宮本學
(牡丹江林業(yè)工程公司,黑龍江 牡丹江 157000)
由于冬季路基土壤的冰凍作用,使路基上層的水分增多,春季冰雪融化時,路基中的水分不能及時排出,過分潮濕軟弱,在行車的作用下,產(chǎn)生彈簧、裂紋、起鼓、車轍、冒泥漿等現(xiàn)象叫做翻漿,它不僅嚴重破壞路面,使行車受阻,降低車速,增大車的磨損,燃料耗費,影響正常的運輸,而且對國民經(jīng)濟及國防建設(shè)都有一定的危害,因此,對道路翻漿處理勢在必行。
春融時由于路基上層土壤里的水分過多,加上荷載的作用形成了翻漿。然而路基上層土壤里的水分有事如何形成的呢?根據(jù)吸附薄膜理論可知,土壤里的水分遷移過程是一個非常復(fù)雜的自然現(xiàn)象,但很大程度上具有共性,土壤一部分降低溫度,發(fā)生凍結(jié),附近溫度較高而還沒有凍結(jié)的土壤中的水分,就會向溫度較低的凍結(jié)區(qū)移動聚集,我們把這種在溫差作用下產(chǎn)生的水分移動聚集的現(xiàn)象叫做聚流現(xiàn)象,他促使路基深部比較溫暖的土壤的水分向路基上層已經(jīng)凍結(jié)的土壤聚集,路基土壤中的水分才大大增加,水分增加及凍脹的存在,就會加劇翻漿的形成。凍脹現(xiàn)象是道路在凍結(jié)過程中,由于路基產(chǎn)生了垂直向上的不均勻的凍脹力而使路面產(chǎn)生局部隆起,該過程極其復(fù)雜且包括許多因素,其中最主要的是:1、對冰凍脹敏感的土壤;2、氣溫下降慢;3、水分供應(yīng)。在冬天地面剛剛凍結(jié)不深的時候,氣溫長期保持在一定的溫度,既不回升也不顯著下降,則此時的地凍線將長期停留在一定深度,地凍線以下的水不斷聚流結(jié)成一層冰層,聚冰層存在不僅使路面產(chǎn)生斷裂或者鼓脹,而且破壞土體骨架,減低土壤承載強度,到春融時,路面下的土壤要比路肩下的土壤話的快,近而殘余未化的凍土形成凹槽,水分就更不容易排出,加速翻漿。
道路翻漿的成因
1 水文及水文地質(zhì)因素影響:造成翻漿的水主要以兩個途徑進入路基土壤,一是雨水,雪水、地表積水不斷深入路基;另外一種是地下水,當土壤干燥時,土壤顆粒間的摩擦阻力很大,難以壓實,但具有一定的強度,由于顆粒間的空隙較大,給水分的深入留有一定的余地,所以不夠穩(wěn)定。當土壤中的水分占有一定比例時,即最佳含水量時,這時土壤能夠壓的很實,即達到了最大密實度,此時土壤強度也最大。這也是路基施工時要求達到的標準。當土壤中的水分過多時,使土壤達到飽和狀態(tài),這時土壤顆粒之間的距離遠了,周圍的水膜增大,水分起到潤滑作用,土壤間的摩擦阻力消失,土壤是掉了強度。這樣很容易造成翻漿,所以水勢影響道路翻漿的基本因素。
2 土壤因素的影響:土壤是由于顆粒、水分、空氣三項體組成,并且由于土壤顆粒的大小、礦物質(zhì)有機成分不同存在著不同的特性,用粗顆粒式的沙礫土填筑路基,在任何情況下不易發(fā)生翻漿,因為這種土壤毛細水上升的高度小、空隙大,在凍結(jié)過程中,溫差作用水分聚流現(xiàn)象極輕微,同時這種土壤具有良好的透水性,所以排水性能良好,又具有一定的水穩(wěn)性,即使含水量大,甚至在飽和狀態(tài)下,仍具有一定的輕度,保持穩(wěn)定。而粉砂土是最容易產(chǎn)生翻漿的,因為這種土壤由于溫差作用發(fā)生聚流現(xiàn)象特別嚴重,而且毛細水上升的高度大,這種土壤顆粒細,滲水性能差,在凍結(jié)時水分不易滲出,而且水分稍多達到飽和時,就不穩(wěn)定,甚至成為流沙、泥漿。
粘性土壤在不良條件下,如地下位很高,路基兩旁表面積水,也能發(fā)生嚴重的翻漿。此外,如腐殖土、鹽漬土等也是統(tǒng)一產(chǎn)生翻漿的,綜合可得,顆粒的大小,土壤顆粒礦物質(zhì)有機成分的不同,都是影響翻漿的因素,因此在修筑路基時應(yīng)充分注意。
3 氣候因素影響:只有在冬季土壤發(fā)生凍結(jié)的寒冷地帶才發(fā)生翻漿。因為只有冰凍土壤中的水分才能產(chǎn)生聚流現(xiàn)象。假如冬季開始凍結(jié)時,先冷而后暖,寒暖交疊,開始土壤凍結(jié)不深,凍結(jié)線長期地停留在路面下較近的層位,將會有大量的水分自未凍結(jié)的區(qū)域源源不斷的聚流到上層凍結(jié)區(qū),使路基上層水分大大增加,會引起嚴重的翻漿,若冬季一開始變冷,路基土壤中凍結(jié)線很快就降到距路面很深的地方,這樣就會減輕土壤中的水分聚流作用,路基上層土壤中的水分就不能不大量增加,距路面深處,及時聚集了大量水分,但影響不大,路面翻漿也很輕或者不會發(fā)生,總之,氣候的冷熱,冷熱的時間長短,土壤凍結(jié)的快慢和凍結(jié)時間的長短,凍結(jié)深度大小,降水量大小和建水的時期,蒸發(fā)量的大小都會影響翻漿,水、土、溫度三者在路基土壤中互相影響作用,使路基土壤中的水分增多,失掉支撐強度,這時翻漿的內(nèi)因,是根本。這三種自然伊蘇是促成翻漿的基本原因,三者互相聯(lián)系,缺一不可。因此,翻漿的路段要深入細致的調(diào)查研究,掌握主要矛盾,以便徹底根治。
4 行車因素影響:唯物辯證法認為外因是引起變化的條件,內(nèi)因是變化的根本,外因通過內(nèi)因起作用。翻漿的基本原因是上述三種,但是他通過加載的作用暴露出來的,翻漿路段的路基土壤開始融化時有大量的重型車輛行駛時,就會加速或加重道路翻漿,這樣在發(fā)生翻漿苗頭時,還要控制交通量。
5 人為因素影響:造成道路翻漿有人為因素,著主要變現(xiàn)的設(shè)計、施工養(yǎng)護三個方面,1、設(shè)計時對翻漿的因素考慮不周,對遠景交通量估計不足;路基設(shè)計高度不夠;路線沒有比過不利的水文地質(zhì)地帶。2、施工注意不夠,在填筑路基時用了大量的粉質(zhì)土、鹽漬土、大塊凍土,分層填筑壓實不夠,特別是在永凍區(qū)破壞保溫層。3、養(yǎng)護不當,排水設(shè)施阻塞,路拱有反向坡,路面、路肩積水,為水分滲入路基提供有利條件。
6 路面類型因素影響:道路的翻漿是通過路面的變硬破壞表現(xiàn)出來的,所以路面的類型對翻漿現(xiàn)象是否出現(xiàn)也有一定的影響,如在某些比較潮濕的路基上,在原有沙石路面上鋪筑了黑色面層之后,因為黑色路面透氣性較差,路基中水分不能向外蒸發(fā),這時則造成路基狀況的惡化,所以常常造成翻漿現(xiàn)象,這也說明有些沙石路面本不翻漿,二筑上黑色面層后反而翻漿的原因。
[1]學位論文.道路翻漿形成機理與防治技術(shù)研究.2003.
[2]期刊論文.道路翻漿發(fā)生的原因及防治.山西建筑,2008.