淺談山東地區(qū)道路的路基病害
2016-04-18
1.前 言
山東省作為我國的沿海城市，不僅經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，而且道路發(fā)展在一直以來都處于領(lǐng)先的地位。路基承擔(dān)路面本身及路面以上的交通荷載，為道路的重要組成結(jié)構(gòu)。由于地理位置、地形特點及所處的氣候分區(qū)基本決定了其道路的病害形式。故本文主要從山東省所處的地理位置和氣候條件以及其道路的選擇方面對道路路基的病害做著重的探討。
2.地形特點
山東省中部為隆起的山地，東部和南部為和緩起伏的丘陵區(qū)，北部和西北部為平坦的黃河沖積平原，是華北大平原的一部分。此類地區(qū)缺少砂石料，故基層多采用穩(wěn)定土基層。
3.氣候特征
根據(jù)公路自然區(qū)劃的原則，結(jié)合山東省的具體氣候特點，如氣溫、降水等對其所在地區(qū)進(jìn)行區(qū)劃。
3.1氣溫
全省年平均氣溫基本遵循由西南向東北遞減的分布規(guī)律，但地區(qū)差別不大，多數(shù)都在13℃左右。山東無霜期一般為174～260天，其分布規(guī)律是南部多于北部，平原多于山地，沿海多于內(nèi)陸。魯南、魯西南及魯西北平原和沿海地區(qū)在200天以上，魯中山區(qū)和半島中部少數(shù)地區(qū)在200天以下。
3.2降水量
山東省大部分地區(qū)年平均降水量在600～750mm之間，其分布特點是南多北少。山東各地年降水日數(shù)基本遵循從西北向東南遞增的規(guī)律。魯西北地區(qū)較少，多數(shù)在65～70天；魯東南和半島的東部地區(qū)是降水日數(shù)最多的區(qū)域，一般在80～90天之間；其它地區(qū)多數(shù)都在70～80天。
3.3日照
山東年平均日照時數(shù)的分布和云量的分布規(guī)律相反，從南往北增多，大致呈西南-東北走向，全省變化范圍為2200～2800小時。
根據(jù)所給出的氣候特征，結(jié)合公路區(qū)劃原則可知，山東省處于東部濕潤季冬區(qū)。
4.路基病害
因為山東省處于東部濕潤季冬區(qū)，故山東省道路的路基病害除了普通路基所共有的病害外，其主要的路基病害為凍脹和翻漿。
4.1路基凍脹
凍脹產(chǎn)生的原因主要是路基水在冬季受低溫影響，溫度較高的水向溫度較低的土層方向轉(zhuǎn)移，在溫差聚水作用下，水分迅速聚集并逐漸形成聚冰層。水的補(bǔ)給是由地下毛細(xì)作用引起的，使路基表層水分不斷增加，結(jié)冰后土體膨脹增大，形成凍脹。因山東省境內(nèi)各地均可出現(xiàn)日最低氣溫≤-10℃的低溫天氣。故這種病害為其主要病害。影響凍脹的主要因素有土的粒度組成、土的礦物成分、土中水分、土體密度、土中溫度、荷載壓力、土中鹽分。
4.2路基翻漿
翻漿是指在凍脹土的路段，在冬季，地下水分連續(xù)向上聚集，結(jié)凍成冰，導(dǎo)致路基在冰凍春融期期，因地下水位高，排水不暢，土質(zhì)不良，含水過多，造成路基濕軟，強(qiáng)度下降，在行車荷載反復(fù)作用下，路基出現(xiàn)彈軟、裂縫、冒泥漿等翻漿現(xiàn)象。山東省為濕潤地區(qū)，地下水豐富，且冬季氣溫都可出現(xiàn)低于―10%以下的情況，故山東省道路路基的翻漿情況也十分嚴(yán)重。
翻漿的整個發(fā)展過程：秋季是路基水分聚積時期，秋季雨水增多地面水分下滲，地下水位升高，使路基含水量增多甚至達(dá)到超飽和狀態(tài)，這是發(fā)生翻漿的先決條件。冬季氣溫下降路基上層土體開始凍結(jié)，路基下部土體相對較高，水分在土體中由溫度高處往溫度地處移動。使路基上層土體水分增多并隨溫度降低凍結(jié)成冰，發(fā)生凍脹或隆起現(xiàn)象。春季氣溫逐漸回升，路基上層的土體首先融化，下層土體尚未融化時水分滲透不下去，如果不能及時排除，則在行車荷載的作用下出現(xiàn)翻漿現(xiàn)象，甚至使土基強(qiáng)度很快降低以致失去承載能力。造成道路路基翻漿的主要因素有路基土質(zhì)、水、溫度、路面結(jié)構(gòu)的影響、行車荷載、養(yǎng)護(hù)工作等。
5.路基養(yǎng)護(hù)工作的重點
根據(jù)以上分析，我們可知山東省道路路基的主要病害是凍脹和翻漿，故山東省在道路路基養(yǎng)護(hù)方面的著重點就落在對道路路基的凍脹和翻漿的預(yù)防以及出現(xiàn)凍脹和翻漿病害的及時處理上。凍脹和翻漿是統(tǒng)一過程的兩個階段，都是在夏、秋地面水下滲或地下水位升高的基礎(chǔ)上，在冬季負(fù)氣溫的作用下，發(fā)生水分遷移，使路基上層水分增多，并凍結(jié)成冰而形成。凍脹發(fā)生在冬季，是路基上層顯著聚冰的直接反映；翻漿雖然發(fā)生在春季，也是在冬季路基上層聚冰的基礎(chǔ)上，化凍時土基水分過多，強(qiáng)度急劇下降，并經(jīng)行車作用而形成。故對其兩者的預(yù)防和處理有其一致性。
5.1對凍脹和翻漿的預(yù)防和處理的基本途徑：
1）防止地面、地下水或其他水分在凍結(jié)前或凍結(jié)過程中進(jìn)入路基上部。
2）在化凍期，可將聚冰層中的水分及時排除或暫時蓄在透水性好的路面結(jié)構(gòu)中。
3）改善路面結(jié)構(gòu)
5.2對凍脹和翻漿的預(yù)防和處理的具體措施為：
1）做好路基排水，將路基地表水引向路基外排除，切斷浸蝕路基的水源
2）提升路基高度，路線因盡量設(shè)置在干燥地段，當(dāng)路線必須經(jīng)過水文地質(zhì)不良地段時，就要采取預(yù)防措施，對于經(jīng)常發(fā)生翻漿的地段，特別是路堤比較矮而且容易發(fā)生翻漿路段，適當(dāng)抬高路基填土。透氣性越好的路面類型及厚度較大的路面結(jié)構(gòu)，相應(yīng)就能減輕或避免凍脹與翻漿的產(chǎn)生。
3）鋪設(shè)隔離層，一般在路堤下部設(shè)置隔斷層，以隔斷毛細(xì)水上升，防止路基凍脹。隔斷層應(yīng)采用滲水性良好的粗粒料填筑，其位置宜在路基的中部或底部，厚度一般是40～50cm，其底面宜設(shè)反濾層，也可用清砂，防滲型土工織物等不透水材料修筑。
4）設(shè)置盲溝和滲溝，以便路基內(nèi)部排水
5）換土，換填成水穩(wěn)性好，冰凍性好，強(qiáng)度高的粗顆粒土
6）設(shè)置隔溫層，防止水的凍結(jié)和路基土膨脹。
7）改善路面結(jié)構(gòu)層，鋪設(shè)砂（礫）墊層，鋪設(shè)水泥穩(wěn)定類、石灰穩(wěn)定類或工業(yè)廢渣類基（墊）層。設(shè)置防凍層。
8）規(guī)范施工
有一部分翻漿發(fā)生是由于在施工中沒有嚴(yán)格按照規(guī)范施工造成的，所以要規(guī)范施工，只有在材料含水量在壓實試驗的界限范圍內(nèi)時，路堤的壓實才能進(jìn)行，超出或不到最佳含水量時不能填筑路基，必須采取相關(guān)措施是材料在最佳含水量附近進(jìn)行填筑，同時做好試驗工作。
5.3翻漿路段的養(yǎng)護(hù)：
秋季養(yǎng)護(hù)：主要工作是排水，盡量防止水分進(jìn)入路基
冬季養(yǎng)護(hù)：主要工作是清除積雪
夏季養(yǎng)護(hù)：主要工作是搶防。即修復(fù)翻漿破壞的路基、路面，采取根治翻漿的措施。
結(jié)束語
山東省作為道路發(fā)展迅速的大省，其地形既有平原又有丘陵，在路基凍脹和翻漿路段，只有因地制宜，結(jié)合當(dāng)?shù)貙嶋H情況，如工程地質(zhì)、水文、氣象等方面，本著經(jīng)濟(jì)、安全、適用的原則，精心勘察，多方案比選，才能設(shè)計出最經(jīng)濟(jì)合理的處理方案和防治措施來預(yù)防翻漿的發(fā)生，或使翻漿病害減少到最低程度。
