水泥路面下路基病害的成因分析和防控.pdf

第40卷第10期山西建筑Vo1．40No．10．160．2014年4月SHANXIARCHITECTUREApr．2014文章编号：1009-6825(2014)10—0160—02水泥路面下路基病害的成因分析和防控高震宇张艳聪(山西省交通科学研究院，山西太原030006)摘要：针对路基病害问题，从路基填料、水、温度、施工等角度分析了路基病害的形成机理，并推荐了相应的防治措施，对提高路基稳定性，延长路面使用寿命具有至关重要的作用。关键词：道路工程，路基，病害，影响因素，防治中图分类号：U418．5文献标识码：A水泥混凝土路面因其刚度大、强度高、使用耐久和日常养护组含量的粘土，而非砂质土。由于其粘粒含量较高，因此不宜作工作量小等优点，被作为主要路面结构形式，在我国公路建设中为路基填料。粉质土的粉粒含量大于45％，遇水易形成稀泥，但得到了广泛应用。近年来，随着水泥混凝土路面的大量使用，随干燥后不易碾压成型，且扬尘现象严重。此外，粉质土毛细现象之产生的病害现象也日益严重，有些路面在建成通车后不久就形严重，地下水丰富的区域毛细水上升高度可达1．5m。不利季节，成了唧泥、错台、断板、破碎等程度不同的病害，严重影响了公路易出现水分积聚现象，诱发路基冻胀、翻浆等病害。因此，粉质土的使用性能和使用寿命。研究发现，水泥混凝土路面发生的不宜作为路基填料。当必须使用粉质土填筑路基时，宜掺配其他损坏与路基病害问题有很大的关联。因此，本文针对路基病害问材料，并加强排水措施。粘质土是塑性指数大于10，且粒径大于题，从路基填料、水、温度、施工等角度分析了路基病害的形成机0．075mm的颗粒含量不超过50％的土，主要包括粘土质砂、含砂理，并推荐了相应的防治措施。低液限粘土、高液限粘土砂、含砂高液限粘土和高液限粘土。粘1水泥混凝土路面的病害分类质土细颗粒含量较高，内聚力较大。同时透水性较小，吸水能力较强，具有较好的可塑性。在季节性冰冻地区，粘质土填料路基水泥混凝土路面在使用期间承受着重型汽车荷载及各种不也容易出现冻胀、翻浆等病害。同气候条件的重复作用，导致路面产生各种类型的损害，缩短水2．2水泥混凝土路面的使用寿命。虽然水泥混凝土路面以面层混凝土板作为承受交通荷载的结构层，而板下的基(垫)层和路基主要起除了路基填料本身，水是路基性能的最大影响因素。路基或支撑作用，但是由于混凝土板的刚度高和脆性大，对板下的不均地基中地下水的动态变化及潜蚀作用将影响到土体中有效应力的分布、土体的结构特征及其强度。路基和其下地基中地下水的匀支撑适应性较差。在环境因素与交通荷载的共同作用下，路基性能不良最终以路面病害的形式反映出来。补给来源主要有三种类型，即地下水的侧向补给、降雨补给和地通过对京大、京珠高速等公路的路面状况、路面结构承载能表水侧向补给，如图1所示。当地下水位埋深较浅时，路基的湿力、路基路面排水调查、路基钻芯、交通量进行调查和评价，得到度状况受地下水位波动影响十分显著。随着季节变化，地下水位了水泥混凝土路面病害类型，分析了路面破坏的原因。根据损坏在一定范围内发生波动，由于毛细现象而导致路基湿度也发生相类型将水泥路面病害划分为以下几类：裂缝类、变形类、接缝损坏应的变化。由于水的软化、润滑作用，以及非饱和区域内由于毛细管张力而引起的负孔隙水压力，可使土体产生沉降变形。此类、表面损坏类和结构性损坏类。其中结构性损坏与路基性能密切相关，其主要包括裂缝、变形和接缝类损坏。外，由于水的渗流作用将填土中的细颗粒带走，致使填土的孔隙率增大，在行车荷载及自重作用下压密，造成路基沉降变形。2与路面结构性损坏相关的路基病害分析大气降水2．1路基填料lliIll路基的长期性能与组成路基的材料性能密不可分。我国公路路基设计规范建议尽量不要直接使用低液限粘土作为路基填料。对其他填料，需要经CBR、压实度检验，合格后方可作为路基填料。工程中常用的典型路基填料主要包括砾土、砂质土、粉质土和粘质土。砾土具有较高的强度和稳定性，是填筑路基很好的材料。常见的砾土主要包括漂石和卵石。级配良好的砾石混合图1路基的湿度来源料孔隙较少、密实程度高、内部嵌挤能力较好、内摩擦系数较大；2．3温度而级配不良的砾石混合料，易出现路基渗水、沉陷等病害，因此填在冻土地区，包括季节性冻土地区和多年冻土地区，温度是筑时应充分压实，确保满足强度、稳定性等要求。砂质土既含有影响路基耐久性的重要因素。温度周期性变化，引起路基土冻结粗颗粒也包含一定数量的细颗粒。粗颗粒可以增大路基内部的与融化交替，造成冻土地区所特有的路基病害——冻胀与融沉。摩擦力，细颗粒可以提高路基填料的粘聚力，避免粗颗粒出现过随着地层温度的下降，在热交换的过程中，土体温度达到土中水分松散。粉土质砂的颗粒组成接近最佳级配，因此，渗水性好、不的冰点，便产生冻结；伴随着土中孔隙水和外给水结晶体、透镜易遇水泥泞也不易干燥扬尘，同时易于压实，是路基填料的较好体、冰夹层等形成的冰侵人体，土体积增大，导致路基表面产生不选择。砂质粘土是粘粒含量30％一50％，且砂粒组含量大于粉粒均匀上升，在路面结构中引起附加应力和变形，这就是冻胀现象。收稿日期：2014—01—28作者简介：高震宇(1987．)，男，助理工程师：张艳聪(1985一)，男，助理工程师 爹o1年140背高震宇等：水泥路面下路基病害的成因分析和防控·161·到春季当土层温度上升时，冻结后的土体从上层开始融化，但冻综上所述，填方路基宜选用级配较好的粗粒土作为填料，砂土层的下层尚未溶解，水分无法下渗，使土体处于饱和或过饱和质土是修筑路基的最好材料，粘质土次之，粉质土是不良材料，最状态，从而导致土体强度降低。一旦土体中冰侵入体消融成水，易引起路基路面病害。高液限粘土，特别是蒙脱土，也是不良的而土体又未能完全排水固结，在上部结构自重以及行车荷载作用路基土。此外，对于特殊性质的土类，如泥炭、淤泥、冻土、强膨胀下，路基将发生沉陷变形及翻浆等融沉现象。土及易溶盐含量较大的土，均不得直接用于填筑路基。但根据冻融对路基填土的影响较大，主要表现在影响填土的物理性Hopkins(1970，1991)和Beckham(1995)的研究表明，天然素土路质、水理特征，以及影响填土的力学性质两大方面。一般的，冻融基按规范规定压实后，其CBR值可以达到l5—4O，理论上足以满会导致填土的模量整体降低的趋势，但经过一定次数的冻融循环足水泥路面对路基强度的要求。然而，随着开放交通，路基暴露后，模量也会出现反弹并稳定的现象。实验表明：随着冻融循环在外界环境中，在湿度、温度和反复荷载应力的作用下，路基的次数的增加，粘土的弹性模量先减小后增大，当填土试样经过CBR强度却降到1～5。可见，路基填料的选择是实现路基的耐久7次冻融循环后，弹性模量降到最低点。就试样的破坏强度而言，性重要手段，但也不是决定性因素。填料选择得当，路基也可能经过7次冻融循环后，试样强度将从低点增大，约10次～12次后有承载能力问题。土的强度、抗变形能力及稳定性随着含水量的保持恒定，几乎不再受冻融循环的影响。冻融对土强度的影响较增加而急剧下降，因此路基设计规范要求路基土处于中湿或干燥大，经过冻融作用，土的内摩擦角几乎不变但粘聚力降低明显；如状态。然而对于地下水位较高地区，由于标高控制等原因又必须果冻融导致含水量增大，则强度就会降低；如果含水量不变则强采用低路堤或零填路堤的情况，尽管在施工时路基在最佳含水量度会增大。无论是粘土还是砂土冻融后内摩擦角均增大，抗剪强压实，但建成通车后，路基湿度要远远大于设计含水量。在长期度在低正应力下与原状土相当，在高正应力下大于原状土；粘土冻融循环过程中，路基土的物理、力学特性会发生明显的改变，而冻融后无侧限抗压强度是原状土的1／3—1／2，灵敏度降低。这些改变对路基土的耐久性能往往是不利的。土体强度的变化2．4施工或大量变形的发生，对上部路面结构受力状况将产生显著影响，1)施工顺序、填料选择不当。路堤在填筑时应严格按照公路当不均匀冻胀或融沉较大时，可使混凝土路面出现错缝、隆起变路基施工规范的要求，在路基全宽范围内分层填筑。路基范围内形而影响行驶的平稳性，在行车荷载的作用下，甚至导致板的断填料质量不符合要求、路基填筑高度不足、路基填料的水稳定性裂破坏。不符合要求等施工顺序、填料选择不当的情况都会导致路基沉4结语陷、不均匀沉降等病害。2)压实机具选择、压实操作不当。在路通过资料调查与现场调研，在全面分析路基性能与水泥路面基土填筑过程中，应按照公路路基施工规范的要求，根据路基类病害之间联系的基础上，将路面损坏分为裂缝类、变形类、接缝损型、填料类型等选择合适的整平、碾压设备，并按规范要求进行压坏类、表面损坏类和结构性损坏类。其中与结构性损坏密切相关实操作。当路基填料压实度不够或压实不均匀时，路基易出现局部沉陷、整体沉降等病害，如图2所示。值得注意的是，在路基压的路基病害主要源于路基填料、水、温度和路基施工等。做好路实时，还需要严格控制填料的含水率。一般的，根据填料运距，应基填料、水、温度和路基施工的控制、提高路基变形、水稳定性和在填料含水率较最佳含水率大1个一2个百分点时碾压，才能取抗冻性等方面的性能，对为提高路基稳定性，延长路面使用寿命得较好的压实效果。3)结合部位开挖台阶。在填挖交界或新老至关重要。路基结合部位没有开挖台阶，或由于原地面与填料结构不同，两参考文献：者密度、承载能力不同，如填挖交接处软土、腐殖土等未清除干净[1]张起森．公路路基回弹模量的研究[D]．长沙：长沙理工大或填筑方式不当或压实不足，均将导致交界处发生不均匀沉降。学，2006．4)施工过程中未注意排水。施工中遇雨天时，由于未及时采取有[2]张润．路基路面施工及组织管理[M]．北京：人民交通出效防护措施，致使路基积水严重，有的积水浸入路基内部形成水版社，2001．囊，导致填土软化、强度降低。而在晴天施工中，未对路基积水进[3]段乃民．处治土路基的强度特征和含水量对其性能的影响行彻底排出、严格控制含水率就继续填筑，以致造成隐患。[J]．中外公路，2003，23(4)：48-50．[4]关世通，王淑萍．石灰稳定路基土[J]．辽宁交通科技，1999，22(4)：20—23．【5]张西海，夏琼，杨有海．石灰及其与粉煤灰混合料改良粉土的试验研究[J]．路基工程，2007，132(3)：43．45．[6]张艳聪，高玲玲，田波，等．养护剂对道路混凝土早期开裂的影响[J]．混凝土，2012(10)：124-127．图2压实不足引起路基不均匀沉降[7]李纪．路基工程问题分析与防治[J]．山西建筑，2012，383路基病害的防控措施(8)：168—169．OnanalysisofreasoliSforroadbeddiseasesundercementpavementanditspreventionandcontrolGAOZhen-yuZHANGYan-cong(ShanxiTransportationScienceResearchInstitute，Taiyuan030006，China)Abstract：Thepaperanalyzestheformationmechanismofroadbeddiseasesfromtheroadbedfillers，thewater，thetemperature，andtheCOIl-structionaccordingtOtheroadbeddiseases，andrecommendsrespectivepreventionmeasures，SOastoimprovetheroadbedstabilityandprolongtheroadbedlifespan．Keywords：roadpr0ject，roadbed，diseases，influentialfactors，prevention