浅谈盐渍土地区路基施工的质量控制措施

【摘要】 随着国家西部大开发的逐步深入,我国公路事业在广大西部地区得到了极大发展,同时由于我国西北地区是盐渍土主要分布区 ,在上述地区公路施工过程中常遇到如何预防公路盐渍化的问题。本人先后从事的沙雅―阿拉尔公路建设项目,国道315线民丰―于田公路改建项目都有盐渍土路段,在施工过程中也遇到一些实际问题,本文根据盐渍土的物理特性及其对公路危害形式,对在盐渍土地区路基施工中的选料及路基填筑,路基防护等方面提出一些针对性质量控制措施,权当抛砖引玉。

【关键词】 盐渍土 路基施工 质量控制措施

一、盐渍土地区的地质概况和物理特性

1.盐渍土的地表特征

一般地表有石膏,蓬松土,盐霜,盐壳,盐盖等。盐霜之下松软,浮土较厚多为硫酸盐渍土;地面较密实结硬壳者多为氯盐渍土或碳酸盐渍土。盐渍土生长有耐盐碱性指示植物。如盐角草生长于沼泽盐渍土地带,地下水位接近地表,土层盐分较轻,硫酸盐多余氯化物,碳酸根含量较低。盐琐琐生于潮湿的盐土,地下水位1-2米。土层盐分较重;盐穗木生长于盐分重,地表结皮的地带;碱蓬生长于土层干燥硬结,盐分较轻,碱分较大的地带,芦苇生长于地下水位较浅的地带,胡杨生长于地下水位较深的弱盐渍土地带。如在沙雅―阿拉尔公路建设中,我们就可从项目沿线的成片胡杨林粗略知道其所处地段是什么类型的特殊地段。

2.盐渍土的形成机理

现代盐渍土的积盐过程以水流作用为主,在干旱的戈壁沙漠地区风力也起一定作用。盐渍土的形成取决于盐土母质,盐水径流条件和盐分迁移聚积能力,并与地形,地质,水文气候等自然因素密切相关。内陆盆地受地势封闭,气候干旱,降水量少,蒸发量大等自然因素制约,如国道315线民丰―于田公路改建项目地处昆仑山北麓边缘的山区与塔克拉玛干大沙漠南缘的过渡地带,沿线为山前冲洪积平原区,风积沙区。其盐渍土路段的积盐途径一般为矿化地下水升腾蒸发作用或地表洪积坡积影响所致,积盐条件随地带而异,盐分复杂。

3.盐渍土的主要几种盐分的物理性表现

从本人所从事的前后两个项目来看,盐渍土主要易溶盐为氯盐、亚氯盐以及亚硫酸盐。而其中以钠盐为主的Nacl、Na2SO4 对公路工程危害性最大。

Nacl的溶解度受温度影响下,有明显的吸湿性,使土体的结晶盐溶解,产生溶陷变形。其盐溶液对桥涵基础及地下钢筋混凝土设施产生腐蚀。

Na2SO4低温下溶解度低,产生吸水结晶,体积膨胀,其结晶体所需要的水分约为自身质量的1.27倍,结晶后的体积膨胀可为无水硫酸钠体积的3.1倍,使土体产生膨胀,同时,硫酸盐溶液对混凝土构造物也有腐蚀作用。

二、盐渍土造成的主要公路病害

盐渍土具有溶陷性,盐胀性与腐蚀性。对于公路工程来说,盐渍土造成的主要病害是:(1)盐胀使路基路面鼓胀开裂,路肩及边坡松散剥蚀。如沙雅―阿拉尔公路建设工程的我项目所在地的当地通村公路由于其造价低,所用路基填料均为超标盐渍土,且施工用水含盐量超标,故公路完工后均出现不同程度的路面开裂及波浪式鼓包。(2)受水浸时,路基强度与稳定性急剧降低,发生溶陷变形。(3)加剧路基的冻胀与翻浆。(4)对水泥,沥青,钢材等材料有侵蚀作用。

三、盐土地区路基施工的质量控制措施

1.路基处理

盐渍土路段施工前对原地面和基底应按下列规定办理:应复测其基底表土的含盐量和含水量及地下水位,根据测得结果按设计要求处理。 清除地表盐壳和不符合设计要求的表土,一般盐渍土地表30以内含盐量最大,故清表不能小于30,同时对清表后路基碾压密实。

原基底土层厚度 1m以内的含水量如超过液限时,必须全部换填渗水性的土,如含水量介于液塑限之间时,应铺10-30cm的渗水性土后再填符合规定的土;当清除软弱土体达到地下水位以下时,应换填渗水性强的粗粒土,并应高出地下水位30cm以上,再填符合规定的土,以加强路基水稳性,保证路床处于干燥或中湿状态,减少其受水分,盐分的影响。

在盐渍土地区施工时,路堤填料应符合下列要求:

在按一般路基施工填料的要求进行控制的同时,针对盐渍土形成机理以及取样实验可知,其盐分垂直分布呈由地表往下逐渐降低的特点,故应对料场范围内作清表处理,建议取地表以下1m以下的作为路基填料。

路基填筑:在盐渍土地区,可采用提高路基填筑高度和在路堤内设置隔断层的方法来保证路基的稳定性。

为了防止盐分转移和保证路基的稳定,盐渍土路堤应分层填筑压实。分层松铺厚度根据土质类别,压实机具功能,碾压遍数应经过试验确定,但最大松铺厚度不应超过30cm,当用12t以上振动式压路机碾压时,粗粒土和风积沙的松铺厚度可适当加厚。碾压时宜按最佳含水量±1%控制。当填筑砾类土和砂类土时,不得超过最佳含水量的3%或低于2%。雨天不宜施工。

原有公路加宽与改建路基衔接处所用填料宜与原路基土相同或透水性好的土,原路基边坡应开挖成向内斜的台阶,分层填筑,分层压实。

桥涵与挡土墙等构造物的背后填土,应选用透水性好的非盐渍土分层填筑,松铺厚度不应超过20cm,以防止桥头跳车。

路基压实:路基压实是保证路基强度和稳定性的关键。

路基压实度以重型击实标准为准,每取土点应做不少于两组的平行试验。施工中如发现土质有变化,应及时补做试验。在现场检测中,最好比一般路基施工压实度提高1―2个百分点。 在碾压之前先将路基边缘稳压一遍,然后“先边缘后中间,先轻压后重压,先慢压后快压”的原则,按压实要求遍数碾压,每次碾压的轮迹重叠宽度应不小于20cm,严防碾压不到边的现象。

2.隔断层填筑

隔断层设在路堤内一定深度处,以保证隔断向上迁移的水分和盐分,是防止路基盐胀,翻浆的十分有效的路基处理措施,也是盐渍土地区降低路基高度常用的做法。隔断层类型有砾碎石隔断层和风积沙或河沙隔断层和土工合成材料隔断层。在沙雅―阿拉尔公路建设项目,国道315线民丰―于田公路(下转第22 页)

(上接第94 页)改建项目中,土工合成材料都有很好的应用,特别是从已交工的沙雅―阿拉尔公路建设项目来看,其效果明显。现主要介绍土工合成材料隔断层。

土工合成材料常用的有复合土工膜或土工布,复合土工膜是由聚合物膜与土工织物加热压合或则是用胶黏剂黏合而成,有一布一膜,二布一膜,三布二膜等。膜可以完全隔断水分,土工织物可以保护土工膜,防止膜被接触的砾碎石刺破,防止铺设时被人为或机械损坏,也可以防止运输时损坏。即使膜发生小的破损,由于土工织物的阻水能力,仍能限制渗漏。土工织物又可起到一定的排水层作用,可以排出膜上下的渗透水或孔隙水,防止膜被水和空气抬起从而失去稳定性,并可提高与土,砂砾等接触面的摩擦系数。另一个突出的优点是复合土工膜能够承受一定的拉力和伸长变形,可以扩散土体的应力,限制土体侧向位移,对路基有一定的加固和稳定作用。在盐渍土地区二级以上公路上,优先推荐使用二布一膜,一般情况下,可以不设上下保护层。不过,为了避免膜上膜下积聚水分,横向排水非常重要。

土工合成材料铺设时路基表面平整度与横坡应符合要求。当不设下保护层时,路基的表面应清拣平整,严禁有坚硬棱角的碎砾石块凸出路基表面。

土工合成材料应按路基横断面相应的宽度全断面铺设,并铺设平展紧贴下承层。在沿路线纵向铺设时,应先由外侧向内侧铺筑。根据路基的纵坡与横坡,低的一幅接头在下,高的一幅接头在上,其搭接宽度不小于20cm。铺筑完后要仔细检查有无破损处,发现后应在破损处的上面加铺大小适当能防止破损处漏水的土工合成材料进行补强。

土工合成材料铺设完成后,应尽快填筑上保护层或填料,以避免其受到阳光长时间的暴晒。第一层填料宜用人工摊铺。运料车采取倒行卸料的方法,一切车辆,施工机械只允许沿路堤的轴线方向行驶。

在土工膜上填筑粗粒土的路段,应设保护层。保护层摊平后先碾压2―3遍,再铺一层粗粒土与上保护层一起碾压,两者厚度之和不应超过40cm 。

3.施工组织与排水及防护

(1)施工时间的选定:考虑到当地盐渍土的水盐状态特点,应力求在路基填料不发生冻结,也不积水的枯水季节施工。一般在地下水位高的黏土盐土地区,以夏季施工为宜,砂性土盐土地区,以春季和夏初施工为宜,强盐渍土地区,在表层含盐量较低的春季施工为宜。

路基施工程序安排:盐渍土路段应采取分段连续施工方式,段落不宜太长,力求一次施工到路床顶面设计标高,最好于当年铺筑路面基层。若当年不能铺筑路面时,应采取防止雨雪侵入路基的措施。在设置隔断层的地段,要一次做到隔断层的顶部。

(2)施工排水

盐渍土地区公路病害,主要与地表水和地下水有关,水的作用加剧了地表和路堤盐分聚积,影响公路路基稳定,导致路基路面变形,损坏。施工中应及时合理布置好排水系统,疏通路基范围地表积水,降低地下水位。在地下水位较高路段,除挡导表面水外,应加深两侧边沟或排水沟,以降低路基下的地下水位。

(3)路基防护

当采用盐渍土填筑路基时,为保护路基边坡免受雨水,盐分的侵害导致路基边坡浸蚀,滑塌,松散和沉陷,故可采用路基边坡放缓,同时边坡坡面应进行防护。同时为了保持路堤边坡坡面临空透气,有利于土体干燥,盐分表聚,坡面防护结构不应密闭而应是带孔的,透气的,如框格结构,带孔预制块铺砌,卵砾石覆盖等。路堤内设置隔断层时,毛细水被隔断层阻断了上升的通路,而会更多地向边坡方向转移,故在隔断层高度以下的边坡上,盐分表聚更多,故宜优先考虑防护。

(4)注意事项:

对盐渍土的取样分析,应科学严谨,提高试验人员操作水平,以防不合格填料进入施工现场。

对填料的含盐量及其均匀性应加强施工检测。严格按相关技术规范要求进行路基施工,特别是土工合成材料的铺设在施工时更应严格注意。