浅谈山东地区道路的路基病害
2016-04-18
1.前 言
山东省作为我国的沿海城市，不仅经济发展迅速，而且道路发展在一直以来都处于领先的地位。路基承担路面本身及路面以上的交通荷载，为道路的重要组成结构。由于地理位置、地形特点及所处的气候分区基本决定了其道路的病害形式。故本文主要从山东省所处的地理位置和气候条件以及其道路的选择方面对道路路基的病害做着重的探讨。
2.地形特点
山东省中部为隆起的山地，东部和南部为和缓起伏的丘陵区，北部和西北部为平坦的黄河冲积平原，是华北大平原的一部分。此类地区缺少砂石料，故基层多采用稳定土基层。
3.气候特征
根据公路自然区划的原则，结合山东省的具体气候特点，如气温、降水等对其所在地区进行区划。
3.1气温
全省年平均气温基本遵循由西南向东北递减的分布规律，但地区差别不大，多数都在13℃左右。山东无霜期一般为174～260天，其分布规律是南部多于北部，平原多于山地，沿海多于内陆。鲁南、鲁西南及鲁西北平原和沿海地区在200天以上，鲁中山区和半岛中部少数地区在200天以下。
3.2降水量
山东省大部分地区年平均降水量在600～750mm之间，其分布特点是南多北少。山东各地年降水日数基本遵循从西北向东南递增的规律。鲁西北地区较少，多数在65～70天；鲁东南和半岛的东部地区是降水日数最多的区域，一般在80～90天之间；其它地区多数都在70～80天。
3.3日照
山东年平均日照时数的分布和云量的分布规律相反，从南往北增多，大致呈西南-东北走向，全省变化范围为2200～2800小时。
根据所给出的气候特征，结合公路区划原则可知，山东省处于东部湿润季冬区。
4.路基病害
因为山东省处于东部湿润季冬区，故山东省道路的路基病害除了普通路基所共有的病害外，其主要的路基病害为冻胀和翻浆。
4.1路基冻胀
冻胀产生的原因主要是路基水在冬季受低温影响，温度较高的水向温度较低的土层方向转移，在温差聚水作用下，水分迅速聚集并逐渐形成聚冰层。水的补给是由地下毛细作用引起的，使路基表层水分不断增加，结冰后土体膨胀增大，形成冻胀。因山东省境内各地均可出现日最低气温≤-10℃的低温天气。故这种病害为其主要病害。影响冻胀的主要因素有土的粒度组成、土的矿物成分、土中水分、土体密度、土中温度、荷载压力、土中盐分。
4.2路基翻浆
翻浆是指在冻胀土的路段，在冬季，地下水分连续向上聚集，结冻成冰，导致路基在冰冻春融期期，因地下水位高，排水不畅，土质不良，含水过多，造成路基湿软，强度下降，在行车荷载反复作用下，路基出现弹软、裂缝、冒泥浆等翻浆现象。山东省为湿润地区，地下水丰富，且冬季气温都可出现低于―10%以下的情况，故山东省道路路基的翻浆情况也十分严重。
翻浆的整个发展过程：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，路基下部土体相对较高，水分在土体中由温度高处往温度地处移动。使路基上层土体水分增多并随温度降低冻结成冰，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，下层土体尚未融化时水分渗透不下去，如果不能及时排除，则在行车荷载的作用下出现翻浆现象，甚至使土基强度很快降低以致失去承载能力。造成道路路基翻浆的主要因素有路基土质、水、温度、路面结构的影响、行车荷载、养护工作等。
5.路基养护工作的重点
根据以上分析，我们可知山东省道路路基的主要病害是冻胀和翻浆，故山东省在道路路基养护方面的着重点就落在对道路路基的冻胀和翻浆的预防以及出现冻胀和翻浆病害的及时处理上。冻胀和翻浆是统一过程的两个阶段，都是在夏、秋地面水下渗或地下水位升高的基础上，在冬季负气温的作用下，发生水分迁移，使路基上层水分增多，并冻结成冰而形成。冻胀发生在冬季，是路基上层显著聚冰的直接反映；翻浆虽然发生在春季，也是在冬季路基上层聚冰的基础上，化冻时土基水分过多，强度急剧下降，并经行车作用而形成。故对其两者的预防和处理有其一致性。
5.1对冻胀和翻浆的预防和处理的基本途径：
1）防止地面、地下水或其他水分在冻结前或冻结过程中进入路基上部。
2）在化冻期，可将聚冰层中的水分及时排除或暂时蓄在透水性好的路面结构中。
3）改善路面结构
5.2对冻胀和翻浆的预防和处理的具体措施为：
1）做好路基排水，将路基地表水引向路基外排除，切断浸蚀路基的水源
2）提升路基高度，路线因尽量设置在干燥地段，当路线必须经过水文地质不良地段时，就要采取预防措施，对于经常发生翻浆的地段，特别是路堤比较矮而且容易发生翻浆路段，适当抬高路基填土。透气性越好的路面类型及厚度较大的路面结构，相应就能减轻或避免冻胀与翻浆的产生。
3）铺设隔离层，一般在路堤下部设置隔断层，以隔断毛细水上升，防止路基冻胀。隔断层应采用渗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，其底面宜设反滤层，也可用清砂，防渗型土工织物等不透水材料修筑。
4）设置盲沟和渗沟，以便路基内部排水
5）换土，换填成水稳性好，冰冻性好，强度高的粗颗粒土
6）设置隔温层，防止水的冻结和路基土膨胀。
7）改善路面结构层，铺设砂（砾）垫层，铺设水泥稳定类、石灰稳定类或工业废渣类基（垫）层。设置防冻层。
8）规范施工
有一部分翻浆发生是由于在施工中没有严格按照规范施工造成的，所以要规范施工，只有在材料含水量在压实试验的界限范围内时，路堤的压实才能进行，超出或不到最佳含水量时不能填筑路基，必须采取相关措施是材料在最佳含水量附近进行填筑，同时做好试验工作。
5.3翻浆路段的养护：
秋季养护：主要工作是排水，尽量防止水分进入路基
冬季养护：主要工作是清除积雪
夏季养护：主要工作是抢防。即修复翻浆破坏的路基、路面，采取根治翻浆的措施。
结束语
山东省作为道路发展迅速的大省，其地形既有平原又有丘陵，在路基冻胀和翻浆路段，只有因地制宜，结合当地实际情况，如工程地质、水文、气象等方面，本着经济、安全、适用的原则，精心勘察，多方案比选，才能设计出最经济合理的处理方案和防治措施来预防翻浆的发生，或使翻浆病害减少到最低程度。
