甘彥文
(新疆華天工程建設(shè)有限責(zé)任公司,新疆 烏魯木齊 830011)
盡管我國公路建設(shè)事業(yè)發(fā)展迅速,但部分地區(qū)仍存在著影響公路建設(shè)的問題。我國的新疆地區(qū),存在著大面積的鹽漬土。鹽漬土具有不同程度的鹽堿化,在公路工程中,鹽漬土為地表下1m內(nèi)易溶鹽含量不低于0.3%的土。鹽漬土的具體分類見表1。
表1 鹽漬土分類表
與普通土不同,鹽漬土主要由空氣、水鹽溶液、結(jié)晶鹽以及土顆粒組成。當(dāng)溫度發(fā)生變化且浸入鹽漬土中的水達到一定量后,土質(zhì)的易溶結(jié)晶鹽將會在水中融化為液體,并且填充在土的氣體孔隙內(nèi)。此時,鹽漬土的氣相將消失,轉(zhuǎn)變?yōu)楣獭⒁簝上囿w。鹽漬土在此轉(zhuǎn)變過程中,其內(nèi)部會發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞和土體變形。在相反的情況下,鹽漬土?xí)a(chǎn)生逆轉(zhuǎn)換,此時也同樣伴隨著土體的體積變化。因此,鹽漬土在相體轉(zhuǎn)變過程中,會對建立在鹽漬土上的建筑物造成不利的影響。
(1)溶陷
對于氯化物鹽漬土而言,其對公路造成的最主要病害為溶陷。
氯化物鹽漬土在淡水的作用下,鹽分會被溶解帶走,此時土體強度將逐漸降低。建立在氯化物鹽漬土上的公路路基或結(jié)構(gòu)層,在土體強度降低的情況下會出現(xiàn)沉陷、孔洞等破壞(如圖1所示),并逐漸反映到公路面層上,這給行駛中的車輛帶來危險。
圖1 鹽漬土路基出現(xiàn)沉陷、孔洞等破壞
(2)翻漿
當(dāng)鹽漬土中所含易溶鹽晶體發(fā)生聚冰、脫水以及吸濕潮化時,土基飽水從而造成其承載力降低。承載力低的土基在荷載的反復(fù)作用下會出現(xiàn)翻漿現(xiàn)象,從而使路面泥濘、濕滑,影響行車的正常通行。
翻漿主要出現(xiàn)在氯化物鹽漬土中。翻漿主要受土質(zhì)、溫度、水以及公路荷載的影響,其相互作用引起路面翻漿。
(3)鹽脹
鹽脹現(xiàn)象主要發(fā)生在含硫酸鹽的鹽漬土中。在溫度降低時,鹽漬土中的硫酸鹽吸水發(fā)生結(jié)晶,此時體積會增加,促使土體膨脹。在溫度升高時,硫酸鹽結(jié)晶體又將發(fā)生失水體積減小的現(xiàn)象,致使土體疏松。隨著溫度的變化,鹽脹現(xiàn)象伴隨的體積變化,會導(dǎo)致地表松脹從而引起路基路面不平整,甚至開裂。
(4)腐蝕
當(dāng)鹽漬土中的易溶鹽與公路工程中所使用的材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時,致使這些材料的性能發(fā)生變化,即腐蝕現(xiàn)象。公路的腐蝕會導(dǎo)致路面的破壞。
腐蝕破壞主要表現(xiàn)為鋼筋的銹蝕、混凝土的開裂以及路面結(jié)構(gòu)層開裂等問題。
某高等級公路,其第6合同段為氯鹽弱鹽漬土,表層含量為0.954,深度含量為0.565,50cm內(nèi)的深度含量為0.223。針對該合同段鹽漬土問題,經(jīng)過分析采用提高路基法進行處理。該公路第8合同段穿越鹽生蘆葦?shù)屯莸囟?,路堤平均高度?.40m。根據(jù)地質(zhì)勘察數(shù)據(jù)可知,該段地表鹽漬土的含鹽量較高,超過1m深度后,含鹽量逐級減小。經(jīng)過分析,該段采用換填法進行處理。在第9合同段中,土層主要為強硫酸鹽漬土,采取設(shè)置礫石隔斷層的措施。
下面針對提高路基高度法、換填法以及設(shè)置隔斷層法的具體處理措施加以介紹。
(1)提高路基高度法
為減少水分和鹽分進入路基上部,采用提高路基高度法,即適當(dāng)增加路基填筑高度,以減少鹽漬對上部路床的影響,從而有效地減輕鹽脹現(xiàn)象。一般情況下,在排水不良或過濕的地段采用這種方法。在部分鹽漬土地區(qū),由于水位較高,應(yīng)控制路堤高度至不再鹽漬化的最小高度內(nèi),以使路基避免受到凍害和再鹽漬化的影響。
提高路基高度法施工簡單,是最普遍采用的措施。該措施只適用于弱中鹽漬土地段,硫酸鹽地段不適宜采用這種方法。在施工中,首先應(yīng)對路基表面進行清理,包括清除表面的植被、鹽殼等。清理完成后,按照規(guī)定要求對路基進行分層填筑。另外,施工中應(yīng)嚴(yán)格保證填料滿足要求,填料應(yīng)為非鹽漬土,并且具有較好的透水性。
本工程第6合同段設(shè)計采用提高路基法,路基提高了4.1m。對表面進行清理之后,即可就近采用礫石進行填筑。在該合同段采用這種方法,效果甚佳。
(2)換填法
當(dāng)?shù)吞顪\挖地段公路路基的含鹽量超過標(biāo)準(zhǔn)、路床過濕、鹽漬土的壓實度無法滿足要求或者路基標(biāo)高受到限制時,可以采用換填法進行鹽漬土的處理。換填法一般堅持就近取材的原則,采取的材料為砂礫或者風(fēng)積砂,換填的高度應(yīng)綜合考慮實際的工程地質(zhì)資料以及填料的試驗結(jié)果,換填高度不得小于1m。
換填法所采用的材料必須保證為非鹽漬土,同時應(yīng)具有一定的強度。通常情況下,換填法的材料可以選擇礫石土或者風(fēng)積砂,這兩種材料都具有一定的強度。從路基中挖出的鹽漬土不得堆積在公路路基的坡腳處,應(yīng)集中堆積在指定場地,并且該場地的選址應(yīng)滿足距離路線不小于30m的要求,以避免路基再次鹽漬化。
本工程第8合同段采用換填法。經(jīng)過綜合考慮分析,設(shè)計換填的厚度為1.2m,材料為礫石土。此措施,基本上清除了鹽漬土,解決了鹽漬土的危害。
(3)設(shè)置隔斷層法
隔斷層法是在公路路基的某一層位設(shè)置一定厚度的隔斷層。隔斷層的設(shè)置可以有效的隔斷毛細水的上升潤濕,從而防止水分和鹽水進入路基的上部,最終避免路基上部受到鹽漬土的影響而出現(xiàn)的路基或路面破壞。隔斷層所使用的材料有:土工布、風(fēng)積沙貨河砂、礫石、油毛氈等。根據(jù)不同的使用情況和要求,可以選擇最適宜的材料作為隔斷層。其中土工布、瀝青砂以及油毛氈為不透水的材料,它們作為隔斷層可以有效防止毛細水和氣態(tài)水進入路基上部,而礫石和風(fēng)積砂為透水材料,只能防止毛細水的上升。
當(dāng)鹽漬土路基中出現(xiàn)鹽脹問題,最有效、最簡單的處理方法為設(shè)置隔斷層。通常情況下,在中強鹽漬土地段可以采用這種方法,特別是在硫酸鹽漬土中、受地面水或地下水毛細水影響的路基、標(biāo)高受限制的挖方路塹或被利用的原有路基含量超限路段。
設(shè)置隔斷層法在本工程中的應(yīng)用有效地解決了鹽脹的問題。本工程第3合同段采用了二布一膜的針刺復(fù)合土工膜,取得了良好的改善效果。在第9合同段的中、強硫酸鹽漬土中采用了礫石隔斷層,所用材料是粒徑為5~50mm的礫石,厚度為400mm,礫石隔斷層有效地防止了毛細水的上升,對鹽脹現(xiàn)象起到了很好的改善作用。
本文介紹了新疆鹽漬土公路路基病害的特點,重點分析了鹽漬土地區(qū)公路路基病害的處治方法,對路基提高法、換填法和設(shè)置隔斷層法等進行了比較分析,并找出了最優(yōu)方案。
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