李 騰
(大慶石油管理局有限公司油田道路管理公司,黑龍江 大慶 163000)
所謂鹽漬土,指的是土壤鹽漬化過(guò)程中含鹽量較高的地下水滲入到路基土層而形成的。對(duì)于公路路基工程而言,在地表土層1m的厚度之內(nèi)含鹽量超過(guò)0.3%的土層就可以稱為鹽漬土。鹽漬土與一般土壤不同,即使與動(dòng)土、軟土等常見(jiàn)不良路基土層相比,鹽漬土的特性也更加復(fù)雜。鹽漬土除了具有溶陷性,還有很強(qiáng)的鹽脹性和腐蝕性,會(huì)對(duì)公路路基造成很大程度的危害。因此,針對(duì)鹽漬土的本身特性以及當(dāng)?shù)氐淖匀粴夂驐l件采取有效的防治策略是公路路基工程中的重要課題。
由于氯鹽本身具有較好的吸水和保濕性能,氯鹽漬土公路路基容易因?yàn)槲账謱?dǎo)致土壤軟化,影響公路路基的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。另外,如果土層中含鹽量過(guò)高,鹽分就會(huì)析出,增加土壤中間的空隙,降低公路路基土層的密實(shí)度。
對(duì)于堿性鹽漬土而言,由于土層中含有大量的陽(yáng)離子,在遇到水膠體顆粒時(shí)陽(yáng)離子會(huì)與其發(fā)生作用,在水膠體顆粒和土壤顆粒之間形成水膜,會(huì)降低顆粒之間的凝聚力,使得顆粒之間互相分離,從而引起路基土層的膨脹[1]。
眾所周知,硫酸鹽的顯著特性就是溶解度隨著溫度會(huì)發(fā)生顯著的變化。如果公路路基土層中硫酸鹽的含量較高,公路路基就會(huì)在外界溫度條件的影響下產(chǎn)生松脹作用。在反復(fù)的松脹作用下,公路路基土層的內(nèi)部結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生變化,影響路基土層的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和公路工程的建設(shè)質(zhì)量。
鹽漬土中含有的大量可溶性鹽會(huì)和公路工程中所用的施工材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng),導(dǎo)致公路工程中的金屬材料以及非金屬材料受到腐蝕,結(jié)構(gòu)強(qiáng)度受到影響,造成公路路基的損壞。在公路路基工程中,腐蝕病害主要表現(xiàn)為結(jié)構(gòu)配筋的銹蝕以及現(xiàn)澆混凝土的開(kāi)裂等等,導(dǎo)致公路路基和路面受到破壞。
在我國(guó)由于當(dāng)?shù)刈匀粴夂驐l件和地質(zhì)條件的不同,雨水中的礦物質(zhì)含量也存在著較大的差異。如果雨水中礦物質(zhì)含量較低或者水體的流動(dòng)性較大,水體在流經(jīng)鹽漬土土層時(shí)會(huì)導(dǎo)致路基土層中的晶體鹽大量的溶解,造成土層中的固態(tài)成分大大減少,土壤之間的孔隙增大,土層結(jié)構(gòu)變得松軟。在這樣的情況下,鹽漬土路基由于自重過(guò)大抑或受到較大的外部荷載時(shí)就會(huì)造成路基土層的沉降或塌陷,給公路路基造成嚴(yán)重的破壞[2]。
翻漿病害產(chǎn)生的根本原因就是公路路基土層的保水能力和承載能力不足,鹽漬土本身含有大量的可溶性鹽,會(huì)產(chǎn)生聚冰、脫水以及吸水潮化等反應(yīng)。路基翻漿一般多發(fā)生在我國(guó)北方地區(qū),因?yàn)楸狈降貐^(qū)在冰凍春融期間地下水位較高,排水不暢,土質(zhì)不良,含水過(guò)多,造成路基濕軟,強(qiáng)度下降,在行車的反復(fù)作用下,路基出現(xiàn)彈軟、裂縫、冒泥漿等,嚴(yán)重影響公路的正常通行和使用。由于氯鹽漬土本身的吸濕性突出,翻漿病害一般多發(fā)于氯鹽漬土地區(qū)。
產(chǎn)生鹽脹病害的原因是鹽漬土中的可溶性鹽結(jié)晶之后膨脹導(dǎo)致公路路面的凹凸不平甚至局部的開(kāi)裂,同時(shí)外部環(huán)境溫度條件的變化會(huì)加劇公路路基工程的鹽脹病害。而且,公路路基在反復(fù)的鹽脹作用下邊坡以及路肩等部位會(huì)逐漸變得疏松,結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大大下降,極易受到外部環(huán)境的風(fēng)化侵蝕。由于硫酸鹽的溶解度會(huì)隨著溫度變化產(chǎn)生很大影響,鹽脹病害在硫酸鹽漬土中往往變得尤為明顯。
通過(guò)提高公路路基的填筑高度,可以有效地降低公路路基上層土壤中的含水量和含鹽量,這樣一來(lái)公路路基的上部受到的鹽漬土的病害影響會(huì)大大降低,鹽脹病害能夠得到有效控制。需要注意的是,在進(jìn)行路基填筑施工前,需要先清除原有路基表面的植被、鹽層等,保證路基表面的清潔,然后才能進(jìn)行填筑施工。同時(shí),在填筑施工中一定要控制好填充土層的質(zhì)量,既要保證填料的含鹽量較低也要保證一定的透水性能??偟膩?lái)說(shuō),提高路基填筑高度的方法施工方便、效果較好,但是如果填筑高度過(guò)高會(huì)對(duì)車輛的安全通行造成影響[3]。
所謂換填法,顧名思義,就是挖除公路路基表面的鹽漬土,采用質(zhì)量較高的良性土壤回填進(jìn)去,以改善鹽漬土路基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。換填法一般需要選用砂礫等強(qiáng)度較大的材料回填,在施工中如果處理不當(dāng)極易導(dǎo)致次生鹽漬化,對(duì)施工工藝的要求較高。除此之外,換填法所需的施工材料往往需要外地運(yùn)輸,施工成本相對(duì)較高。
對(duì)于公路路基的上部鹽漬土土層,在盡可能的減少土方工程量的前提下可以通過(guò)化學(xué)處理改變鹽漬土的化學(xué)性質(zhì),提升鹽漬土的抗腐蝕性能。比如在硫酸鹽漬土中加入氯鹽就可以有效地改善鹽脹現(xiàn)象,這正是利用了硫酸鹽本身的化學(xué)性質(zhì)。另外,通過(guò)對(duì)公路路基施工材料進(jìn)行專門的化學(xué)防腐處理也可以在很大程度上減少鹽漬土對(duì)公路路基工程產(chǎn)生的病害。為了經(jīng)過(guò)化學(xué)處理的公路路基土層免受下部鹽漬土的影響,還應(yīng)該在兩者之間設(shè)置隔離層。
總而言之,鹽漬土由于本身特性的不同以及當(dāng)?shù)刈匀粴夂驐l件的影響,會(huì)對(duì)公路路基產(chǎn)生不同程度的破壞。本文基于對(duì)不同鹽漬土的特點(diǎn)及其對(duì)公路路基產(chǎn)生病害的成因的剖析,針對(duì)性地提出一系列公路鹽漬土路基的處理與病害防治策略。在具體的施工過(guò)程中,施工人員還需要根據(jù)公路工程的實(shí)際建設(shè)情況以及當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件,綜合考慮經(jīng)濟(jì)成本和施工效果來(lái)選擇科學(xué)合理的鹽漬土路基處理方式,保證公路路基工程的建設(shè)質(zhì)量,提升公路行業(yè)的整體發(fā)展水平。