深度误差应不大于5%。换填粗颗粒材料粒径小于0.075mm的含量不应大于10%；换填土必须做到粒料均匀，结合料掺拌均匀，厚度一致，排水良好，压实度达到要求。季节性冻土地区石质挖方、零填路段超挖和清除软层后的凸凹面，严禁用挖方料和未经稳定处理的混合料回填找平。应先将岩面凸出部分凿平，超挖部分坑槽用贫水泥混凝土浇平，然后整平，并与基层一起施工。

2.5 加强路基排水

冻胀翻浆的过程也就是水在路基中迁移和相变的过程，由于路基附近的地表积水和地下水是路基出现冻胀和翻浆问题的主要因素。所以解决这一问题的最有效办法就是，采用各种排水措施，做好施工阶段排水和永久性排水工作。从而减少水分在路基当中的聚积和毛细水的补给，以保持路基土的干燥状态；路槽排水通常可采用砂垫层或横向盲沟等措施，砂垫层可以起到排水、蓄水的作用，以减轻路面的冻胀破坏。在公路的纵坡小于3%的路段，路面基层采用透水性材料时，应该在路槽下设置上横向的盲沟。

3 结语

除了采用以上的防治措施外，在重冻区还可考虑铺设一定厚度的隔温层，来减少路基的冻胀及翻浆破坏。总之，在冻土区公路工程中，应该综合考虑路基的冻胀及翻浆机理，分析其影响因素，从而采取积极有效的措施来提高路基的抗冻胀性能，减少翻浆病害的产生。

[1]武铁雷，佟艳芳.季节性冻土地区公路冻胀翻浆防治措施[J].黑龙江交通科技，2011，（4）：14.

[2]王蕴，袁文忠，孔令奇.季节性冻土区路基冻胀翻浆浅析[J].四川建筑，2008，28（2）：79-80.

[3]王建斌.冻土区道路翻浆的原因及影响因素[J].民营科技，2010，（1）：169.