摘要:盐渍土遍布于新疆自治区大部分地区,盐渍土会使得道路产生多种病害,随着公路工程施工技术的发展及技术标准的要求的提高,盐渍土地区的公路养护就显得极为重要。本文主要以盐渍土地区公路的盐胀破坏养护为例进行论述。
关键词:盐渍土;病害;养护
新疆地处我国西部,面积大,因气候环境和地质原因,同时也是我国盐碱地面积最多,分布范围最广的地区,除大部分山区和沙漠区,其它所有地区都分布有盐渍土,据统计,新疆境内的盐渍土大约有9.6万平方公里,约占自治区总面积的6%。主要集中分布在南疆的塔里木盆地、焉耆盆地、吐鲁番盆地及北疆的准噶尔盆地和艾比湖边缘地区、伊犁州地区也有少量分布。据统计,兵团垦区土地总面积7.43万平方公里(占自治区总面积的4.13%),其中宜农荒地1.53万平方公里。而在宜农荒地中,盐土和盐碱化土壤共有1.14万平方公里,约占宜农荒地总面积的74.45%。由于盐渍土地区的公路工程项目土质特殊的物理力学性质及路用特性,导致其出现了与常规公路不同的病害,主要表现为盐胀、溶蚀、翻浆、腐蚀,并由此会引起一系列公路路面及边坡的病害,所以针对以上病害,我们对公路的养护就显得尤为重要。本文主要讨论盐胀病害的养护。
一、病害及表现
盐渍土的盐胀破坏对公路工程表现在以下两方面:一是对路基的破坏,盐胀会引起路基隆起、疏松、开裂,导致路基的整体稳定性减弱;二是会引起路面的不均匀变形,使道路的使用性能降低;通过路况调查分析,盐胀对道路破坏的形式主要表现在以下方面:1.因为盐渍土路基所产生的侧向盐胀,产生大量积盐,故而导致土方路基及路基边坡在短时间内的含盐量有大幅度提高,随后会由反复的膨胀作用产生一层松胀层。松胀层具有含盐量高的特点,土质的疏松与高盐土的混合,使得土质的结构性变差,如遇降雨气候,很容易产生塌陷或滑坡现象,进而会影响到交通以及行车的安全。2.盐渍土的盐胀破坏会使路面产生不均匀的变形,随之路面病害就会形成,常见的病害形式包括:波浪、鼓包、路面的平整度会发生很大变化,行车的舒适性和安全性也会随之降低。所以路面的变形量与盐渍土的盐胀量有着直接的关系,路面变形越大,说明该路段盐胀量的程度就越大。3,另一方面,因为路面的不均匀变形,在行车荷载的作用下,路面开裂的速度就会加快,尤其会引起路面的纵向开裂,据调查,此类病害引起的裂缝长度、宽度、及深度都非常大,导致道路的使用寿命受到严重影响,同时养护和维修的费用也会增加。
二、养护维修措施
影响盐胀的主要因素包括:土的含盐量、含水率、密实性、土的粒度成分及上部作用荷载等。填土中所含硫酸盐或随毛细水上升浸入表面的硫酸盐在一定的外界条件下会结晶,此固态结晶的来源为液态硫酸盐。如结构中的孔隙量小于硫酸盐的膨胀量时,会造成路面的盐胀。针对不同影响因素所引起的路基病害,可采取的养护维修措施如下:
1.结构加固处治
在硫酸盐环境内,在一定条件下,硫酸盐的结晶膨胀与溶解是客观存在的,解决此问题的途径有:①限制土体中硫酸盐数量,使其膨胀与液化量均不会形成路面病害;②限制土体中水的流通,以限制硫酸盐迁移与结晶;③在膨胀区与路面间设置刚度足够大的阻胀层,以使膨胀体积向下消散;④使膨胀在基层中均匀生成。在上述思想的指导下,采用土工合成材料加固路基路面。采用土工格栅可以提高基层的整体性,保持其密实程度,因此格栅材料质量应具有较高的拉伸强度和较低的伸长率。采用防水的土工织物,可以阻断土体中水的流通,防止填料的次生盐渍化现象,保障土体含盐数量以限制总膨胀量,同时也兼有土工格栅的作用。土工材料不能铺设太深。为使路基和路面的强度得到大的提高,从原理上看,土工材料适合于铺在垫层或者底基层两个结构层,但是在本处铺设土工材料主要是为了防水,所以,土工材料的应用若能发挥到最大作用,应该是起到既能防水,又能起到提高强度的作用。在实际工程中,比较好的方法是将土工材料铺于基层的地面或者垫层之中。
2.换填处治
对盐胀破坏的第二种处治方法是进行换填处理,盐渍土土质表面形成的盐壳以及它下部的土受理性能非常差,不能承受路基及上部结构层传来的荷载,所以在土中水分的影响下,如果盐壳被用于路基,那么在毛细水的作用下,土质就会变得非常疏松,极度容易造成路基沉陷,引起路面破坏。所以要想从根本上改变盐渍土对路基的影响,应该清楚盐渍土,用其他的非盐渍土来代替,才能彻底避免盐渍土所产生的各种病害。
3.提高路基的填筑高度
施工时提高路基的填方高度,以减弱盐渍土对上部路床所产生的影响。在有排水不良过湿路段,适合采用本方法。此方法的优点:施工简单便捷;缺点:路基填筑高度大,不利于行车安全,另一方面,如果对填料的质量控制不到位,还会使得路基土发生次生盐渍化现象。
4.缓冲层设置法
盐胀病害的第四种处治方法是设置缓冲层,设置方法是铺设一层一定厚度的该法是大粒径卵石,注意不得含砂,从而使使盐胀引起的变形得到一定程度的缓冲,可减小该病害对路面的破坏。要用设置缓冲层的方法,在设计上必须要满足以下基本要求:一是要满足上不荷载所需的强度要求;,二是基本要消除盐胀产生的变形。
5.化学处治法
在公路施工过程中,还可能会遇到含盐量高、盐渍土层较厚的土质,针对此种情况,我们可以采用化学处治的方法。化学处治的原则就是在保证土的原有结构前提下,向土中灌注化学药剂,使得土中的易溶盐转化成为难溶盐,进而消除使土体产生膨胀的本质原因,达到治理的目的。常用的方法有:①将氯盐加入硫酸盐渍土中,使得硫酸盐在氯盐中的溶解度减小,主要化学品为氯化钙,使用之后经济效益较为显著;②加入无机化学浆液——硅酸钠,此种材料价格比较便宜,具备水泥浆优点,还具有化学浆凝胶时间短、可灌性好的良好性能,也是进行化学处置的一种比较好的方法。
参考文献
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[4]交工便字[2006],243号,盐渍土地区公路设计与施工指南[S]
作者:张静 单位:新疆交通职业技术学院