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【摘要】我国公路建设进入一个新的阶段,然而在西部地区存在着大片的盐渍土地区。盐渍土是不同程度盐碱化土的总称,在公路工程中,是指地表下1.0m内易溶盐含量平均大于或等于0.3 %的土。盐渍土具有溶陷、翻浆、盐胀、腐蚀等性质,对公路工程建设的危害性极大。
【关键词】公路建设;盐碱化土;路基病害
西部地区盐渍土主要是氯盐渍土和硫酸盐渍土。由于各类盐渍土的工程特性不同,因而产生路基病害的特点不同。氯盐渍土的病害特点是路堤内有大小不一的空洞,溶蚀、板结现象较普遍,路肩松软,路基沉陷,边坡多有塌垮等现象。硫酸盐渍土路基病害特点为路基表层0.3m范围内土层松胀及疏松,路肩出现云朵状凸起的松软层,其松软厚度一般为2~3cm,最厚可达5~10cm,足踩下陷。由于路肩及边坡塌垮,路肩变窄,路基下沉现象比较突出。
西部地区盐渍土公路路基危害及机理盐渍土的组成与常规土不同,由气、水盐溶液、难溶结晶盐、易溶结晶盐和土颗粒组成。在温度变化和有足够的水浸入盐渍土时,土中的易溶结晶盐将会被溶解变成液体,同时气体孔隙也被充填。此时,盐渍土由固、液、气的三相体转变为固、液两相体,在其转变过程中,通常伴随土的结构破坏和土体变形。相反,当环境条件发生变化时,盐渍土的两相体也会转化为三相体,此时土体也会发生体积变化。因此,盐渍土的相态变化对工程带来严重危害。
盐渍土路基病害的處理原则一般为路堤设计高度应满足不再盐渍化的最小高度,或者在路基中设置毛细水隔断层等。
1.提高路基高度法
提高路基填筑高度,可以减少进入路基上部的水分和盐分,使上部路床受盐渍影响较小,有效防止盐胀。在排水不良或过湿的地带,一般采用该方法。有些盐渍土地区地下水位较高,为了使路基不受冻害和再盐渍化的影响,应控制路堤高度至不再盐渍化的最小高度。
2.换填法
换填法一般应用在路基含盐量超过规定的要求、路床过湿压实度达不到压实要求或路基标高受限制的低填浅挖地段采用,换填一般采用就近砂砾或风积砂,换填厚度应根据地质勘探资料以及填料的试验结果确定。西部地区奎赛高等级公路第8合同段K395+000~K403+200段,穿越盐生芦苇低洼地段,路堤平均高度为2.40m,原地基经钻探试验后的资料表明该段地表盐渍土含盐量极高,而以下含盐量渐少,此段工程采用了换填法,设计为换填1.2m砾石土,基本上将盐渍土挖除,清除了危害。必须确保所换填的土质为非盐渍土且有足够的强度。一般地,换填土宜选用砾石土或风积砂。从路基换填及铲除的盐渍土不得堆于路基两侧坡脚,应集中拉运到距离线路不得小于30m以外,以免发生次生盐渍化。
3.浸水预溶法
浸水预溶法即对路基预先浸水,在渗透过程中土中易溶盐溶解,并渗流到较深的土层中,易溶盐的溶解破坏了土颗粒之间的原有结构,在土自重应力下产生压密。浸水预溶可使路基土盐胶结构改变,并在一定程度上降低路基土含盐量,可提前消除盐渍土溶陷等病害。浸水完成后即进入晾晒期,晾晒的目的主要是调整路基土含水率,达到满足下一步施工条件。在现场浸水及晾晒完成后,进行表面高程观测、浸水后土的常规物理力学指标试验等测试,对预溶的效果进行检验,并重新评价预溶后的场地土。浸水预溶法一般适用于厚度较大,渗透性较好的砂、砾石土、粉土和粘性盐渍土。
4.强夯法
路基土在浸水后,强度会大幅降低,为了提高路基土强度,消除或降低路基土的溶陷性,对浸水后的路基土体采用强夯法加固处理。该方法工艺简单、效果好、施工速度快、费用低、适合土层范围广。强夯处理的主要目的是:①提高路基土的干密度,减少孔隙比,以达到消除和减少溶陷沉降量;②满足规范的压实度要求;③提高路基土的均匀性及整体性,消除或减少差异沉降量及剩余沉降量。西部地区国道201线克拉玛依至榆树沟段公路改建工程,路基由盐渍化的粉土、低液限粘性土堆筑形成,经强夯法处理后,极大地改善了原路基土的强度与均匀性,满足新建公路要求。强夯法一般和浸水预溶法配合使用,浸水后强夯效果最佳。
5.设置隔断层法
隔断层法就是在路基某一层位设置一定厚度的隔断层,其根本目的是隔断毛细水的上升,防止水分和盐分进入路基上部,从而避免路基或路面遭受破坏。隔断层类型按采用材料有土工布(膜)隔断层、风积砂或河砂隔断层,砾(碎)石隔断层和沥青砂,油毛毡等隔断层。土工膜、沥青砂、油毛毡属不透水性隔断层,可隔断下层毛细水和气态水上升,砾石和风积砂属透水性隔断层,只可隔断毛细水的上升。
西部地区奎赛高等级公路第3合同段K285+000~K295+000段,使用的是二布一膜的针刺复合土工膜,取得了较理想的效果。西部地区奎赛高等级公路第9合同段K406+000~K416+200段,为中、强硫酸盐渍土,采用了设置砾石隔断层的做法,隔断层材料采用砾石(5~50㎜)、厚度为40㎝,有效地控制了毛细水上升,对防治盐胀起到了作用。设置隔断层是处治路基盐胀最有效、最简便的措施,应优先考虑采用。一般应用于中强盐渍土地段,特别是硫酸盐渍土地段,受地面水或地下水毛细水影响的路基,标高受限制的挖方路堑或被利用的原有路基含量超限路段。
6.化学处理盐渍土法
对路基上层的硫酸盐渍土进行化学处理,使土中的易溶盐成分和性质发生变化,从而不再产生盐胀或减轻盐胀。在交通科技与经济 第1O卷 硫酸盐渍土中掺入氯盐可以减少盐胀,因为硫酸钠在氯盐溶液中其溶解度随氯盐浓度增加而减小。当土中C(C1一)/C(S0;一)的比值增大到6,抑制盐胀的效果最为显著。这种方法对治理硫酸盐渍土路基的病害很有效,经济效益最为显著,目前所用的掺加剂,效果明显的有CaC12、BaC12等,其反应式为
Na2SO4+2CaC1— 2NaC1+CaSO4
Na2SO4+2BaC1— 2NaC1+BaSO4
反应生成的硫酸钙仅微溶于水,性质稳定。另外,氯化钙无毒,极易溶于水,而且易于配制溶液,渗透性好,易于灌注,由氯化钙溶液带入的附加水也少。为使化学处理的盐渍土不受下层水分和盐分的影响,路基底部应设置隔离层。
7.降低地下水位法
降低地下水位,以减少进入路基上部的水分和盐分。地下水位需降到一定的深度才有较好效果。如果产生盐胀的水分中汽态水占有较大比重,不宜单纯采用此法。
8.其它方法
路基洒水,可增加路基强度。砂砾培筑路肩,可减少路肩培土的盐胀。盐渍土层较厚,含盐量较高时,可采用桩基处理。改良法改良盐渍土路基填料等。
9.结论
路基提高法施工简便,当附近满足要求的填料较丰富时,可应用于弱中非硫酸盐渍土段,但有时为了满足防止发生次生盐渍化的最小填筑高度时,会使路基临空面增大,造成行车安全受到影响;换填法可改善路基土的特性,但是挖(弃)方量、借方量大处理困难,处理不当易发生次生盐渍化,填料需严格控制,因多数情况下需远运,成本较高;强夯法工艺简单、效果好,施工速度快,费用低,适合土层范围广,易于保护环境,但强夯法一般配合浸水预溶法使用,在过干旱缺水地区使用有限制;隔断层法可隔断毛细水上升,保证路床上部的稳定,施工中应严格选用隔断层材料,该法较经济,已普遍应用。
上述方法各有优缺点,有自己的适用条件,在工程复杂地区,为了得到较好的处理效果,往往配合使用。
【参考文献】
[1]王穗平.路基施工技术.中国建筑出版社,2009,2.
[2]徐海峰,廖颖玲.浅议路基施工技术.现代企业文化·理论版,2010,(18).
【关键词】公路建设;盐碱化土;路基病害
西部地区盐渍土主要是氯盐渍土和硫酸盐渍土。由于各类盐渍土的工程特性不同,因而产生路基病害的特点不同。氯盐渍土的病害特点是路堤内有大小不一的空洞,溶蚀、板结现象较普遍,路肩松软,路基沉陷,边坡多有塌垮等现象。硫酸盐渍土路基病害特点为路基表层0.3m范围内土层松胀及疏松,路肩出现云朵状凸起的松软层,其松软厚度一般为2~3cm,最厚可达5~10cm,足踩下陷。由于路肩及边坡塌垮,路肩变窄,路基下沉现象比较突出。
西部地区盐渍土公路路基危害及机理盐渍土的组成与常规土不同,由气、水盐溶液、难溶结晶盐、易溶结晶盐和土颗粒组成。在温度变化和有足够的水浸入盐渍土时,土中的易溶结晶盐将会被溶解变成液体,同时气体孔隙也被充填。此时,盐渍土由固、液、气的三相体转变为固、液两相体,在其转变过程中,通常伴随土的结构破坏和土体变形。相反,当环境条件发生变化时,盐渍土的两相体也会转化为三相体,此时土体也会发生体积变化。因此,盐渍土的相态变化对工程带来严重危害。
盐渍土路基病害的處理原则一般为路堤设计高度应满足不再盐渍化的最小高度,或者在路基中设置毛细水隔断层等。
1.提高路基高度法
提高路基填筑高度,可以减少进入路基上部的水分和盐分,使上部路床受盐渍影响较小,有效防止盐胀。在排水不良或过湿的地带,一般采用该方法。有些盐渍土地区地下水位较高,为了使路基不受冻害和再盐渍化的影响,应控制路堤高度至不再盐渍化的最小高度。
2.换填法
换填法一般应用在路基含盐量超过规定的要求、路床过湿压实度达不到压实要求或路基标高受限制的低填浅挖地段采用,换填一般采用就近砂砾或风积砂,换填厚度应根据地质勘探资料以及填料的试验结果确定。西部地区奎赛高等级公路第8合同段K395+000~K403+200段,穿越盐生芦苇低洼地段,路堤平均高度为2.40m,原地基经钻探试验后的资料表明该段地表盐渍土含盐量极高,而以下含盐量渐少,此段工程采用了换填法,设计为换填1.2m砾石土,基本上将盐渍土挖除,清除了危害。必须确保所换填的土质为非盐渍土且有足够的强度。一般地,换填土宜选用砾石土或风积砂。从路基换填及铲除的盐渍土不得堆于路基两侧坡脚,应集中拉运到距离线路不得小于30m以外,以免发生次生盐渍化。
3.浸水预溶法
浸水预溶法即对路基预先浸水,在渗透过程中土中易溶盐溶解,并渗流到较深的土层中,易溶盐的溶解破坏了土颗粒之间的原有结构,在土自重应力下产生压密。浸水预溶可使路基土盐胶结构改变,并在一定程度上降低路基土含盐量,可提前消除盐渍土溶陷等病害。浸水完成后即进入晾晒期,晾晒的目的主要是调整路基土含水率,达到满足下一步施工条件。在现场浸水及晾晒完成后,进行表面高程观测、浸水后土的常规物理力学指标试验等测试,对预溶的效果进行检验,并重新评价预溶后的场地土。浸水预溶法一般适用于厚度较大,渗透性较好的砂、砾石土、粉土和粘性盐渍土。
4.强夯法
路基土在浸水后,强度会大幅降低,为了提高路基土强度,消除或降低路基土的溶陷性,对浸水后的路基土体采用强夯法加固处理。该方法工艺简单、效果好、施工速度快、费用低、适合土层范围广。强夯处理的主要目的是:①提高路基土的干密度,减少孔隙比,以达到消除和减少溶陷沉降量;②满足规范的压实度要求;③提高路基土的均匀性及整体性,消除或减少差异沉降量及剩余沉降量。西部地区国道201线克拉玛依至榆树沟段公路改建工程,路基由盐渍化的粉土、低液限粘性土堆筑形成,经强夯法处理后,极大地改善了原路基土的强度与均匀性,满足新建公路要求。强夯法一般和浸水预溶法配合使用,浸水后强夯效果最佳。
5.设置隔断层法
隔断层法就是在路基某一层位设置一定厚度的隔断层,其根本目的是隔断毛细水的上升,防止水分和盐分进入路基上部,从而避免路基或路面遭受破坏。隔断层类型按采用材料有土工布(膜)隔断层、风积砂或河砂隔断层,砾(碎)石隔断层和沥青砂,油毛毡等隔断层。土工膜、沥青砂、油毛毡属不透水性隔断层,可隔断下层毛细水和气态水上升,砾石和风积砂属透水性隔断层,只可隔断毛细水的上升。
西部地区奎赛高等级公路第3合同段K285+000~K295+000段,使用的是二布一膜的针刺复合土工膜,取得了较理想的效果。西部地区奎赛高等级公路第9合同段K406+000~K416+200段,为中、强硫酸盐渍土,采用了设置砾石隔断层的做法,隔断层材料采用砾石(5~50㎜)、厚度为40㎝,有效地控制了毛细水上升,对防治盐胀起到了作用。设置隔断层是处治路基盐胀最有效、最简便的措施,应优先考虑采用。一般应用于中强盐渍土地段,特别是硫酸盐渍土地段,受地面水或地下水毛细水影响的路基,标高受限制的挖方路堑或被利用的原有路基含量超限路段。
6.化学处理盐渍土法
对路基上层的硫酸盐渍土进行化学处理,使土中的易溶盐成分和性质发生变化,从而不再产生盐胀或减轻盐胀。在交通科技与经济 第1O卷 硫酸盐渍土中掺入氯盐可以减少盐胀,因为硫酸钠在氯盐溶液中其溶解度随氯盐浓度增加而减小。当土中C(C1一)/C(S0;一)的比值增大到6,抑制盐胀的效果最为显著。这种方法对治理硫酸盐渍土路基的病害很有效,经济效益最为显著,目前所用的掺加剂,效果明显的有CaC12、BaC12等,其反应式为
Na2SO4+2CaC1— 2NaC1+CaSO4
Na2SO4+2BaC1— 2NaC1+BaSO4
反应生成的硫酸钙仅微溶于水,性质稳定。另外,氯化钙无毒,极易溶于水,而且易于配制溶液,渗透性好,易于灌注,由氯化钙溶液带入的附加水也少。为使化学处理的盐渍土不受下层水分和盐分的影响,路基底部应设置隔离层。
7.降低地下水位法
降低地下水位,以减少进入路基上部的水分和盐分。地下水位需降到一定的深度才有较好效果。如果产生盐胀的水分中汽态水占有较大比重,不宜单纯采用此法。
8.其它方法
路基洒水,可增加路基强度。砂砾培筑路肩,可减少路肩培土的盐胀。盐渍土层较厚,含盐量较高时,可采用桩基处理。改良法改良盐渍土路基填料等。
9.结论
路基提高法施工简便,当附近满足要求的填料较丰富时,可应用于弱中非硫酸盐渍土段,但有时为了满足防止发生次生盐渍化的最小填筑高度时,会使路基临空面增大,造成行车安全受到影响;换填法可改善路基土的特性,但是挖(弃)方量、借方量大处理困难,处理不当易发生次生盐渍化,填料需严格控制,因多数情况下需远运,成本较高;强夯法工艺简单、效果好,施工速度快,费用低,适合土层范围广,易于保护环境,但强夯法一般配合浸水预溶法使用,在过干旱缺水地区使用有限制;隔断层法可隔断毛细水上升,保证路床上部的稳定,施工中应严格选用隔断层材料,该法较经济,已普遍应用。
上述方法各有优缺点,有自己的适用条件,在工程复杂地区,为了得到较好的处理效果,往往配合使用。
【参考文献】
[1]王穗平.路基施工技术.中国建筑出版社,2009,2.
[2]徐海峰,廖颖玲.浅议路基施工技术.现代企业文化·理论版,2010,(18).