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1、-I-1 绪论1.1 研究的目的及意义道路翻浆既破坏了路基路面的结构，又影响了车辆的行驶，对道路交通造成了潜在 的安全隐患，会降低车速，消耗更多的燃料，甚至会发生交通事故，对国民经济带来一 定的危害。迄今为止，从事冻土地区公路修筑技术与实践的科技工作者，在工程实践与吸收国 外先进技术的基础上，通过艰苦的努力，在公路工程治理措施的科研中，取得了丰硕的 成果。路基工程设计从传统的以提高高度为主的保护冻土工程措施，发展到以提高路基 高度、设置工业材料隔热层和路基侧设置防水保温护道的综合防治冻害保冻土的工程措 施。翻浆现象是道路的主要病害，且发生的频率范围很大，只有掌握了翻浆的原因，考 虑路线经过地段
2、的土质、水文及地质等情况，考虑该地区的气候、温度、地质等情况， 科学施工，从而减少翻浆给道路带来的危害，有效发挥公路的运行，延长公路的使用年 限，加快我国道路建设的脚步。1.2 研究对象1.2.1 对翻浆土体进行理论性研究翻浆土体吸水蠕变机理：松散土体吸水，土体内的矿物颗粒吸水并在其周围形成水 化膜、孔隙充水后压缩空气、水化膜的楔入作用都将致使粘土膨胀。在含水量低于最大 吸湿度时，如果颗粒之间的距离不超过定向水层厚度的两倍，水化膜的楔入作用仅产生 晶体内部的膨胀。土体处于塑性湿度的液限湿度之间时，发生显著膨胀。翻浆陆基地下水渗传机理：水是影响道路翻浆的最基本因素，主要是雨水、雪水、 表面积水的
3、渗入及地下水进入路基土壤中档水分过多时，土壤间的间距加大，周围的水 膜增大，水分起了润滑作用，土颗粒间的摩阻力消失，试图让失去了强度，路基中水分 越多就越容易产生翻浆。土体中影响水运动的力主要有：毛细管力、土体颗粒的吸附 力、并晶体的吸附力、压力和水汽弹力。翻浆路基温度传导机理：土骨架、自由水及冰是构成饱和冻土的三相体，其中冰和 自由水存在于土体孔隙中。冻土路基温度分布状态是当地气候环境与路基结构、路面材 料、路基内部水分状态等诸多因素影响过程的产物，而且它对这些因素的依赖和敏感性很强，上部条件的轻微改变，将会引起下部温度的较大变化。对道路沥青路面开裂发育机理：沥青混合料是依附在基层上面作为路
4、面结构整体工作，当 外界气温影响面层温度时，特别是低温影响下，路面材料就会相应引起收缩。这种收缩 变形受到基地摩擦力的抵抗，当收缩加快时，作为基底无限连续板块对这种拉应力超过 材料本身抗拉强度的极限时，路面被剪切，产生裂缝，沥青路面开裂裂缝包括温度裂缝 和放射裂缝。同时沥青混合料在收到低温的影响下，材料本身的收缩引起的应变与交通 量荷载在不同时间作用下，材料本身的收缩引起的应变与交通量荷载在不同时间作用下 的应变的总和，大大超过了材料本身抵抗应变的强度，材料达到极限时就也会产生裂 缝。气温翻浆发育机理：气温变化时造成道路翻浆的原因，一定的冻结深度和一定的冻 量是形成翻浆的重要条件，道路翻浆只会
5、产生在冬季土壤发生冻结的寒冷地带，特别是 寒暖交替时，路基缓慢冻结，这就会有大量的水分自重冻区聚流到上层，从而形成翻 浆。动力翻浆发育机理：道路翻浆是通过行车作用，最后形成和暴露出来的。通常，气 候翻浆是动力翻浆的基础。在路基基床中存在粘土透镜、路面动力荷载是形成动力翻浆 的必备条件。气候翻浆鼓丘在动力荷载作用下发生显著的侧向变形，翻浆鼓丘顶部受压 回缩、裂纹封闭，而在鼓丘边缘以及孪生鼓丘交接部位重新产生鼓张裂纹。2 道路翻浆形成的原因2.1 道路翻浆的概述2.1.1 道路翻浆产生的主要地区翻浆主要发生在我国北方各省及南方的季节性冰冻地区，在地下水位较高或地表水 排水不良的情况下，在冬季时期水
6、分聚集，引起路基冻胀，到了春融时节，路基湿软， 形成弹簧状态，在车型荷载作用下，泥浆被挤压到路面，从而产生翻浆现象。在多年冻 土地区开挖路堑或铺筑导温性高的沥青路面，土体原有的热平衡状态遭到破坏，引起多 年冻土的含土冰层或饱冰冻土局部融化，也会发生翻浆现象。2.1.2 道路翻浆的形成过程翻浆的主要原因是地下水排除不好或水位发生变化，尤其是平原地带，地下水位 高，排水不畅，特别是当土质情况表层为粉性土时，下层为透水性差的粘性土地段较 多，并且年冻结时间长，初冻时冷暖交替，促使了负温作用下的水分聚流，春融时，土 基强度急剧降低，昼夜温差较大，土壤的解冻温差较大，土壤的解冻在由地表向下层逐 渐发展的
7、过程中，路基的冻融现象交替出现，含水量较大的路基内形成一定数量的冰晶 水，这时土基因含水量偏大而出现弹软。有行荷载作用时，路面表面出现不均匀起伏、 凹凸不平、弹簧或破裂冒浆等现象，在行车带处形成车辙，路面表面的裂缝内出现湿 痕，这样就行成了翻浆。道路翻浆在不同季节有着不同的变化过程。秋季是路基水分聚积时期，秋季雨水增 多地面水分下渗，地下水位升高，使路基含水量增多甚至达到超饱和状态，这是发生翻 浆现象的先决条件；冬季气温下降，路基上层土体开始冻结，路基下部土体温度仍然较 高，水分在土体内由温度高处往温度较低处移动，使路基上层土体水份增多并随着温度 降低冻结成冰，路面发生冻胀或隆起现象；春季气温
8、逐渐回升，路基上层的土体首先融 化，下层土体尚未解冻，水分渗透不下去，使土基强度很快降低以至失去承载能力，随 之出现翻浆现象。2.2 形成道路翻浆的原因2.2.1 水的影响水可以说是影响道路翻浆的最基本的原因，也是道路翻浆的前提，因地下水位高、 排水不及时或是排水不畅通，导致路基含水量过多，加上路面行车的荷载作用，从而出 现翻浆现象。水的来源很多，主要是雨水、地面积水的下渗、地下水的浸入、地层间水 等，当这些水分浸入路基中，使得路基土壤中水分过多，导致土颗粒之间的摩擦阻力降 低，流动性增强，产生了翻浆现象。2.2.2 土质的影响土质是道路翻浆的内部条件，因为路基的土质有好有坏，所以对道路的翻浆
9、影响也 不尽相同，土质越差道路翻浆的可能性也越大，带来的影响也越来越严重。相反，土质 越好，翻浆出现的概率自然也越小。例如，粗颗粒的砂砾土填筑的路基，基本上不会产 生翻浆现象，不仅因为这样的土壤空隙大，在冻结过程中温差作用小，还因为它有良好 的透水性、排水性，水稳定性也好，所以，在大多数情况下能保持稳定。而粉砾土质就 不一样了，它的温差聚流作用特别严重，毛细水上升高度大，渗水性能差，水分不容易 排出，吸水饱和后容易形成流沙、泥浆等，所以最容易产生翻浆。此外，粘性土、泥炭 土、盐渍土也容易发生翻浆现象。这就是土质对翻浆的影响，属于内在影响，所以是内 部因素。2.2.3 气候的影响气候对道路翻浆的
10、影响主要是气候变化带来的温度变化对其的影响，是属于外部因 素。翻浆现象一般产生在冬季，尤其是土壤发生冻结的寒冷地区。特别是一冻一化的交 替时节，刚开始因为土壤的冻结不深，所以大量的水分从未冻区域聚流到上层土质中， 引起翻浆。还有就是雨水较多的秋末，聚集了不少的雨水，当温度迅速降低的时候，水 冻成冰封住地面，等春暖化冻时，加重了翻浆现象。2.2.4 车辆荷载的影响水是导致道路翻浆的最基本原因和前提，土质属于内部因素，气候是外部因素，而 车辆荷载则是导致翻浆的促使条件。车流量的多少、车辆的载重大小和车速的快慢对道 路的作用都有着很大的影响，即车流量越大、载重越重。翻浆就越严重。2.3 道路翻浆带来
11、的危害一旦发生翻浆现象，会直接影响到路面的平整度，出现不均匀起伏、凹凸不平的地段，严重影响行车的安全性和舒适度，与此同时，还影响车辆的正常行驶，对道路造成 了严重的安全隐患，不仅降低了车辆的行驶速度，还会消耗更多的燃料，对车辆本身也 造成损坏，还会增加道路养护的费用，更增加了发生交通事故的概率，对群众身心、财 产安全、国民经济、国防战备都具有一定的影响。不仅如此，翻浆现象的发生，不利于 发挥公路的有效作用，反而会降低公路的使用年限，妨碍我国道路建设的脚步。3 道路翻浆的分类道路翻浆现象是一年四季都在连续发展和变化着的，在各个阶段都可能有水分进入路基上层，而翻浆的分类就是按照水分聚集的不同时期和
12、水分来源的不同划分的。3.1 水文地质类翻浆秋雨季节聚集的地下水是这类翻浆水分的主要来源，它使地下水水位升高，在路基 较低的地区，冬冻时期地下水就会源源不断地向上层的冻结区大量聚流，形成严重的翻 浆。水文地质翻浆常常与路基高度有关，在平缓地区的道路，路基往往很低，排水比较 困难，容易发生不同程度的翻浆。3.2 温差类翻浆水分的主要来源是路基下层土地里的水，当路基土体的含水量增多，即使地下水位 很低，下层土体所含的水分在冰结期中也会因温差作用聚流到上层土体中，形成翻浆。 如果这时基层下土壤毛细作用大，地下水由毛细作用上升很高，即使地下水位很低也能 通过毛细水补给到路基上层去，引起更严重的翻浆现象
13、。3.3 表面类翻浆水分主要来源是聚集在秋雨或春融时期的地面水，由于边沟积水浸湿了边坡，在冻 结过程中，路面传热快，下面的土壤冷却得快，因而被浸湿的边坡的水分便会在温差作 用下源源进入路面下的冻土区。春融时，路面和路肩表层先融化，而路基尚有大部分未 融化，随着气温的升高，表层已化冻的水分在温差作用下继续向路面下或者路基中心聚 流，家中翻浆的程度。3.4 混合类翻浆由于自然条件的错综复杂，翻浆现象也往往是混合多样的。越过山岭崚顶的土路堑 经常发现水文地质和表面混合的翻浆，一方面是因为开挖路堑使得路基顶面接近了地下 含水层，另一方面路堑挖断的土层缝隙常常渗水，路堑两侧的边坡和边沟又经常吸收雨 雪水
14、饱和，通风排水不良，路基土壤不易干燥，因此湿度很高，在冬季形成严重的冻 胀，化冻时引起翻浆现象。4 道路翻浆的施工与处理4.14.1.1 排水施工前应认真了解当地的地形及水文地质情况，凡是可能危害路基强度和稳定性的 地面和地下水，均应采取有效的临时性或永久性措施，使水能迅速排出。路床面也应保 持良好的排水状态，从路堑到路堤必须修建过度边沟并保证边沟无阻塞现象。此外，各 层填土应有一定的路拱，使表面无水分聚集，施工后，各式沟、管、井、涵等能形成完 整有效的排水系统。4.1.2 路堤 原地面处理：水文地质不良和湿软地段，可视情况在地表填筑厚度不小于 30cm的砂砾，或作局部挖除换填处理。 选用良好
15、的填筑材料：路基上部受冰冻影响的部位，应选用水稳性和定稳性均较 好的粗粒土；冻土、非渗水性过湿土、腐殖土禁止用来填筑各层路堤，压实时的含水量 应控制在最佳含水量2 个百分点范围内。 取土场：设置集中取土场，排水困难地段更应集中取土。 碾压：各层表面碾压前应用平地机进行整平和修整路拱，切实控制松铺厚度以及 填料的均匀性。 路堤高度：应保证路基能全年处于干燥或中湿状态，修低路堤时，应根据具体情 况采取相应技术措施。4.1.3 路堑 石方堑超挖回填部位应选用符合要求的石渣，压实度不得低于95%,禁止使用劣 质开山料或覆盖土回填或找平。超挖部分不规则或不超过 8cm 时，可用混凝土修补找 平，找平层宜
16、采用级配碎石水泥稳定碎石、二灰稳定碎石类等半刚性材料。 土质路堑或遇水崩解软化的风化泥浆质页岩等类路堑的路床压实度如不符合规定 时，应翻松压实或根据土质情况，换填满足强度和压实度要求的足够厚度的好土，并予 以压实，并加强排水措施。 有裂隙水、层间水、潜水层、泉眼等路段，应分别采取切断、拦截、降低等有效措施，如加深边沟，设置渗沟、渗管、渗井等。4.2 道路翻浆的处理方法HJJ（1）防止地面水、地下水或其它水分在冻结前或冻结过程中进入路基上部，在易发生翻浆地段的路基设计和施工中设计隔离层，做好路基排水，提高路基等。（2）在化冻时将聚冰层中的水分及时排除或暂时蓄积在渗水性好的路面空结构层 中，可以采取设置排水沟或水纱垫层等方法进行处理。（3）提高路面强度和整体性，改善土
