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        高速公路鹽漬土路基施工技術(shù)研究

        2021-06-09 09:01:48卜偉成
        工程建設(shè)與設(shè)計 2021年9期
        關(guān)鍵詞:施工

        卜偉成

        (張家口路緣公路工程有限責任公司,河北 張家口 075000)

        1 引言

        鹽漬土在路基施工中時常遇到。鹽漬土在遭遇水分后會出現(xiàn)溶解,在自重作用下發(fā)生沉降,最終形成路面病害,使得路基的強度和穩(wěn)定性降低,給公路后期養(yǎng)護帶來麻煩,并增加養(yǎng)護成本[1]。鹽漬土對路基的影響較大,所以如何對高速公路鹽漬土路基進行處理是一個難題。本文研究鹽漬土路基施工技術(shù),對鹽漬土特征以及鹽漬土對路基的影響進行研究,提出鹽漬土路基施工技術(shù),并在實際工程中進行應(yīng)用。

        2 工程概況

        某高速公路全線長53.65 km,設(shè)計行車速度為120 km/h,新建路段長12.62 km,改擴建路段長61.23 km。該瀝青路面結(jié)構(gòu)為4 cm AC-13C瀝青混凝土上面層+5 cm AC-25C改性瀝青混凝土中面層+7 cm AC-25C改性瀝青混凝土下面層。經(jīng)過對項目進行測試調(diào)查,總結(jié)該地鹽漬土特性和路面病害,選擇當?shù)佧}漬土作為路基填料,并采用合理的施工工藝進行路基修建。

        3 鹽漬土路基主要特征

        3.1 鹽漬土特征

        3.1.1 吸濕性

        鹽漬土的吸濕性較強,所在地區(qū)路基施工過程中,會出現(xiàn)軟化問題。鹽漬土吸附水分后,容易導致路基坍塌,影響路基整體強度和穩(wěn)定性。鹽漬土如圖1所示。

        3.1.2 膨脹性

        在我國西部交通建設(shè)過程中,鹽漬土現(xiàn)象較為常見。鹽漬土中含有較強吸附能力的陽離子,當遭遇水分后,陽離子和膠體顆粒產(chǎn)生反應(yīng),反應(yīng)后會生成許多水膜,使聚合力下降,進而使得膠體間縫隙增大,使得路基出現(xiàn)膨脹。

        圖1 鹽漬土

        3.1.3 松脹性

        鹽漬土最常見的特性是松脹性。鹽漬土的主要成分之一是硫酸鈉。當溫度達到一定程度后,土壤出現(xiàn)脫水現(xiàn)象,其體積變小,當溫度下降時,則會形成吸水結(jié)晶,又使得土壤體積增大,所以在鹽漬土路基施工時,由于晝夜溫差以及氣溫驟變時,土壤強度會降低,影響路基施工,且使得路基施工質(zhì)量,縮短其使用周期。

        3.2 鹽漬土對路基的影響

        3.2.1 鹽結(jié)晶的膨脹性

        土壤的含鹽量會導致土壤會出現(xiàn)不同程度的膨脹。鹽漬土常出現(xiàn)于干旱區(qū)域,由于干旱區(qū)域的晝夜溫差較大,溫度變化明顯會使得高溫條件下土壤會出現(xiàn)較大膨脹問題,而在低溫條件下土壤會急劇縮小[2]。由于路基建設(shè)中所用材料的熱脹冷縮系數(shù)和土壤不匹配,在溫度上升和下降時,路面會出現(xiàn)裂縫,影響了公路的使用壽命和行車安全。

        3.2.2 鹽漬土對路基的力學作用

        在一定含水量的條件下,土粒中含有鹽分,使土粒間的距離增大,土壤中的內(nèi)摩擦力降低。在鹽漬土土壤上建設(shè)路基時,由于降雨的影響,路基整體強度降低。而當遇到干旱時節(jié)時,土壤內(nèi)鹽分會出現(xiàn)結(jié)晶,填充了土壤原空隙,使得此時土壤強度高于普通土壤。

        綜上所述,在鹽漬土土壤上進行路基施工時,路基穩(wěn)定性難以得到保證。

        3.2.3 鹽漬土難壓實

        鹽漬土土壤中鹽含量增大時,其密度則會降低,使得鹽漬土路基在施工時會出現(xiàn)沉降變形。當施工中使用高鹽含量的土壤時,會增大路基夯實程度,干燥時鹽分會形成結(jié)晶來填充土壤空隙,隨著水分含量的不斷增大鹽結(jié)晶溶解,使得土壤密度降低,最終導致路基被過度碾壓。

        3.2.4 鹽漬土中毛細水作用

        鹽漬土中的毛細水會直接導入土層內(nèi)部。隨著水分增大,土體強度會不斷降低,最終產(chǎn)生膨脹病害[3]。土壤鹽含量增大而使得毛細水上升,水分會溶解掉鹽分,增大了水表面的張力,當大量地下水進入路基內(nèi),使得路基整體強度降低。

        4 鹽漬土路基處理和施工工藝

        4.1 鹽漬土路基處理方案選擇

        結(jié)合本工程地質(zhì)勘察報告,同時勘察鹽漬土在公路主輔路上的分布情況,如分布面積、起止樁號、路床范圍、分布寬度以及土工布面積等,采用隔斷處治措施,以防止毛細水上升,將水分的來源進行隔斷并將鹽脹降低,進一步防止路基受到鹽漬土侵蝕。選用填方路基和挖方路基2種處理方案,去掉地表層原30 cm的土層,并在底部加設(shè)隔水作用的土工布。由于該路段的土體透水性較強,在降雨和融雪的影響下,路基內(nèi)會滲水嚴重,所以需在路床上加鋪土工布并采用砂礫進行鋪筑施工。鹽漬土路基設(shè)計圖如圖2所示。

        圖2 鹽漬土路基設(shè)計圖

        4.2 鹽漬土治理措施

        4.2.1 強夯法

        強夯法可有效降低路基的溶蝕作用。強夯法可將土基壓實成板體結(jié)構(gòu),使得土體更加密實,加強地基固結(jié)作用,進而降低鹽漬土的溶蝕破壞。采用強夯法應(yīng)結(jié)合實際情況進行,通過調(diào)研來確定強夯的次數(shù)、重量以及高度等參數(shù)。

        4.2.2 換土墊層法

        砂石土墊層的厚度可放置地下水滲透,設(shè)置墊層可有效處理鹽漬土層,當鹽漬土層較厚而難以清除時,可采用部分清除部分穩(wěn)定的方式相結(jié)合,將鹽脹性和溶陷性較大的鹽漬土土層挖除,再加設(shè)墊層,可提高路基的穩(wěn)定性和防水效果。

        鹽漬土在低溫條件下會出現(xiàn)鹽脹現(xiàn)象,這是路基填筑高度不足導致。提高路基強度的方法主要為加1層砂石墊層。由于路基內(nèi)水分含量較大,在路基提高的同時應(yīng)做好一定的防護措施。

        4.2.3 設(shè)置隔離層

        設(shè)置隔離層應(yīng)同時滿足技術(shù)和經(jīng)濟要求,可有效降低路基高度,隔離水分而防止出現(xiàn)鹽脹、翻漿等情況的發(fā)生,預防路基鹽漬化,確保路基耐久性,通常選用土工布來作為隔水材料。

        4.3 鹽漬土路基施工關(guān)鍵技術(shù)

        4.3.1 挖方路段

        由于挖方路段具有較高的溶陷性,影響上部路面荷載的主要因素是路床。另外,路基的厚度較低,所以需要進行換填土處理。為了降低地基沉降變形,提高地基的整體承載能力,需要對其挖方1 m深度,直至挖到換填地基底部,經(jīng)標高后再進行碾壓,將不含鹽分的砂石分層回填到路床底部或原地面之上,再加設(shè)1層隔離層,最后再回填路床路基。

        4.3.2 填方路段

        當路基填筑高度小于2 m時,將地基部分的鹽漬土、風化泥巖、低液限粉土等不合格的填料進行挖除,將原狀土挖除后再進行無鹽漬土砂礫土回填,最后再進行分層壓實[4]。設(shè)置排堿溝,將地下水和地表水含量降低,減少水分對路基的侵蝕,以提高路基穩(wěn)定性。在路基兩側(cè)各加設(shè)1層截水墻,截水墻的寬度需大于1 m,深度小于1.5 m,采用砂礫將截水墻內(nèi)部空隙填充,再采用塑料管將水分排出,塑料管采用硬塑管,其直徑為10 cm,水分含量大的路基應(yīng)設(shè)置縱向盲溝,其盲溝深度為2 m,寬度為1 m,同時加設(shè)1層橫向盲溝,橫向盲溝的深度為1 m,寬度為0.6 m,采用復合土工布將四周包裹,利用打孔波紋管和縱向管道相聯(lián)通,加設(shè)1層防滲土工布于路床之下。

        4.3.3 保障措施

        鹽漬土路基施工質(zhì)量保證取決于施工原材料的選擇,應(yīng)嚴格按照設(shè)計要求和規(guī)范來選擇施工原材料。本項目路基施工具有施工條件差、資源匱乏、材料性能要求高、材料運輸距離長等特點,所以,施工單位應(yīng)加強施工現(xiàn)場管制以及原材料優(yōu)選,確保各材料和機械設(shè)備的使用效果。針對施工工藝方面,填料的含水量不得低于最佳含水量的2%,分層填筑厚度控制在30 cm左右為宜,路床的壓實度控制在96%之上,其中路床的下壓實度應(yīng)大于95%,截水墻砂礫的壓實度應(yīng)大于92%。另外,嚴格控制打孔波紋管、填料質(zhì)量、土工布分布方向、硬塑管、含鹽量等。

        5 結(jié)語

        鹽漬土的主要特征有吸濕性、膨脹性以及松脹性。由于自身結(jié)晶作用和溶解作用,鹽漬土會降低路基的整體強度和穩(wěn)定性。本文重點介紹了鹽漬土路基處理和施工工藝,對鹽漬土路基處理方案進行選擇,提出幾種鹽漬土治理措施,如強夯法、換土墊層法、路基高度提升以及設(shè)置隔離層,并研究了鹽漬土路基施工關(guān)鍵技術(shù),證實了鹽漬土路基施工技術(shù)的可行性和實用性。

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