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        鹽漬土地基處理方法研究

        2018-06-20 02:25:04
        交通科技 2018年3期
        關(guān)鍵詞:鹽漬土工墊層

        劉 兵 曹 劍

        (湖北省城建設(shè)計(jì)院股份有限公司 武漢 430000)

        新灘鹽場(chǎng)產(chǎn)業(yè)園區(qū)位于濱海縣北部沿海,東鄰濱海港,南鄰濱海港城?,F(xiàn)狀主要為鹽田用地,地勢(shì)平坦,可滿足各類工業(yè)規(guī)模用地需求,后期將戰(zhàn)略布局為能源、重化工、冶金、重型裝備機(jī)械制造、港口倉儲(chǔ)物流等五大產(chǎn)業(yè)。為盡快形成基本路網(wǎng)、管網(wǎng)框架以便為后續(xù)地塊開發(fā)建設(shè)創(chuàng)造條件、提供交通條件相對(duì)較好的出行通道,優(yōu)先建設(shè)區(qū)內(nèi)黃海大道、新灘大道、東興路3條主干道路。

        1 鹽漬土路基對(duì)工程的破壞

        1.1 鹽漬土特點(diǎn)

        鹽漬土(鹽堿土)是一種土層內(nèi)合有石膏、芒硝、巖鹽(硫酸鹽或氯化物)等易溶鹽且其含量大于0.5%的土。

        鹽漬土[1]具有溶陷性、膨脹性和腐蝕性,其地基承載力變化大且隨著季節(jié)和氣候的變化而變化,在干燥時(shí)鹽分呈結(jié)晶狀態(tài),地基承載力較高,一旦浸水后,晶體溶于液體,承載力降低,壓縮性增大。在天然狀態(tài)下,鹽漬土為很好的地基,一旦自然條件改變就會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的溶陷、膨脹和腐蝕,使建筑物產(chǎn)生裂縫、傾斜或結(jié)構(gòu)腐蝕破壞。

        1.2 鹽漬土路基工程常見問題

        通過大量實(shí)踐,人們發(fā)現(xiàn)鹽漬土用做路堤填料存在鹽脹和溶陷問題[2-3]。即使采用常規(guī)方法處理,也容易發(fā)生以下問題。

        1) 干縮系數(shù)和溫縮系數(shù)較大,容易產(chǎn)生收縮裂縫,影響改性效果。

        2) 遇水軟化現(xiàn)象比較嚴(yán)重,水穩(wěn)性相對(duì)較差,易受土料結(jié)構(gòu)親水性的影響[4]。

        3) 強(qiáng)度和耐久性能不高,難以滿足高等級(jí)公路的工程要求,而僅靠增加結(jié)合料摻量來改善強(qiáng)度和耐久性,又會(huì)大幅度提高成本。

        4) 強(qiáng)度低,不利于提高施工速度和效率。

        2 鹽漬土地基處理

        2.1 鹽漬土土體分析

        本次產(chǎn)業(yè)園中擬建的黃海大道、新灘大道、東興路3條道路周邊地勢(shì)平坦,取路基段鹽池不同深度處土體做土工試驗(yàn)。通過對(duì)物理力學(xué)指標(biāo)的測(cè)試結(jié)果分層統(tǒng)計(jì),各土層除液性指數(shù)變異性屬中~高外,其余主要物性指標(biāo)如離散程度、變異系數(shù)多較小。但②層土體中多薄層、夾層,力學(xué)指標(biāo)有一定差異,與實(shí)際情況相符。巖土試驗(yàn)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表1。

        表1 土的物理性質(zhì)指標(biāo)(平均值)

        根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境及水文地質(zhì)資料,現(xiàn)場(chǎng)為濕潤(rùn)區(qū),含水量較大,混凝土處于弱透水層,且有干濕交替作用。對(duì)試驗(yàn)區(qū)內(nèi)0.5 m深3處不同位置土壤取樣進(jìn)行試驗(yàn),其腐蝕性分析檢測(cè)報(bào)告見表2。

        表2 腐蝕性分析檢測(cè)報(bào)告

        注:土壤試樣取至各孔地下水位以上深度。

        擬建場(chǎng)地周邊無工業(yè)污染源,根據(jù)土的易溶鹽檢測(cè)資料分析,Cl-含量偏高,pH值≥9.0,呈弱堿性。判別土對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具微腐蝕,對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具中腐蝕性。

        2.2 鹽漬土不同處置方法比較

        國(guó)內(nèi)處置鹽漬土路基時(shí),已經(jīng)使用了多種方法[5],各方法有其適用性,也有其局限性,綜合比較見表3。

        表3 鹽漬土不同處置方法比選表

        對(duì)表1和表2分析得出,本項(xiàng)目新灘鹽場(chǎng)場(chǎng)地鹽漬土含水量偏大,①②層均超過30%,②層液性指數(shù)較高,且區(qū)域內(nèi)土壤呈弱堿性、Cl-含量偏高,有微腐蝕性。因此,針對(duì)本項(xiàng)目的特點(diǎn),結(jié)合表3中的方法,三管齊下,全方位處置該鹽漬土場(chǎng)地。

        1) ①②層含水量偏大,液性指數(shù)較高。深層使用粉噴樁進(jìn)行固化吸水處理,形成復(fù)合地基基礎(chǔ)。

        2) 土壤中Cl-含量偏高,強(qiáng)度低。可于粉噴樁之上鋪設(shè)碎石墊層和砂墊層,再鋪筑路基填土。淺層直接換填處理,在去除鹽分的同時(shí),也在一定程度阻斷②層水的毛細(xì)作用。

        3) 鹽漬土路基容易產(chǎn)生收縮裂縫,水穩(wěn)定性較差??捎谏皦|層與碎石墊層間設(shè)鋼塑雙向土工格柵,控制路基的整體不均勻沉降變形,路床設(shè)防滲土工布再次阻斷地基水對(duì)路基的侵蝕。

        2.3 本工程鹽漬土處理方案

        對(duì)于該弱鹽漬土地基,為滿足路基整體強(qiáng)度和壓實(shí)度的要求,綜合考慮地下水位、地質(zhì)條件、路基填筑高度,并結(jié)合區(qū)域內(nèi)項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn),確定具體路基的處理方案如下。

        1) 地基深層固化劑處理。本項(xiàng)目地基土天然含水量大于30%,pH值≥9.0,含水比(含水量與液限的比值)大于1.0,②層底離原地面高度小于10 m,宜采用水泥攪拌樁進(jìn)行軟土地基處理[6],選用粉噴樁[7]不僅固化效果好,且水泥粉能與②層水充分結(jié)合。水泥攪拌樁樁徑50 cm,呈等邊三角形布置,樁間距1.2 m,平均樁長(zhǎng)8 m,樁身的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為90 d齡期強(qiáng)度不低于1.2 MPa。

        2) 地基淺層換填處理。粉噴樁樁體施工完成9 d后,在樁頂鋪設(shè)20 cm厚砂墊層及20 cm厚碎石墊層,砂墊層壓實(shí)度≥90%,級(jí)配碎石壓實(shí)度≥92%;路基中部采用6%石灰土填筑,下路堤(>150 cm)≥92%,上路堤(80~150 cm)≥93%。80 cm路床分2層填筑,下層40 cm路床采用6%石灰土填筑,壓實(shí)度≥94%;上層40 cm路床采用8%石灰土填筑,壓實(shí)度≥95%。

        3) 設(shè)隔離層。砂墊層與碎石墊層之間設(shè)置1層鋼塑雙向土工格柵,使得應(yīng)力均勻擴(kuò)散分布到地基層[8],防止不均勻沉降導(dǎo)致路面產(chǎn)生各種病害。土工格柵經(jīng)、緯雙向張拉力標(biāo)準(zhǔn)值N>80 kN/m,最大負(fù)荷延伸率≤5%,抗拉強(qiáng)度≥80 kN/m,結(jié)點(diǎn)強(qiáng)度≥300 N。

        路床底部鋪設(shè)1層防滲土工布阻水,在保證路基穩(wěn)定的同時(shí),有效隔斷地基毛細(xì)作用。防滲土工布采用高強(qiáng)防老化復(fù)合土工膜。膜厚0.3 mm,重600 g/m2,耐靜水壓≥0.5 MPa,斷裂強(qiáng)度≥22 kN/m,CBR頂破強(qiáng)度≥1.9 kN,撕破強(qiáng)度≥0.32 kN,伸長(zhǎng)率<50%,路基處理方案示意見圖1。

        圖1 鹽漬土路基處理方案示意圖(單位:cm)

        水泥攪拌樁、碎石墊層和砂墊層、鋼塑土工格柵及防滲土工布組合形成的復(fù)合體系[9-10],可有效提高路基的整體性和承載能力,最大限度減小鹽漬土地基對(duì)路基路面的不利影響。工程竣工后順利通車,驗(yàn)收數(shù)據(jù)見表4。

        表4 新灘產(chǎn)業(yè)園道路工程質(zhì)量檢驗(yàn)數(shù)據(jù)表(摘錄)

        3 結(jié)語

        采用土工合成材料、淺層換填及深層水泥攪拌樁復(fù)合地基體系加固3條主干道路鹽漬土地基,能有效減少路基沉降,提高路基整體強(qiáng)度和穩(wěn)定性,工程方法值得在濱海鹽漬土地區(qū)推廣應(yīng)用。另外,路基處理方案的選用還應(yīng)結(jié)合路堤填土高度、地基地質(zhì)情況及施工成本等因素綜合考慮。在路基施工過程中,應(yīng)嚴(yán)格控制粉噴樁及土工材料的質(zhì)量,保證施工工序有序進(jìn)行。

        [1] 新疆公路學(xué)會(huì).鹽漬土地區(qū)公路設(shè)計(jì)與施工指南[M].北京:人民交通出版社,2006.

        [2] 宗旭輝,彭德貴.臨海地區(qū)鹽漬土路段路基處理措施[J].交通科技,2011(增刊2):19-22.

        [3] 李建雄.鹽漬土路基處理與探討[J].交通科技,2013(6):60-63.

        [4] 陳發(fā)明.鹽漬土的毛細(xì)管水上升高度研究[J].交通科技,2013(5):74-75.

        [5] 蔡德凱.濱海高速公路路基改良及其應(yīng)用研究[D].天津:天津大學(xué),2005.

        [6] 安雪鵬.水泥粉噴樁加固軟基施工工藝及質(zhì)量控制[J].交通科技,2004(6):60-61.

        [7] 梁元林.軟土地基條件下碎石樁與粉噴樁加固效果對(duì)比分析[J].交通科技,2015(5):84-87.

        [8] 王成祥.土工格柵在處治軟土路基變形中的應(yīng)用研究[J].交通科技,2015(6):105-108.

        [9] 王延偉,徐慧芬,文進(jìn),等.新疆地區(qū)鹽漬土的鹽脹特性研究[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)(交通科學(xué)與工程版),2006,30(3):531-534.

        [10] 公路土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范:JTG/T D32-2012[S].北京:人民交通出版社,2012.

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