淺談路基凍脹與翻漿的防治摘要：結合實際施工經驗，分析產生凍脹與翻漿的主要因素，闡述了路基凍脹與翻漿防治的基本途徑，以及各種處理措施。關鍵詞：路基；凍脹與翻漿；防治1、前言凍脹與翻漿是季節凍土與多年凍土地區所特有的兩種公路病害，主要分布在我國北方寒冷地區和南方高寒山區以及青藏高原，是上述地區內分布較廣、危害較大的兩種公路病害，因而"dz是路基路面設計必須考慮的問題。2、產生凍脹與翻漿的原因分析及防治的基本途徑2．1概念使用凍脹性土的路段，當有水分供給時，在冬季負氣溫作用下，水分連續向上聚流，在路基上部形成冰夾層、冰透鏡體，導致路面不均勻隆起，使柔性路面開裂、剛性路面錯縫或折斷的現象，稱為凍脹。使用凍脹性土的路段，在冬季負氣溫作用下，水分連續向上聚流、凍結成冰，導致春融期間，土基含水過多、強度急劇降低，在行車作用下路面發生彈簧、裂縫、鼓包、冒泥等現象，稱為翻漿。2．2凍脹與翻漿的關系凍脹與翻漿是統一過程的兩個階段，都是在夏、秋季地面水下滲或地下水位升高的基礎上，在冬季負氣溫的作用下，發生水分遷移，使路基上層水分增多，并凍結成冰而形成。凍脹發生在冬季，是路基上層顯著聚冰的直接反映；翻漿雖發生在春季，也是在冬季路基上層聚冰的基礎上，化凍時土基水分過多，強度急劇下降，并經行車作用而形成。2．3影響凍脹與翻漿的因素公路凍脹與翻漿是多種因素綜合作用的結果。土質、水、溫度與路面是影響凍脹的四個主要因素，此外翻漿還受行車荷載的影響。在上述因素中土質、水、溫度是形成凍脹與翻漿的三個基本條件。(1)土質：粉性土具有最強的凍脹性，最易形成翻漿。這種土的毛細水上升較高且快。在負溫度作用下水分易于遷移，如水源供給充足可形成特別嚴重的凍脹。粘性土的毛細水上升雖高，但速度慢，只在水源供給充足且凍結速度緩慢的情況下，才能形成比較嚴重的凍脹和翻漿。粗粒土因其毛細水上升高度小、聚冰少，且在飽水情況下"dz能保持一定的強度。但當粗粒土中粉粘粒含量超過一定量以后，凍脹性明顯增加，也能形成凍脹和翻漿。(2)水：凍脹與翻漿的過程，實質上就是水在路基中遷移的過程。路基附近的地表積水及淺的地下水，能提供充足的水源，是形成凍脹與翻漿的重要條件。秋雨及灌溉會使路基土的含水量增加，使地下水位升高，從而促成凍脹與翻漿的形成。(3)溫度：沒有一定的凍結深度或冰凍指數是難以形成凍脹和翻漿的。在初凍時氣溫較高或冷暖交替變化，溫度在0～一3～一5℃之間停留時間較長。凍結線長時間停留在土基上部，就會使大量水分聚流到距路面很近的地方，形成嚴重的凍脹和翻漿。反之，冬季一開始就很冷，凍結線下降很快，水分來不及向上遷移，土基上部聚冰少，那么凍脹和翻漿就較輕或不出現。(4)路面：路面類型對凍脹和翻漿也有影響，如在比較潮濕的土基上鋪筑瀝青路面后，由于瀝青路面透氣性較差，路基中的水分不能通暢地從表面蒸發，可能導致聚冰增加、凍脹量增大，以致出現翻漿。此外，路面厚度大時可減輕凍脹。可減輕或避免翻漿。(5)公路翻漿是通過行車荷載作用最后形成和暴漏出來的，當其他條件相同時，在翻漿季節。交通量愈大，車輛愈重，則翻漿也會愈多、愈嚴重。2．4防治的基本途徑(1)調節路基水溫狀況，防止地面水、地下水或其他水分在凍結前或凍結過程中進入路基上部。如在路基中設置隔離層、隔溫層，做好路基排水。提高路基等。(2)如有水分聚積在路基上部，則應在化凍時期將多余的水分及時排除或暫時蓄積在滲水性與水穩性良好的路面結構層中，如設置排水或蓋水砂(礫)墊層等。(3)改善土基，加強路面。如路基換土或采用加固土；路面采用石灰土、煤渣石灰土等機構層。3、凍脹與翻漿的工程措施3．1做好路基排水路基范圍內的地面水、地下水都應通過順暢的途徑迅速引離路基，以防水分停滯浸濕路基。為此，應重視排水溝渠的設計，注意溝渠排水縱坡和出水口的設計；在一個路段內重視排水系統的設計。為降低路基附近的地下水位，可采用有管滲溝；為攔截并排除流向路基的地下水，可采用截水滲溝。3．2提高路基填土高度提高路基填土高度是一種簡便易行、效果顯著且比較經濟的常用措施。同時也是保證路基路面強度和穩定性，減薄路面，降低造價的重要途徑。提高路基填土高度，增大了路基邊緣至地下水或地面水水位間的距離，從而減小了凍結過程中水分向路基上部遷移的數量，使凍脹減弱，使翻漿的程度和可能性變小。路線通過農田地區，為了少占農田，應與路面設計綜合考慮，以確定合理的填土高度。在潮濕的重凍區內粉性土地段，不能單靠提高路基填土高度來保證路基路面的穩定性，要和其他措施，如砂墊層、石灰土基層等配合使用。3．3設置隔離層隔離層設在路基中一定深度處，其目的在于防止水分進入路基上部，從而保持土基干燥，起防治凍脹與翻漿作用。(1)透水性隔離層透水性隔離層用碎石、礫石或粗砂等做成，其厚度一般為1O～20cm，為了防止淤塞，應在隔離層上面和下面設置防淤層，隔離層底部應高出地面水20cm以上，并向路基兩側作成3％的橫坡。(2)不透水性隔離層不透水隔離層分不封閉式(隔斷毛細水)和封閉式(隔斷毛細水和橫向滲水)兩種。①不封閉式：當路基寬度較窄時，可橫穿全路基，稱為貫通式；在路基較寬時，隔離層須稍延出路面邊緣外50～8Ocm，此種形式稱為不貫通式。②封閉式：在地面排水困難或地下水位較高的路段，隔離層宜采用封閉式的。封閉式隔離層可做成垂直封閉式及外斜封閉式兩種。③不透水隔離層所用材料：8％～10％的瀝青土或6％～8％的瀝青砂，厚度2．5～3．0cm；瀝青或柏油，直接噴灑，厚度2～5mm；油氈紙、不透水土工布、塑料薄膜(在重鹽漬土地區不宜使用)等不透水材料。3．4換土采用水穩性好、冰凍穩定性好、強度高的粗顆粒土換填路基上部，可以提高土基的強度和穩定性。(1)換土層厚度的確定一般可根據地區情況、公路等級、行車要求以及換填材料等因素確定換土厚度。一些地區的經驗認為，在路基上部換填60～80cm厚的粗粒土，路基可以基本穩定。換土厚度也可以根據強度要求，按路面結構厚度的計算方法計算確定。(2)換土措施的應用條件①因路基標高限制，不允許提高路基，且附近有粗粒土可用：②原有路基土質不良，需鋪設高級路面。3．5注意路槽排水在凍脹與翻漿嚴重地段，應注意做好路槽排水，通常采用砂墊層和橫向盲溝等措施。(1)鋪設砂墊層砂墊層的作用：融期可起蓄水、排水作用；能隔斷毛細水上升；融期可防止路基泥漿上擠污染路面結構層；冬季對路基凍脹可起緩沖作用，從而減輕路面凍脹。砂墊層的設計原則：用砂墊層匯集春融期從路基化凍土層中析出的全部多余水量；利用暗管或路肩盲溝等排水設施將砂墊層中匯集的水排出去。砂墊層的經驗厚度：中濕類型的土基，砂墊層厚度一般為15～20cm；潮濕類型的土基，砂墊層厚度一般為2O～30cm。砂墊層的適用范圍及注意事項：適用于盛產砂石地區；砂墊層的材料可選用砂礫、粗砂或中砂，要求砂中不含雜質、泥土；砂墊層路段兩端，要用不透水的粘性土封閉，以防止翻漿的蔓延；砂墊層要灑適量水用履帶式拖拉機碾壓效果較好；透水性很差的粘性土路基，一般不宜使用蓄水的砂墊層。(2)加設橫向盲溝道路縱坡大于3％的坡腰翻漿路段，當中級路面采用透水性材料時，為了及時排出透水層內的縱向水流和春融期土基化凍時的多余水分，可在路槽下設置橫向盲溝。橫向盲溝可設成人字形，縱向間距約10m，深度20～4Ocm，寬40cm左右，填以砂礫等透水性良好的材料，出口按一般盲溝處理。3．6加強路面結構在凍脹與翻漿地段，常使用整體性好的石灰土、煤渣石灰土、水泥穩定砂礫等半剛性結構層，以加強路面結構。(1)石灰土結構層石灰土結構層的作用：石灰土具有一定板體性，可使行車荷載傳至土基上的應力分布均勻，并逐漸擴散減小；石灰土水穩性和冰凍穩定性均較好，力學強度也較高；石灰土屬多孔性材料，對土基水溫狀況有調節作用。石灰土結構層的設計見表1。表1石灰土結構層的設計翻漿等級結構組合和補強厚厚度／cm輕型石灰土15-200中型石灰土20-255重型石灰土20-400石灰土20-300砂墊層20-300聯合使用石灰土的適用范圍及注意事項：石灰土在輕、中、重冰凍區、第1、II地帶類型填方路基符合規范規定的新、舊路上的翻漿路段都可使用；在重冰凍區、第1II地帶類型不符合規范要求的填方路基，不能直接采用，須與其他措施聯合應用；石灰土可做基層使用，也可做墊層使用；石灰土不耐磨，其上必須加鋪面層或瀝青表面處治；若做黑色路面基層，為防止面層出現反射裂縫，可設厚度不小于15cm的過渡層；石灰土施工應在上凍—個月至一個半月以前完成。(2)煤渣石灰土結構層煤渣石灰土結構層防治凍脹與翻漿的作用，與石灰土大致相同，水穩定性則比石灰土好。結構設計的重量配合比為：石灰：土：煤渣=8～lO：37～20：55～70。煤渣石灰土的適用范圍及注意事項：可處理輕、中、重冰凍區的各種翻漿，即可做基層，也可做墊層，特別適于做基層；煤渣選用的碎塊，其中大于2一燒結塊的含量應超過75％，大顆粒不得超過3．5cm細粉末不宜過多；煤渣石灰土不耐磨，其上必須加鋪面層或瀝青磨耗層。(3)水泥穩定砂礫結構層水泥穩定砂礫結構層防治凍脹與翻漿的作用，與石灰土、煤渣石灰土類似，但其強度和水穩定性則較石灰土與煤渣石灰土均高。水泥劑量應從保證最低強度和減少收縮裂縫考慮，最低不小于2％～3％，最高不大于6％～7％。3．7加設防凍層在中、重季節凍結區和多年凍土區的高級、次高級路面，在有可能凍脹的路段，為防止不均勻凍脹，路面應保持一定的厚度，應用冰凍穩定性良好的材料加設防凍層補足。防凍層材料應選用冰凍穩定性良好的砂礫、粗砂、礦渣、煤渣等粒料，也可采用水泥或石灰煤穩定粗粒土、石灰粉煤灰穩定粗粒土等。采用砂礫和粗砂時，小于0．074mm的顆粒含量不應大于5％；采用煤渣時，小于2mm的顆粒含量不宜大于20％。3．8鋪設隔溫層在重凍區，有條件時也可采用鋪設高效隔溫層的方法，減小土基凍結深度或使土基不凍結，以防治凍脹，從而也防治翻漿。隔溫層采用導溫性能差的材料，鋪在