改建路基的水温状态改善措施

　　摘要:针对在路基加宽时,原有路基的水温状态发生了较大的变化,如果不能改变原有路基的水温状态,在新旧连接部会出现各种路基路面病害。提出改善加宽路基水温状态的措施,为加宽路基的设计提供一定的技术指导。
　　关键词:公路改建;加宽路基;水温状态;措施
　　Abstract: In view of when roadbed broaden, the original roadbed’s water temperature condition has had the big change, if cannot change the original roadbed the water temperature condition, will present each kind of roadbed road surface plant disease in the new old connection department. Proposed that the improvement broaden roadbed water temperature condition's measure, to widen the roadbed the design to provide certain technical guidance.
　　Key words: road reconstruction; broaden roadbed; water temperature condition; measure

　　
　　1前言
　　
　　在公路改扩建中,原有路基因已经使用多年,在自身重力及汽车荷载的长期作用下,路基填方土的自身压缩变形及其下地基的沉降变形基本完成;而新修部分的路基填方土的自身压缩变形及其下地基的沉降变形才刚刚开始,在路基工程完工后的l～2年的时间内会发生较大的沉降变形,容易造成路面损坏,影响公路的正常使用。在路基加宽时,原有路基的水温状态发生了较大的变化,如果对原有路基的水温状态调查和勘探不足,很可能在新旧连接部出现各种病害的发生,缩短改建后道路的使用寿命。若设置排水层,大部分水量从排水层排出,不至于对路基的干湿程度有较大的影响,从而预防不良路基路面病害的发生。
　　
　　2路基水温状态病害原因分析
　　
　　进入冬季,气温下降,路基上部的土开始冻结,此时,土孔隙内的自由水在0 ℃时首先冻结,形成冰晶体。当温度继续下降时,与冰晶体接触的土颗粒表面的薄膜水(弱结合水在-0.1 ℃～-10 ℃时冻结)受冰的结晶力的作用,移动到冰晶体上面冻结。因此,该部分土粒表面的水膜变薄,破坏了原来的吸附平衡状态,产生剩余分子引力,将吸取邻近上粒的薄膜水。当水膜变薄时,薄膜水内的离子浓度增加,产生渗透压力差。在土粒分子引力和渗透压力差的共同作用下,薄膜水就从水膜较厚处向水膜较薄处移动,并逐层向下传递。在温度为0 ℃～-3 ℃(-5 ℃)的条件下,当未冻区有充足的水源供给时,水分发生连续移动,使路基上部大量聚冰。在冻土地区,受填土含水量沿深度的变化、地下水位的高低与变化、外来水的补给及排水条件等因素影响。随着填土的含水量深度的增加,冻结深度加深,冻胀也增大,并达到最大值。随着气温的升高,冰冻部分土开始融冻,土中水分急剧增加,冻胀减少,土的弹性模量开始降低。由路基渗出的过剩游离水在重车作用下通过土中裂缝和孔隙被挤向路槽。
　　
　　3路基水温状态改善措施
　　
　　3.1一般措施
　　在旧路改建时,在改建时要改善路基的水温状态。先分析路基不良水温状态的形成原因,能否采用加高路基的方法进行处治,再通过上述公式路基过剩水量,依据过剩水总量的大小,确定保持路基一定干燥程度的处治措施。
　　用渗透系数符合要求的砂砾替换填土层,并设置隔温层或隔水层、隔气层。在公路改建中使用隔离层是很有效的,增加的工程数量不大,路面标高不会有较大的变动。为达到隔水、隔气的目的,可在整平和压实的路槽上放置事先用沥青处理过的玻璃纤维、玻璃布和其他合成纤维。这一薄层可以调节路基的水温状态,阻止水分从下面和侧面进入路基上层。当路基土壤含水量超过最佳值时,其使用效果更为显著。使用时,路基表面应平整、密实,保持4 ‰～5 ‰的横坡,然后摊铺玻璃纤维。
　　对于旧路基过剩水量较大的路段,冬季产生移动而使路面强度不够,最好设置隔温层。隔温层采用导热系数较低的材料,例如硬泡沫塑料、各种膨胀树脂和掺苯乙烯海绵塑料的土壤混合料。隔温层应伸出行车道外缘并埋进加固路肩内0.5 m。隔温层的厚度,应根据当地条件和路面的结构计算确定。有了隔温层,路基上层土壤就不会结冻,含水量保持在一定的范围内,减缓各种路面病害的发生。利用海绵塑料混凝土做隔温层效果更好,按l m3混合料掺入300 kg～500 kg水泥的比例,拌合细粒膨胀苯乙烯海绵塑料,按行车道全宽摊铺,并振捣压实。海绵塑料混凝土层的厚度根据计算确定。试验资料表明,海绵塑料混凝土隔温层的厚度可控制在18 cm。
　　在酸性尤其是碱性土壤中不能使用石棉水泥管或过滤管,因为它们会被损坏而使盲沟失去作用。在国外,近年来使用聚合材料的波纹管较为广泛,使用经验表明,由于冻胀和局部沉陷,使用波纹管做的盲沟无很大的影响,且接头少,不易被土堵塞,使用寿命为20年以上。
　　如果采用碎石层和沥青混凝土面层对现有路面进行补强,而不设盲沟和隔温层,就得铺设较厚的路面结构层,这种方法适用于在石料便宜的地区。但用加厚办法补强的路面,其使用寿命要低于规定的维修周期,因为路基的水温状态没有发生改变,其弹性模量没有得到提高。 　　3.2特殊措施
　　路基翻浆的根治方法,除了在修筑路基时要在最佳含水量条件下,进行夯实或碾压保证达到设计要求的密实度外,根据具体情况还可采用下述办法:
　　(1)提高路基,根据实际情况加高路基。
　　(2)降低地下水位。①修渗沟:在路基两边的边沟底上,向下挖一道深沟,比现有的地下水位再深一些。先在最下面放上四周带孔的瓦管,管上填满碎石、碎砖和小砾石,最上面用20 cm厚的黏土夯实封口,黏土碎石等粒料连接的地方可以铺一层3 cm厚的草皮。路基下部土层里的水分就可以从两边渗进瓦管排走,从而降低地下水位。②修盲沟:这种方法与修渗沟基本相同,只是沟底用较大的石块垒起来代替瓦管。
　　(3)修隔温层。该法是在路面下铺一层炉渣、矿渣、碎砖等材料。隔温层的铺筑要比路面每边再宽出30 cm～50 cm,铺筑厚度一般为20 cm～50 cm。
　　(4)修透水隔离层。该法就是在路面以下45 cm～55 cm处,用碎(砾)石、碎砖等粗粒料在路基整个宽度上铺7 cm～15 cm厚的一层,作为透水隔离层。
　　(5)加固路面结构。在采用其他方法都不适宜时,还可采用加固路面结构的方法,铺筑较大厚度的路面,以提高路面承载能力。也可以在路基上或路面上铺一层厚20 cm～22 cm、宽度和路面一样的石灰土。采用此法,路面必须在不翻浆时铺筑。
　　
　　4结 论
　　
　　在公路加宽改建过程中,由于没有采取一定的措施改变新旧路基连接部的水温状态,致使连接部产生各种路基和路面病害,影响公路的正常使用。分析改建公路路基的水温状态,提出在一般和特殊条件下的改进措施。
　　
　　
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