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浅析粉土路基常见灾害及加固措施

发表时间：2020/12/30 来源：《建筑科技》2020年7月下作者：万晓明于海浩

[导读] 路基的回填材料对路基的稳定性有着很重要的作用，但对于豫东区域粉土分布广泛，故常以粉土作为公路路基填筑料。

广西桂林理工大学土木与建筑工程学院万晓明于海浩通讯作者 541004

摘要：路基的回填材料对路基的稳定性有着很重要的作用，但对于豫东区域粉土分布广泛，故常以粉土作为公路路基填筑料。由于粉土低比表面积、低阳离子交换量、低塑限的特殊工程性质，导致了诸多的工程问题。本文简要从粉土路基所产生的病害及其原理，讨论了如何有效加强粉土路基的稳定性。并提出了研究粉土路基稳定性的新思路，以加强粉土路基的稳定性和安全性能。
关键词：粉土路基；病害；加固方法
        1.引言
        路基是道路组成的基础，路基需要承受车辆传递过来的荷载，路基的稳定性和均匀性直接影响道路的使用寿命以及道路交通的安全。在黄河冲击平原地区，粉土的分布比较广泛，当地的公路路基常用粉土作为回填材料。粉土主要由粉粒和细沙组成，粘性低、比表面积低、阳离子交换量低、塑限低。是一种特殊工程性质的土。当粉土被当做路基回填材料时，不容易成型，路基碾压和长期荷载作用下会导致破坏，保水能力差，易被浸湿、冲蚀[1]。近年来，黄河冲击平原附近修建高速公路路面的平整度变化较大，沥青路面产生纵向裂缝，桥头跳车现象普遍，对行车安全构成了潜在的安全隐患[2]。因此，对于黄泛区粉土路基的病害进行总结以及相应的病害进行加固处理成为了当前粉土路基研究的重点和热点。
        2.粉土路基常见病害及形成原因
        2.1粉土路基翻浆
粉土由于其毛细作用强烈，很容易出现翻浆的问题。由于秋季的降水，地面上的水渗入土体，路基内的水分增多，进入冬季温度降低，路基上部的土慢慢冻结，土体内的自由水首先冻结成冰晶。温度继续下降的时候薄膜水移动到冰晶上面结冰。因此，该部分水膜变薄，由于渗透压的作用，薄膜水从厚的地方向薄的地方移动，在没有结冰的区域，
如果地下水充足，水分就会发生迁移，在路基上部结冰。等到温度升高时，结晶水解冻成水，聚集在路基上，使得路基趋于饱和。但是粉土路基的液限很低，过饱和之后其强度显著下降，在车辆荷载下发生开裂，车辙等现象，路面大面积破坏，于是形成了翻浆。
        2.2 地面不均匀沉降
        路基作为道路的基础，其稳定性主要受路基不均匀沉降的影响。不均匀下降会使得道路产生裂痕，严重影响了车辆的行驶安全。路基的压实度、回填材料、排水等问题都是影响不均匀下降的因素。长期的车辆动荷载作用下路面发生不均匀的变形，路面发生裂缝，膨胀性的回填材料甚至会导致路面的鼓包等问题。
        3.粉土路基加固方法及原理
        3.1土颗粒稳定法
        粉土作为路基的填筑材料，其级配不良、稳定性差。

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因此通过人工减小土颗粒的体积或者改善粉土颗粒的级配，来达到稳定粉土的目的；次类方法的原理是通过增加土体颗粒之间的吸引力和摩擦力，从而达到更适于粉土稳定的结构。
        3.2冲击碾压加固法
        为规范冲击碾压施工，保证压实效果，交通部编定了《公路冲击碾压应用技术指南》[3]。冲击碾压法所传出的冲击荷载是由压缩波、剪切波在路基内部传递，压缩波和剪切波能够把土体变得更加密实，而且冲击荷载可破坏土体结构迫使其重组，降低其孔隙率，冲击碾压法能够明显改善土体的结构强度[4]。
        3.3掺入固化剂法
        通常在土壤中加入一些盐溶液，再加入石灰、水泥，产生水花、离子交换、沉淀聚合等作用，使得土壤之间的胶结作用加强，摩擦力增强，以提高土体的稳定性[5]。当水泥与土壤混合时，水泥矿物和土之间的水发生强烈的水解和水花反应，构成了水泥石骨架，水泥石包裹土颗粒并将其胶结在一起，以达到提升强度的目的。当石灰和土中的水反应后，土体的性质发生根本的改变，土体一开始结成团状、塑性降低，慢慢形成结晶结构，从而提高土体的稳定性。化学添加剂发挥的水化作用对水有较强的吸附作用，与水形成一些稳定的化学键，高分子材料和土颗粒形成的网状结构可以将土壤孔隙填充，提升了土颗粒的强度[6]。
        4.展望
        4.1保证粉土路基方面的研究
        粉土的工程性质特殊，比表面积小、毛细现象明显。粉土作为路基的填筑材料其粒度组成以粉粒和细砂粒为主，粘粒含量少，塑性指数小。而且有的属于地区季节性冻土区，地下水含有盐分，国内外许多学者研究了冻融循环作用下的动力特性、粉土的水盐迁移规律、粉土的微观特性研究等方面做出了许多研究并取得的丰富的研究成果，但还有很多方面研究的不够透彻，比如结合干湿循环下水盐迁移的研究还有待深入。
        5.结论
        本文立足于粉土路基特殊的工程性质所引发的众多问题，从粉土路基常见病害及其成因和粉土路基加固方法两方面展开探究。并且从粉土路基的加固原理对粉土路基的稳定性进行了展望。本文的研究结果有效的解决了粉土路基不均匀沉降等问题，提高了行车的安全与稳定性。
参考文献
[1]张鹏,杨恒卫,吴咪咪,董金梅,李俊才.粉土路基坡面复合面层护坡技术的面层材料特性[J].中国公路学报, 2018,31(03):12-21.
[2]唐延钦. 低液限粉土的特性与压实技术研究[D]. 山东: 山东大学, 2006.
[3]交通部公路科学研究院. 公路冲击碾压应用技术指南[S]. 北京: 人民交通出版社, 2005.
[4]于一凡. 黄泛区粉土路基冲击压实动力特性研究与机理分析[D]. 山东: 山东大学, 2016.
[5]朱志铎. 粉土路基稳定理论与工程应用技术研究[D]. 南京: 东南大学, 2006.
李迎春．粉土固化稳定机理与措施研究[D]．东南大学硕士论文，2003
作者简介：万晓明（2000—），男，汉，本科生。土木工程专业；
通讯作者：于海浩(1988—)，男，汉，博士，讲师。岩土工程；