黄爽
中铁五局成都工程有限责任公司/格茫公路扩建工程 青海 格尔木 816000
摘要:青海面积广阔,盐渍土分布极为广泛。根据有关部门的统计,盐渍土面积为15.83万平方公里,约占该地区总面积的9.5%。在公路勘测中经常遇到不同程度和类型的土壤。盐渍土给高等级公路的建设和维护带来许多特殊问题。通过对格茫扩建工程公路项目采取的处理措施进行分析,本文总结了几种实用有效的处理方法。
关键词:盐渍土病害成因分析处理措施
高等级公路是公路建设过程中重要而特殊的工程。在西北地区,路线选择将不可避免地穿过一些盐渍土壤地区。将盐渍土壤浸入水中后,土壤中的盐晶体将溶解在水中,这将大大降低土壤的强度。为了提高公路路基的稳定性,必须对这些路基进行科学处理。不适当的措施会轻易降低路基的强度,从而影响路基的稳定性。本文将讨论盐渍土路基的危害和处理措施。
一.盐渍土作用机理
当土壤中可溶性盐的平均含量大于0.3%时,可以认为是盐渍土壤。盐渍土壤的盐分含量越高,土壤的强度就越低。盐渍土的破坏机理主要表现在其腐蚀性上。盐渍土壤的腐蚀可分为化学腐蚀和机械腐蚀。化学腐蚀主要是指土壤中的盐晶体在遇水时会溶解在盐溶液中,并通过渗漏带走,使得盐分不断溶解,导致路基的溶解面积继续扩大。机械腐蚀主要是指土壤中的颗粒被渗透盐溶液带走的现象,通常称为管涌。与其他管涌现象不同,盐渍土壤通过盐溶液而不是水来渗透,因此损失的颗粒主要是最初由土壤中的盐晶体粘合的聚集体。
二.盐渍土对公路盐路基的危害类型
盐渍土壤通常由空气、水盐溶液、不溶性结晶盐、易溶性结晶盐和土壤颗粒组成。如果温度变化或有水渗入盐渍土壤,水将去除土壤中的结晶盐,并使其溶解成为液体,填补土壤中的空隙。盐渍土壤将从固体,液体和气体的三相体变为固体和液体的两相体。这种转变通常会对土壤颗粒的结构造成一定程度的破坏。当水蒸发并且土壤变干时,盐渍土壤将从两相变为三相,并且土壤体积将再次变化。因此,盐渍土对公路工程的危害更大。破坏的主要形式如下。
2.1溶陷破坏
溶陷破坏主要是由于盐渍土路基或其他结构层浸入淡水中。盐溶解后被带走,因此无法保证路基的原始土壤强度,使得路基逐渐降低甚至丢失。除了自身的重量和车辆的负荷外,盐渍土路基或其他道路结构层也被损坏,形成沉降、孔洞等,并且这种损坏会反映在道路表面。该破坏类型通常发生在氯化物盐渍土壤区域。
2.2翻浆破坏
翻浆问题主要是指盐渍土壤中的盐晶体由冰的积累、脱水或吸收水分,从而引起路基土壤的总承载力降低。导致翻浆的主要因素是土壤的性质、环境温度和水以及外部负荷。这种类型的损害通常发生在氯化物盐渍土壤区域。
2.3盐胀破坏
盐膨胀的问题主要是因为盐渍土壤中的液态盐结晶后增加了土壤的体积。由于盐的作用使土体反复膨胀,导致路面局部膨胀或开裂。在长期的风蚀作用下,会出现各种路基和路面破损问题。这种盐溶胀问题通常发生在硫酸盐渍土壤区域。
三.盐渍土路段的勘察
盐渍土勘察主要采用工程地质勘察,为设计提供地质依据。
3.1盐渍土土壤盐分勘察
勘探时沿路线的纵向布置勘探点,一般间隔不超过1000 m,并在盐渍土表面特征发生明显变化的路段增加200-500 m的勘探点。盐渍土壤的调查通常在干旱季节进行。从表面向下,以0-0.05、0.05-0.25、0.25-0.50、0.50-0.75、0.75-1.00 m和深度百分比(即按照5%、20%、25%、25%、25%)来计算平均含盐量,在盐碱土壤较深的情况下,应根据工程需要(例如取土场)加深勘探深度,并在1.0 m以下的层中每0.50 m采样一次。
3.2盐渍土沉降率试验
盐渍土壤地基中的结晶盐浸入水中后容易崩解和变形。因此,在道路设计中,应评估沿线的盐渍土基础的沉降度。一般而言,地基土的沉降系数δ(%)是一种评估指标,但在实际评估中,通常是用地基沉降量来衡量的。室内压缩和现场浸水负荷这两种测试方法常用于盐渍土壤沉降速率的确定。室内压缩试验适用于可以形成规则形状的细粒土壤,可以通过固结仪器确定细质盐渍土的沉降速率。现场浸水负荷试验适用于无法获得规则且不受干扰的土壤样品的盐渍土路段。根据工程地质调查数据,选择该项目中的代表性盐渍土测试地点进行浸水测试。可根据《公路土工试验规程》(JTG E40—2007)的有关规定执行试验。
四.盐渍土段路基的处理措施
4.1设置排水设施
盐渍土地区的路基必须配备完整的垂直和水平排水设施。(1)对于地面排水困难且地下水位高的路段,除了阻塞地表水外,还应在路基的一侧或两侧设置排水(截流)沟渠,以减少地下水位。排水(截流)沟与路基斜坡脚之间的距离应为3 m。(2)对于沙漠盐滩路段,旨在克服排水困难并提高中期稳定性。可以配备反压保护道或蒸发池以去除地表水,另外应合理安排桥涵,使水流顺畅。
4.2设置分隔层
分隔层设置在路堤中一定深度处,以阻止水和盐的向上迁移。在盐碱土地区,特别是硫酸盐碱土地区,受地表水或地下毛细水影响的路基应设有隔板。考虑到盐渍土的特性,该路线采用了土工膜屏障。为了使土工膜的物理和机械性能满足指定要求,土工膜屏障应提供上下保护层。保护层的材料是沙或细粒土沙。粉末和粘土含量应小于15%。在粗粒土壤中,保护层厚度可以为10 cm。在细粒土壤中,保护层也起排水作用,其厚度为30 cm。为确保路基填料的质量和稳定性要求,路堤分隔层应放置在路基下方,且应超过最大冻结深度1.05m。
4.3填方路基
路基的提高相对简单有效,主要用于线路位于排水不畅的地区,这些地区有地下水位高、基础土壤含水量大等特点。优点是施工简单,一般施工队均可实施;缺点是,如果不严格控制填料、下部不设置分隔层,则容易引起路基的二次盐渍化,效果难以持久,路基过高也不利于安全驾驶。对于分布在地基表面的弱盐渍土,若地势相对较高且不受积水影响,只需采取去除表层土的处理措施即可。必须严格清除盐霜、盐皮和高盐渍土壤、腐殖质土壤、植被及其根部,并应根据实验确定清除深度。清理后的路基应做成双向或单向的3%向外倾斜的横向坡度,并按规定回填,严格压实,在路基中可以不需要分隔层。
4.4路基处理措施
(1)重盐渍土路基处理措施。重盐碱土区的路基土壤通常为粉质粘土,到处都是沼泽,水坑等,属于湿路段的软地基,应专门设计路基。对于软塑和流塑淤泥,可以采用倾倒和排放淤泥等措施。置换厚度通常为2m,并且将诸如土工格栅的材料放置在置换土壤体中或表面上,以增强置换土壤体的强度。(2)荒漠地区路基处理措施。当路段处于沙漠中时,仅处理路基表面。必须严格清除路基底部,一般清理深度为50 cm,可通过实验确定具体的清除深度。清理后的基底应做成3%向外倾斜的交叉坡度,并按规定做好后续处理。
五.结语
盐渍土广泛分布在西北地区。根据盐的性质,可分为氯化物盐土、硫酸盐盐土和碳酸盐盐土。各种盐渍土的工程特性和危害不同的处理方法是不同的。例如,氯和亚氯盐渍土壤的机械性能的总体趋势是总盐含量增加,从而使土壤的机械强度增加。主要原因是氯化物盐以晶体形式沉淀,同时对土粒产生胶结作用。例如,著名的察尔汗万丈盐桥就利用了氯化物盐土的特性。硫酸和亚硫酸盐渍土的机械强度随着总含盐量的增加而降低,这主要是由于反复的盐分膨胀导致土壤结构破坏。本文对各类盐渍土进行分析,说明其对工程的危害和防治措施。不同的项目(如桥涵、房屋建筑、地下管线等)应采取不同的预防和控制措施。因此,盐渍土的水平和深度分布范围、盐渍土的类型、地下水状况和当地的天气状况为实际项目设计提供了可靠的依据。
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