公路路基翻浆原因及预防养护方法浅析

李 芳

(山西省公路局长治分局,山西 长治 046000)

0 引言

在我国北方季冻地区，公路会因为温差和水分的原因引发多种病害，其中冻胀和翻浆是主要病害之一，同时在诸多工程建设中，冻胀和翻浆问题也成为确定基础埋置深度的重要指标。根据主管部门多年的统计资料显示，我国北方地区公路病害约有70%以上是冻胀翻浆造成的[1]。尤其是近几年来，随着经济发展，运煤车等大量超载车辆的出现，使这种病害的影响程度更加加剧。路基病害是经常需要面对的问题，主要发生在路基土质不良、潮湿、冰冻等地区，当路基经受水分侵蚀，在温度作用下经历结冰化冰的过程时就会产生翻浆现象。如果翻浆病害得不到及时处理，不仅会降低公路的使用寿命，还会危及行车安全。在对公路翻浆现象引起重视的同时，分析其产生的机理，并找出导致病害产生的原因，才能对症下药，采取预防养护方法加以预防和整治。

1 翻浆产生的机理

路基翻浆现象的产生是由于温度场、水分场综合作用的结果，当遇到土体的物质组成和结构特征不当时，极易产生翻浆现象。在多雨季节，水分通过路基边缘或者路面结构，逐步深入到路基之中。等到冬天时，温度下降，温度的降低是从路面结构开始，越往下温度越高。路基下层土壤里的水分，在水分子牵引力的作用下，会向上层开始冻结的土壤中运动，在上层冻结区域的土基中聚集，致使土基上层水分大量增加。在沥青混凝土路面，由于黑色路面感温性比路肩土强得多，所以当冬天温度下降时，路面下的土比两旁路肩下的土坡冷的要快，连同路基下部水分同路肩、边坡下尚未冻结的土中的水分，都会向路面下已冻结区土壤中聚集，因而路面下聚集水分特别多，土体中水分增多会破坏土体受力骨架，减低土体承载强度。当温度升高土壤化冰时，路面下的土又比路肩下的土融化的快，在路面之下会形成融化盆，化冻后的水分难以排出，处在两层强度较高的结构之间，在行车作用下容易形成翻浆[2]。如图1所示为春季路基上层化冰之后形成融化盆，在行车荷载作用下，路基土体不断变形，压实度降低，导致强度降低，并在荷载的作用下，出现鼓包、开裂、冒浆等现象发生，对路面造成极大的破坏，最终出现翻浆。

2 翻浆影响因素分析

2.1 水分对翻浆的影响

水是导致路基翻浆的必要条件，路面结构在使用过程中会产生微裂缝，聚集在路面结构和路旁的积水通过路面微裂缝或土质边沟渗入路基当中，导致路基含水量增大，强度下降。当路肩修建在地下水位较高或者两侧有灌溉的农田时，按照水分迁移聚集原理，冬季随着气温下降水分会向路基顶部聚集，冻结成冰。同时，土壤中的气态水也会在土基顶部和路面结构层内聚集，主要是由于水分以气态在温差作用下向上运动的结果。当春季温度升高时，土壤中融化的水分导致公路路基含水量较大，当水分不能及时排水时，就会引起土壤强度下降，产生翻浆。

2.2 土质的影响

土体是路基产生翻浆现象的基础，不同的土质发生翻浆病害的严重程度不同。粉性土是最容易产生翻浆病害的土体，由于颗粒较细，毛细作用较强，导致毛细水上升快，水分在温差作用下会产生聚流作用，导致土体中水位较高，同时土体结构也会因为水分的增多导致强度下降，发生失稳现象。相比之下，粘性土发生毛细作用较轻，主要是因为粘性土毛细通道较小，毛细水上升速度慢，如果进入土基的水分不足很难发生翻浆，但是在进入土基的水分充足时，毛细作用就会持续进行，毛细水上升高。此外，在富含腐殖质或易溶盐的粘性土和粉性土中，受到渗透压的作用，容易造成水分的聚集，容易发生翻浆病害。

2.3 行车荷载的影响

行车荷载是导致路基路面出现翻浆病害的直接原因，水分在温差作用和毛细作用下产生聚集，只有在受到荷载作用才会出现鼓包、开裂、冒浆。特别是在山西地区，由于运煤车辆较多，行车荷载普遍较大，而且存在车辆超载现象，在纵坡或者弯道时，车辆刹车次数多，极易造成翻浆现象。

2.4 道路管理的影响

在路基施工中，由于管理不善，在路基施工完没有对压实度和含水量进行测定，导致路基含水量过大、压实度不够，导致水分容易进入路基之中，造成翻浆隐患。公路在使用过程中，路面积水及边沟积水不及时排除，路面出现的反射裂缝、坑槽等病害不及时进行修补，都容易造成水分的进入，也容易引发公路路基翻浆病害。

3 预防养护方法

3.1 做好防排水工作

公路路基的排水主要从设计施工中和后期的养护中入手。路基设计要遵循“防治结合，以防为主”的准则，在干燥地段进行设计施工的同时提前做好预防道路翻浆的施工，例如采用透水性良好的砂砾石进行路基的填筑，设计路基排水结构物，在路基中设置隔离层，防止路面水下渗，提高路基高度等。如图2所示为路基设计时增加排水暗沟，用于排出地下水。对于施工中经常遇到的裂缝水、层间水、浅层水等，可以采用切断、拦截等技术进行改善，例如，加深边沟，设置渗沟、渗管及渗井，来降低地下水位。

在日常养护工作中需要及时清理路面积水，保持路面清洁，定期对边沟进行巡查，当遇到淤塞和杂草导致排水不畅时，及时进行清除，并保证边沟满足排水纵坡的需求。在土质边坡，易受到流水冲刷时，可以增设涵洞、浆砌片石或混凝土边沟、急流槽等排水设施。对于路基当中的积水可以采取在路肩上开挖横沟的方式来排出，横沟间距尽量不要太长，一般在10 m左右，对于路面积水时，采用人工或者路肩横沟的方式来清除，在平时养护时及时清理排水通道的堵塞物，防止路肩积水。

3.2 控制行车荷载

对于行车荷载的控制上主要分为限载和分流措施。在道路管理上，严格查处车辆超载情况，特别是对于大型的运煤车，对于翻浆频发的路段，在春季融冰季节合理对车辆进行分流，尽可能降低车辆荷载的作用次数，避免承受较多的车辆荷载负担，便于路基中水分有充足的时间进行纵横向排除，预防翻浆病害的产生。

3.3 换填土层

通过分析土质对于路基翻浆的影响，可以发现粉土和粘性土对路基翻浆的形成有强烈的影响。但是砂土，由于含水量少，并且毛细水上升高度小，在强度性能方面更优，因此对于频繁发生翻浆的地区，优先选用砂性土。当遇到土质不良时，可以采用利用砂性土来换填不良土。通常将路基上层50 cm左右的土层挖出，用水稳性较好的砂性土进行换填，并保证压实度符合要求。在翻浆严重路段，将不符合要求的土体挖除，填入水稳性能良好的砂砾料并压实[3]。填料要求级配好、强度高，对于水稳类基层，要控制水泥的用量，防止反射裂缝的出现，加剧路表水分的下渗，对于有特殊要求的路段，可以考虑添加外掺剂，然后重铺路面结构层，并增设隔水层、防冻层等。

3.4 加强施工及养护管理

试验证明路基填土在80%～90%压实度时，路基土冻胀率最大，大于此密度时，冻胀几率减小，则翻浆的几率也会降低，因此在施工过程中严格要求路基的压实度指标；在路面结构上选用整体性好的石灰土、水泥稳定砂砾等半刚性结构层，并在各结构层之间增设防冻层、隔温层，有利于降低路基的翻浆病害。

养护单位需要及时巡查，当发现路面出现龟裂、鼓包、车辙等破损状况时，及时进行修补，按照养护计划定期进行路面和边坡排水沟的加固养护。在降雨集中的秋季，需要重点检查排水，保证公路排水良好，使路基保持干燥；在春季，冰雪初融时，要对出现翻浆预兆的重点路段进行抢防，遏制路段发展成为翻浆病害，必要时，采用井点降水法降低地下水位；在夏季，对出现翻浆的路段进行彻底地处理。

4 结语

路基的翻浆病害主要是由于水分和温差作用形成的，本文在分析翻浆的产生机理中，研究了土质、水分、荷载以及施工养护管理对路基翻浆的影响。针对预防养护方法主要从施工设计管理、养护管理、加强路基排水、换填土层等方面展开论述，强调在养护过程中排水的重要性。在实际工程应用中，通过合理的方法，可以有效减轻路基翻浆病害的产生。

参考文献:

[1] 肖 璇.东北季节冰冻地区公路冻胀与翻浆病害研究[D].西安：长安大学，2014.

[2] 陈 颖.浅谈寒冷地区道路翻浆的原因及防治[J].黑龙江交通科技，2003(7):27-28.

[3] 王丽黎，高志华.水分迁移引起的季节性冰冻路基病害及防治措施[J].山西建筑，2014，40(32):141-143.