道路翻浆的原因及处理措施Word格式.docx

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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，发生显着膨胀。

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。

1.2.2对道路翻浆机理的研究

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着的侧向变形，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，水分不下去，使土基强度很快降低以至失去能力，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。

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

4.1翻浆地区的施工

4.1.1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

①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。

②选用良好的填筑材料：

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。

③取土场：

设置集中取土场，排水困难地段更应集中取土。

④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。

⑤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

①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。

②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。

③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

4.2.1翻浆的防治原则

（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，改善土基结构，例如稳定性和冰稳定以及隔湿性好的石灰土、煤渣石灰土等结构。

4.2.2翻浆的处理方法

（1）做好路基排水，适当提高路基高度

在取土方便的路段，宜用透水性良好的土填筑路基，这样可以增大路基边缘至地下水或地面水位间的距离，保持路基上部土层的干燥，防止在冻结过程中路基因水分聚冰而失稳。

适当加高路基是一种比较经济易行的常见措施，同时做好路基的排水，减少水分的聚集，防止地下水和地表水侵蚀路基。

此外，加强检测手段，施工中严格要求，增强土基的压实，使路基土达到较高密实程度。

（2）增加路基填土高度

在路基设计时，应使其满足一定的填土高度，使其保持在干燥或中湿状态，当路基填土高度较低，地下水位较高时，冻结过程中水分的供给就越充分，迁移的水量就越多，这样引起道路翻浆的可能性就越大，因此提高路基的填土高度是一种简便易行的措施，同时路基填土高度提高，水分向路基表面迁移的距离就显着增长，大部分水在迁移到路基表面之前就能冻结，这样也可以大大减少路基表面的聚冰层厚度，从而减少其融化后的含水量，降低道路翻浆的程度。

（3）铺设隔离层

可以在路基一定深度范围内铺设透水性或不透水性的隔离层，透水型的隔离层常用的材料有碎石、砾石、粗砂、无纺布等材料；

而非透水隔离层目前常用的材料有沥青土，沥青材料，以及一些塑料薄膜等，两者的目的都是隔断毛细管水上升进入路基上部，以保持路基上部始终处于干燥状态，防止道路翻浆的发生。

（4）更换路面结构层

路面结构层的种类对道路的翻浆也存在较大影响，在容易引起翻浆的道路地段，其垫层可以换成用砂砾、粗砂或中砂铺成砂砾垫层，具有较大的空隙，能隔断毛细管水的上升，化冻时不仅能够蓄水同时可以作为排水通道进行排水，减少路基的积水。

不仅如此，砂砾垫层在冻融过程中体积变化小，可减小路面的冻胀和沉陷，而且砂砾垫层具有一定的强度，可以作为应力扩散层，能够将路面传来的荷载进一步扩散，从而减小路基的应力和应变，减少路面荷载对道路路基的损害。

除了改变垫层，也可以更换基层，例如用石灰类稳定土作为道路基层，由于石灰土的水稳性和抗冻性较好，所以能减轻路基的冻胀和翻浆，并且还可以作为防冻层铺于路基的上表面。

（5）添加化学外加剂来处理道路翻浆

通常在处置道路翻浆的过程中，可以采用化学固化剂进行处理，向土中添加一些化学固化材料，用来吸收土中的水，由于胶结作用使土颗粒紧密胶结在一起，形成具有一定强度且致密性的混合土体，降低道路翻浆发生的可能性，常用的固化剂有水泥、石灰等，随着高分子化学的发展，不断涌现，各种复合材料、混合材料、化合材料、聚合物材料等新材料也陆续应用到土工工程中，这给土体加固提供了极好的发展前景。

（6）优化路线设计

在施工前期路线的选线过程中，应调查路线沿线的地质、水文及气候等情况，尽量避免翻浆等地质不良的路段。

并且，路线走向应尽量与当地冬季主导风向平行，防止降雪和风吹雪在路基两侧堆积。

此外，还可设置缓边坡的流线型断面来防止翻浆的发生。

5道路的季节性养护

5.1秋季养护

秋季养护的主要工作是排水，尽量防止水分进入路基。

路面经常处于潮湿状态，使路基发软开始翻浆，应及时在路肩上开挖横沟，排除表面积水，沟宽30～40cm，间距5m左右，沟深至路面基层以下，高于边沟底。

路面坑洼严重地段，除设置横沟外，还应顺路面边缘修纵向小盲沟或渗水井。

5.2冬季养护

冬季养护的主要工作是防雪、除雪和防冰。

防雪:

在积雪轻微的路段，可以采用条栅栏、树枝栅栏、秫秸栅栏等临时性的防雪栅栏；

在积雪较多的路段可采用木板条制作的活动栅栏；

在积雪较严重地段，还可设置固定栅栏，以及防雪棚、溜雪槽、防雪走廊等，也可修筑雪堤、雪墙或土堤等以防雪害。

此外，公路防雪还可在路旁设置防雪树篱和防雪林带，这种防雪措施，既经济又十分有效。

除雪：

公路上的积雪厚度在20厘米以下时可采用人力或畜力拖带除雪工具除雪，当积雪厚度较大时，应采用机械除雪。

除雪工作应该同降雪同时开始进行，并把清除的雪抛掷到下风路堤之外，同时，将路基两侧积雪加以整理。

交通量较小的路线，可允许暂时将积雪压实，一般压实厚度应不超过10厘米，并使其表面保持平整，以保证汽车通行。

防冰：

为防止路面因结冰变为滑溜，采取的最简单的临时办法是在冰面上撒雪，较好的办法是在结冰的路上撒铺一层砂、炉渣、矿渣、小砾石或碎石、石屑等，铺撒时间宜在冰雪溶解时或开始结冰时，以便材料能够部分地冻入表面冰层中而不致失散。

5.3春季养护

养护的主要工作是抢防。

一是在交通量较小，重车通过不多的公路上，可用木料、树枝等维持通车，翻浆停止，路基渐趋稳定后，应及时拆除柴排，恢复路基原状。

二是在翻浆严重路段，应控制重型车辆通过或令车辆绕道行驶。

5.4夏季养护

养护主要工作是修复翻浆破坏的路基、路面，采取根治翻浆的措施。

一是挖换土壤，将路基翻浆的土和稀泥挖出，换填砂性土或碎（砾）石，分层压实后重铺路面。

严重翻浆部分，软土全部挖除，填入水稳性良好的砂砾料之后分层压实。

二是排除路表积水，及时修补路面沟槽和路肩坑洼，使其平整、无堆积物、无积雪等，尽快排除表面积水。

三是换铺粒料，挖除翻浆路段的稀泥，换填碎石、砖块或炉渣等粒料，整平后通车碾压。

四是设置砂桩，当路基翻浆时，可在行车道部位开挖圆形或矩形的渗水井，将井内的水掏出并加深，当渗水停止后，即填入粗砂或碎（砾）石，以形成砂桩。

结论

翻浆是道路的主要病害之一，对道路工程质量安全造成恶劣的影响，一旦发生翻浆现象，将会对道路带来严重的损害，不单单是影响工程质量，更带来行车安全问题。

在具体工作中，要因地制宜，针对不同的地区或条件，根据翻浆产生的原因，选择适当的处治措施。

防止翻浆的根本途经是防止地面水、地下水或其他水体在冻结前或冻结工程中进入路基上部。

在化冻期，将聚冰层中的水分及时排出或暂时蓄积在透水性好的路面结构层中，同时改善土基及路面结构，精心设计，认真施工，尽量从源头上杜绝翻浆现象的发生。

参考文献

[1]程国栋.季节冻结和融化层中未冻水的单向积聚效益[J].科学报,1981,（23）

[2]郭占荣，荆恩春，冻结期和冻融期土壤水分运移特征分析[J].水科学进展，2002，（3）

[3]高永,胡春元,土壤冻结过程中水分迁移动向的研究[J].林业科学，2000（4）

[4]徐学祖,邓友声.冻土中水分迁移的试验研究[C].北京:

科学出版社1991,36-71

[5]罗小刚,陈湘生等.冻融对土工参数影响的试验研究[J].建井技术,2000,21

（2）:

24一27.

[6]马巍,徐学祖等.冻融循环对石灰粉土剪切强度特性的影响[J].岩土工程学报,1999,21

（2）:

1581—60.

[7]戴惠民,高伟等.季冻区公路基垫层材料与路基强度变化规律探讨[J].东北公路2000,23（4）:

40一45.

[8]邮文山.道路冻害与防治译文集[C].哈尔滨:

哈尔滨工业大学出版社，1985

[9]MillerRD.Freezingandheavingofsaturatedandunsaturatedsoils[J].HighwyResearchReeord,1972,（393）:

1一11.

[11]Summonsing.JanooVC.etaltemperatureandmoisturechangesinpavementstructures[J].JoumalofColdRegionsEngineering,1997,11（4）:

291一307.

[12]Anon.Fightingfrostheavewithpolystyreneinsulation[J].Better[17]Roads,1989,59（4）:

37一39.

[13]EsehDC.InsulationPerfonarmaneeBeneathRoadsandAirfieldsin

Alaska[J].TransportationResearchReeord,1987,23一27.

致谢

经过几个月的努力，终于完成了这篇论文！

虽然在这个过程中，遇到了许多的困难，但有指导老师的悉心指导，我成功的解决了所遇到的难题。

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