浅析露天矿简易道路翻浆病害处理方法

发表时间:2019/6/27   来源:《防护工程》2019年第7期   作者:乔鹏 王德民
[导读] 用科学的方法进行施工,做到统筹管理、合理设计。只有这样,才能延长道路的使用价值,降低其维护成本。
宏大爆破有限公司  广东广州  510000
  摘要:因露天矿剥离工程的性质是大多采区、排场不断变化又不断优化的过程。道路相对不能固定,使用期限短,一般不将道路修成长期使用的混凝土刚性道路或者使用更久远的其他高质量柔性道路。一般现场就地取材将道路修筑成简易泥结碎石路面,形成运输系统。
  关键词:露天矿工程、基层面层、病害治理
  
  
  引言:露天矿生产中,道路系统除了设计规划以外,道路质量绝不可忽视。因露天矿道路是重型车辆连续、反复荷载作用,翻浆一般出现在面层结构。。本文重点分析露天矿道路在短期的使用期限内,常见的翻浆形成及一般处理方法。
  一、翻浆成因:
  长期实践中,露天矿道路是多频次维护,又反复出现病害,人力物力投入较大。而翻浆是露天矿简易道路最典型病害之一,其在重型车辆反复荷载作用下,面层及基层材料出现软弹、冒浆等现象。严重可直接导致道路瘫痪。其成因有多种因素综合作用引起的,温度、水、土质、行车荷载。同时还包括工程措施方面的原因。其主要成因有以下几点:
  (1)施工方面
  露天矿简易道路造成翻浆在施工方面,主要是道路铺筑的时候,没有重视道路经过的一些特殊区域。例如经过粉性土质天然液性指数I 大0.5 而小于0.75,土质毛细水份上升速度快、渗透性差、遇水膨胀大、易使水份积聚,在行车外力作用下易造成翻浆。
  (2)面层材料选择不佳
  为了确保露天矿道路运输舒畅,行车平稳舒适。面层材料一般选择碎石参拌细粒土填筑,细粒土过多或者碎石粒径过小,在重车反复荷载下,有水容易翻浆。而基层材料一般采用爆破大块径与碎石混填,在使用期限内一般不会出现大的病害。
  (3)面层材料铺筑过厚。
  面层材料是直接承受荷载的部位,车辆在运动中,面层材料受力复杂。而一般面层材料粒径相对较小,粒料之间摩擦力较小。
  以路基受力结构分析,车辆荷载下,面层材料过厚,不能直接将受力传递到材料粒径相对较大,并且稳定基层中。面层材料过厚,结构中细骨料反复摩擦,摩擦力逐步降低,传递作用力能力下降。以下假设路基在静荷载作用下,分析路基受力。附:图1:
  
  图1:土基中沿深度的应力分布示意图
  P:为为车辆荷载引起的应力;
  ó1:为为土基自重引起的应力;
  ó3:为为应力之和
  图1受力分析,面层直接承受荷载,并且向下扩散应力。面层材料薄,则扩散到相对稳定的基层应力较大,因此面层材料厚度不宜过大。
  (4)水文方面
  地面排水困难、路基填土高度小,路基边缘积水或在软基上铺筑路基、使路基土质水份积聚、毛细水份向上渗透,地下水位较高,含水量大于最佳含水量,在行车不规则碾压外力作用下,较易产生翻浆。
  (5)气候影响
  露天矿道路经降雨,长期洒水养护,面层及面层下部部分基础含水量大于最佳含水量,降低了路基受压承载强度,在冻结与融化期间液性指数增大产生翻浆。
  二、解决办法:
  1)施工方面
  (1)道路经过渗透性差、遇水膨胀大、易使水份积聚的区域等一般采取换填或者绕道。采用常规道路施工方法,一般在使用期限内,基础不会出现病害。
  (2)基础材料一般采用粒径50mm-500mm块石或爆破料进行混填,粒径大的材料能增强其摩擦力,抵抗压力强度大。
  2)面层材料选择
  面层材料选择时一般就地取材,取材原则如下:
  (1)面层材料宜选择应相对硬质较好的材料,从爆破坚固系数上宜选择坚固系数f=7以上的材料。
  (2)面层材料粒径不宜过小,粒径选择30mm-50mm碎石。各露天矿运输汽车轮胎宽度不同,宜根据情况可做适当调整。轮胎宽的车粒径可适当放小,否则相反。
  (3)为了行车舒适,面层材料参拌一定比例的土质材料,土质材料不宜选择稳定性差,透水性差的材料。并且土质材料比例不得超过土质与碎石的30%。
  (4)土质材料宜选择塑性指数大一点的土质材料,以增强土质与碎石粘聚性,使面层形成整体性。
  3)面层材料厚度
  (1)面层材料厚度宜选择5-7cm厚度。
  (2)面层材料在重型车辆反复荷载下磨耗较快,可在面层上部增加渗透性较好的土质材料作为保护层,不宜大于1cm。方便维护又保护面层材料。
  4)水文方面
  只要使路基整体体保持干燥,从而减轻冻结时水分聚流的来源。露天矿爆破材料用来提高路基基础是一种显著、简便易行、比较经济的常用措施。增大路基边缘至地下水或地面水位间的距离,使路基上部土层保持干燥,在冻结过程中不致因过分聚冰而失稳。
  5)气候影响
  季节性冻土融化的材料,其承载强度严重下降,一般出现类似病害的采用换填进行改善,换填时候应确保面层材料厚度不宜过大。
  总之,翻浆现象出现的频率和范围很大,是露天矿道路的病害最重要之一。在使用期限内,一般基本的道路施工方法能解决基础病害,面层是频发翻浆的结构,因此根据现场实际情况,掌握和熟悉翻浆的原因,正确运用可行的方法进行施工和设计,综合考虑路线经过地段的水文、土质及地质等情况,因地制宜。用科学的方法进行施工,做到统筹管理、合理设计。只有这样,才能延长道路的使用价值,降低其维护成本。
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