摘要:我国大西北的内蒙古,四周高山环抱,中部有天山横亘,形成了 “三山夹两盆”的封闭式内陆特征,其沙漠总面积约51.93万km2,特殊的地理环境,造就了淋溶与脱盐过程十分微弱,导致土壤普遍积盐,从而形成了大面积的盐泽土,在这类地区如何利用现有的盐泽土进行改良进行施工,是施工单位面临的主要研究课题,本文通过某公路项目,对盐泽土路基施工进行了进一步的研究。
关键词:盐泽土;含盐量;路基施工;
引言
内蒙古沙漠分布不匀,距绿洲区域较近的沙漠地带,往往在沙漠的网围存在盐泽化软弱土,其面积约为15.83万km2,占全内蒙古面积的9.51%,且多为中、强、 过盐泽化。若在这些盐泽化软弱土地带修筑公路,由于地下水位偏高,毛细管水上升强烈,很容易失稳。如果采用砂砾料处理软基、填筑路基,则需到100km以外的地方采集砾料,工程造价则十分昂贵,受工程造价等因素的限制,一般不得不采用当地盐泽化土质作为筑路材料,从而为道路病害埋下了隐患,每逢春秋季节,盐涨造成路基失稳、路面龟裂、溶陷等,严重时交通阻断,已成为内蒙古道路面临的最大病害。即使每年投入大量的人力物力进行道路养护,仍不能保证道路正常通行。内蒙古交通系统的工程技术人员对此问題研究了四十余年,积累了很多经验,最有成效的方法是采用砂砾材料换填、土工布隔断、隔断层以上远借砂砾回填。但这些处理措施工程造价太高;也可采用石灰土加固,但效果欠佳。
1 研究目的与意义
广泛分布在内蒙古地区的盐泽土给公路建设,特别是高等级公路的建设带来 极大困难。盐涨造成的路基失稳、路面龟裂、溶陷等道路病害,严重影响了道路的正常使用;同时由于本地区多风少兩,地表植被稀疏,生态环境脆弱,风积沙分布较广,土壤沙漠化现象严重。风积沙的主要特点是:无粘性、颗粒细、可分筛性小、水稳性较好,同时在该地区筑路时也存在一定的困难,特别是在沙漠边缘,风积沙与盐泽土并存,而沙砾料又特别缺乏。如何利用当地风积沙填筑路基、铺设路面,达到降低工程造价、路基稳定、路面耐久的目的,是风沙盐泽土地区筑路中急需解决的技术难题。
2 国内外研究现状
在沙漠地区、盐泽土地区和软土地区修建公路是目前国内外道路工程中一 项十分重要的研究课题。现已检索和论文有关的文献186篇,其中国内文献149 篇,国外文献37篇。检索表明:国外对沙漠地区风积沙的沙丘特性及沙流运动方面研究的较深;对沙漠修筑公路开展过研究,取得了一些研究性成果,但在深度和广度上还不够。而我国已开展相关领域的研究工作多年,涉及到软基处理、盐泽土治理、新材料应用、风积沙工程特性、施工工艺、压实度检测等方面。。
美国境内没有大面积的沙漠、盐泽土分布,且公路穿越沙漠、盐泽土的路段很少,因而开展综合筑路技术方面的研究也较少。重点是公路两侧的防风固沙研究,采用了工程和生物治沙措施及配套的新材料、新工艺。在治理软土中主要是进行换填和化学加固;在治理盐泽土中主要是进行改良和将高含量盐泽土经掺入非盐泽土使其变为低含量的盐泽土。日本西南部有170km的海岸沙丘,受强烈季风影响,风沙对岸边公路构成了一定的危害。为防治沙害,采用了防沙栅栏、沙障和植树种草等措施。在治理软基中多采用桩基做深层处理。前苏联早期在风沙流运动规律以及植物治沙方面开展了研究,重点是铁路 防沙,1980年出版的《沙漠铁路》―书是前苏联防沙技术方面的权威性著作。该书专门论述了铁路防沙林和机械防沙设施的清沙和维修技术。
我国内蒙古、内蒙、陕西、青海、宁夏等省区及有关部门四十多年来从未间断过对公路防沙固沙的研究。特别是二十世纪八十年代以来,投入了一定的人力和物力对沙漠地区、软基地区、盐泽土地区公路修建技术进行了较深入的研究,取得了一批应用性的研究成果.
在内蒙古,二十世纪五十年代末到七十年代,内蒙古交通科学研究所、中科院兰州沙漠所、中科院新韁生物土壤沙漠研究所、内蒙古公路局等单位在沙漠边缘开展了调査,对风积沙地貌及风积沙物理力学特性、防沙、选线原则、横断面边坡防护等方面进行了试验研究;对盐泽土路基进行了换填及采用砾石层隔断研究。
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二十世纪九十年代初,塔里木石油勘探指挥部、中科院寒旱所、内蒙古生地所、内蒙古交通科学研究所等单位在塔克拉玛干沙漠腹地,开展了流动沙漠地区“沙漠公路修筑技术研究”的课题,研究内容包括:沿线自然地理、水文和工程地质、选线技术、路基施工技术、路面结构及防沙固沙技术。最终建成了446km塔克拉玛干沙漠石油公路,
3盐泽试验研究分析
3.1含盐量对液塑性的影响
含盐量对盐泽土的塑性指标的影响较大。据文献提供的资料,通过对砂土人工掺入不同的含盐量后进行液塑性指标的试验表明,当含盐量由零増加到20%时,液塑限均有不同程度的降低,一般降低的幅度是,液限为14%^18%,塑限为 11%-12%。根据国内曾对含盐量为6%~10%的63个盐泽土土样进行洗盐前后液塑性指标的试验研究表明,未经洗盐的盐泽土,其液限含水量平均值比经过洗盐后的土小2%~3%,塑限含水量小1%~2%。
3.2击实试验
在进行路基填土时,经常都要采用夯打、振动或辗压等方法,使土得到压实,以提高土的强度,减小压缩性和渗透性,从而保证路基的稳定。土的压实实质上是克服土颗粒之间的内摩擦力和粘聚力将空气挤出,使土颗粒发生位移、错动、 挤密和充填,致使颗粒间孔隙体积减少,从而提高土的密度,以增强土抵抗外部压力能力的物理过程。
击实试验的目的是确定未改良盐泽土和改良盐泽土的最佳含水量和最大干密度,从而为强度和耐久性试验等后续试验做准备。后续试验中的试件都是依据击实得到的最大干密度和最佳含水量的试验结果成型。
击实试验依据《公路无机结合料稳定材料试验规程》(JTJ057-94)中无机结合料稳定土的击实试验方法(T0804-94)中甲类击实,击实锤锤重4.5kg,试筒尺寸为10cm×12.7cm,容积为997cm3。试验中土分五层击实,每层锤击次数27次,平均单位击实功为2.687J。
3.3 盐泽土路基低温直剪试验
低温状态下,随着含盐量的增加,盐泽土粘聚力和内摩擦角均有所减小,易溶盐含量为2%时的盐泽土比易溶盐含量为0.5%的粘聚力和内摩檫角减小约 50%,易溶盐含量的增加显著降低了盐泽土路基的抗剪强度;掺加石灰后盐泽土抗剪强度得到提高,盐泽土路基粘聚力和内摩擦角均随着石灰掺量的增大而增大,掺加石灰后盐泽土粘聚力提高约24%-49%,内摩擦角增加10%-20%,掺加石灰后盐泽土的粘聚力C显著提高,内摩擦角增加量相对较小;由于水泥的加入,改良盐(2)土的粘聚力和内摩擦角都随掺量增加而增大。掺加2%的水泥剂量后,盐泽土路基粘聚力C増加26.3%,内摩擦角增加31.7%,粘聚力与内摩檫角均显著提高。
总之,在盐泽土中掺加无机结合料改良剂后,改良盐泽土的粘聚力和内摩擦角都比未改良盐溃土的粘聚力和内摩擦角有明显提高。对石灰改良盐泽土,石灰主要通过増加粘聚力来提高土的强度,石灰对于增大内摩擦角、提高土的强度效果不明显,其内摩擦角相对于未改良盐渍土的提高主要是由于石灰粘聚力提高, 使土颗粒之间的嵌挤作用增强,但随着石灰掺量增加,其内摩擦角并未増大;水泥的掺入则更为明显的提高粘聚力和内摩擦角,使改良盐泽土的强度得到大幅提高。
结语
沙漠地区公路中存在的盐泽土路基,通过盐泽土的主要影响因素含盐量对该特性土的影响,得到部分规律,又通过击实试验和低温直剪试验进一步说明了盐泽土的特性,希望能对广大施工人员有帮助。
参考文献
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论文作者:李世振,刘东,李波
论文发表刊物:《基层建设》2017年第33期
论文发表时间:2018/2/26
标签:沙漠论文; 路基论文; 内蒙古论文; 摩擦论文; 土路论文; 石灰论文; 公路论文; 《基层建设》2017年第33期论文;