摘要:分析了盐渍土路基工程施工处理,并抓好质量控制要点,可以预防项目施工质量隐患,为公路通车运营提供保障,为同类盐渍土地区交通基础建设提供经验和参考,与公路工程业界同仁共同探讨和学习。
关键词:盐渍土;路基;处理方法;施工工艺
1盐渍土对项目造成的主要危害
盐渍土是特殊土的一种,一般具有盐胀性、溶陷性和腐蚀性。盐渍土对高等级公路存在盐胀、溶陷、腐蚀等特殊危害,在温湿度变化条件下可引起道路路面胀裂、不均匀沉降、翻浆、构筑物严重腐蚀等诸多病害。本课题依托白疙瘩至明水高速公路工程,开展内陆寒旱区盐渍土路基与半刚性基层病害机理及防治技术专题研究。
2课题项目的主要技术经济指标和经济、社会效益
本课题依托“白疙瘩至明水高速公路工程”,同时借助“金昌至永昌高速公路工程”、“S314线瓜州至敦煌改建工程”和“肃州至航天城公路工程”的调查测试成果,总结内陆寒旱区盐渍土赋存规律与路基路面病害特征,研究盐渍土路基和半刚性基层的病害机理与防治技术,遴选(改良)适宜当地情况的盐渍土路基填料,并对公路工程中盐渍土划分、试验与危害评判方法进行探究,具有很好的经济效益和社会效益。
2.1总结河西地区内陆寒旱区盐渍土的生成赋存规律、工程特性与病害发育特征,可以提高盐渍土地区的勘察设计技术实力与市场竞争力,有针对性地开展设计、施工与养护工作,在一定程度上可减少相应的勘察工作量,能够提高经济效益。
2.2盐渍土路基与半刚性基层病害机理分析可提高勘察设计人员对盐渍土病害发生发展规律和趋势的认识,提高勘察设计效率和方案优化,选择合理的病害处治技术,保证了设计质量,既能保证公路的顺畅、安全运营,又可减少后期病害处理,节约工程成本,提高社会对公路建设的认可度,具有良好的经济效益和社会效益。
2.3盐渍土地区路基填料的遴选(改良)可以实现盐渍土路基填料的本土化利用,避免了远距离运输路基填料的巨额耗资,能够节约大量的工程建设成本,降低工程造价,具有很好的经济效益。
2.4研究成果可推广应用于西北地区铁路、工业民用建筑、电力等行业的勘察设计工作,也可充实当前盐渍土划分、试验和危害评判方法这一科学问题,补充和发展盐渍土理论,以更好地指导盐渍土地区工程勘察与设计工作。
3盐渍土公路路基基本状况
3.1盐渍土工程特性
盐渍土一般具有盐胀性、溶陷性和腐蚀性。硫酸盐类盐渍土在结晶时需要结合一定数量的晶体,这些晶体吸水后体积增大,从而造成路基土的膨胀。研究显示晶体膨胀后体积增大2.14倍,而在干燥无水状态下,体积又相应缩小。同时硫酸钠溶解度随温度变化明显,在河西戈壁地区巨大的温差作用下,膨胀收缩剧烈,因此这些能够结晶的盐分的含量是引起盐胀性的主要原因。盐胀性与含盐量和温度有关,当温度降低,含盐量大于2%时,硫酸盐结晶数量较大,可以使路基形成肉眼可见的膨胀高度,危害行车安全。
盐渍土中含量较多的钠盐、镁盐等具有易溶性,干燥时其强度较高,压缩性小,遇水溶解后,使土颗粒之间的胶结力下降,在荷载作用下路基会产生下沉状况,导致路面出现松散、沉陷、裂缝等病害,还会造成后期养护工作中补充大量盐料和盐水等繁重工作。盐渍土的腐蚀性主要分为化学腐蚀和物理侵蚀。化学腐蚀是指盐渍土中的硫酸盐与水泥中游离的Ca(OH)2之间的化学反应,经过化学反应会发生结晶膨胀,从而使路基隆起、建筑物表面疏松。另外,当硫酸根含量超限时,也会与水化铝酸钙结合,生成硫铝酸钙结晶或石膏结晶,从而产生膨胀力。当硫酸盐含量超过1%时,需要采取处理措施来预防其对路基及混凝土结构带来的腐蚀破坏。物理侵蚀主要是受到温度和湿度的交替变化,使结晶体产生较大的内应力,土颗粒在这种内应力的作用下,向周围方向隆起,当温度较高或者湿度较大时,受到易溶性影响,产生土体结构破坏。
3.2盐渍土工程病害特征
在河西戈壁地区路基病害问题调查中发现盐渍土问题是主要的影响因素,其不良地质类型又主要有硫酸、亚硫酸盐渍土,氯、亚氯盐渍土,盐渍土带来的公路路基主要病害除盐胀、溶陷和腐蚀外,还有路面纵向裂缝、路面波浪和隆起、路面网状裂缝及翻浆等,产生纵向裂缝主要是由于盐渍土在低温季节盐胀作用引起的,当温度回升时其裂缝会有收缩甚至自愈合的趋势,但是在随后会受到严重的水损,加剧路基破坏。河西戈壁地区具有夏洪、冬缺水的特点,当盐渍土中水含量较大处于饱和状态时,路基土在盐胀和冻融循环的双重作用下,承载力和抗变形能力下降,当受到行车荷载时就容易产生波浪和隆起病害。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆盐渍土引起路基盐胀后,会通过基层作用于沥青面层,使路面产生不均匀变形,并且本地区恶劣的自然环境会加速沥青路面的老化,导致面层沥青与集料的黏附性下降,从而使路面结构中产生纵横向的网状裂缝。在氯化物盐渍土中,受到易溶盐晶体的聚冰、脱水及潮化后,荷载的反复作用使路面产生翻浆病害,加速了路面的破坏速度,严重影响通行质量。
4盐渍土路基病害处理方法
4.1盐渍土改良法
盐渍土的改良方法是处理盐渍土路基最主要的形式,通过上述分析中可以看出通过利用石灰改良、二灰改良及二灰水泥的综合性改良方法,可以有效提高路基土的强度和稳定性。
4.2换填法
当采用改良措施后盐渍土仍达不到施工要求时,可以采用换填法,将一定深度范围内的土层清除掉,就近使用一些砂砾或者碎石土等。所换填的盐渍土厚度需要结合地质条件和使用条件经计算后确定,换填土要求能满足工程使用性能,挖掉的盐渍土需妥善安置。
4.3提高路基高度法
为避免水分和盐分对基层甚至面层的侵蚀,通过适当提高路基高度可以有效解决。但是此类方法仅适用于弱中盐渍化的路基,使用时需要清理路基表面,并按要求分层填筑压实。
4.4设置隔断层法
隔断层法是通过在公路路基的某一层位处设置一定厚度的隔断层来隔断毛细水及盐分的上升通道,从而避免路基及路面结构的破坏。隔断层可以使用空隙率较大、强度高的水洗砂、碎(砾)石等,也可以采用土工布、油毛毡等不透水材料。此类方法可以用于强盐渍土地段,对盐胀现象具有很好的改善作用。
5盐渍土路基填筑施工工艺的控制
一般来说盐渍土路基的填筑工艺与一般道路的路基填筑工艺其实是大同小异的,使用的机械设备与进行的施工步骤也都大致相同。在施工时,施工人员只需针对盐渍土的特性,对填料的选择要求加以提高。简单点说就是路基土的含盐量、含水量要控制在一定数值范围内,还有就是压实密度要比一般路基要求更高,主要是防止雨水渗透出现盐渍化等现象;而且相比普通的路基防护来说,盐渍土路基的环保措施将更加的严密,相应的基底处理也要严格要求。主要的施工工艺步骤分为:基底的处理(原地面的处理)、填料控制(注意填料中的含盐量、含水量等因素)、路基密实度控制、防护措施、防腐措施等。下面简单介绍下相应的施工工艺。
5.1基底的处理
在进行盐渍土路基处理时一定要严格按照相应的设计要求对原地面进行清表工作或者晾晒碾压等相应工序。在施工是还要注意,如果原基底土层含水量过大时,就必须换成透水性较强的砂砾土。特别是在清除软弱土体达到地下水位以下时,施工时所换填的土必须为透水性好的粗粒土,施工人员还要特别注意路基在高出地下水位30cm以上后,再根据相应的要求进行相关的填土作业。
5.2填料控制
盐渍土的路基填料的一个重要指标就是必须控制在最佳含水量的±1%内,施工时由施工人员进行洒水、晾晒控制。对水质进行选择,在施工时,我们可以根据具体的施工条件选择不同的水质,这就先要对盐渍土路基填料的含盐量进行相应的试验,再根据试验结果选取不同的水分含量。在洒水时最好选取下午或晚上进行洒水。上午精平、碾压,以减少蒸发的影响。
5.3压实工作的控制
在进行盐渍土路基的压实时,除了根据规范要求的相关标准进行外,还要在压实过程中防止盐分的转移与保证路基的稳定性,相比于一般的土质路基来说,盐渍土路基的压实度要进行提高。在进行压实时,一般采用振动压路机碾压,并将每100—150m作一个碾压面。特别是在碾压之前一定要先将路基的边缘位置进行稳压,除了要遵守“先边缘后中间,先轻压后重压,先慢压后快压”的原则外,还应做到纵向平行,碾压轮错1/2轮的位置变道。
5.4构造物防腐控制
因为盐渍土自身的特殊性,所以在水泥混凝土构造物的下部与盐渍土进行接触的部分,还应做相关的防腐蚀处理。虽然工程上针对盐渍土路基,一般会采用抗硫酸盐等特种水泥进行施工,但还是要根据地区盐渍土的含盐量,适当的添加各种添加剂或者对水泥层进行加厚等,总之一定要保证构造物的抗腐蚀要求。
6结语
盐渍土由于其工程性质特殊、成因复杂,不可避免地对公路工程的建设产生重要影响。因此,详细分析盐渍土的工程特性和破坏机理,有利于针对性地提出解决措施,以促进公路工程建设水平及质量的提高。
论文作者:刘科元
论文发表刊物:《基层建设》2019年第8期
论文发表时间:2019/6/18
标签:盐渍论文; 路基论文; 土路论文; 病害论文; 填料论文; 路面论文; 河西论文; 《基层建设》2019年第8期论文;