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摘 要:本文研究了盐渍土地区公路工程特性及路基填料盐胀特性,对公路病害类型进行分析并提出了处治技术。
关键词:盐渍土;路基病害;修复技术
1 极端气候公路盐渍土工程特性
1.1 盐胀机理及其影响因素
盐渍土所产生的盐胀问题,往往是因为土体结构内部存在着比较多的水分或者有粉末形式存在的硫酸钠,在长期的外部环境干扰和影响之下所形成的晶体结构,固相体积会明显的增加,一般会超过4.18倍左右。盐胀反应的出现,会因为很多因素的影响,比如含水量、含盐量、温度、荷载以及各种化学与物理特性等存在的影响,各项数据共同反应之下形成的盐胀问题,需要综合分析多种因素,以有效的解决这些问题。
1.2 盐渍土地基特性
我国的新疆地区分布着较多的盐渍土形式,主要的存在形式低液限的粉土、粘土等材料,所以这个地区内进行工程分析需要从这些方面出发进行,可以从不同种类的盐渍土所存在的密度、比重、液塑限、含盐量、承载性能等角度展开分析和研究。从土质含盐的情况分析可以发现,新疆地区内分布的盐渍土内主要有硫酸、亚硫酸等物质。盐渍土在土壤内部的分布情况有着一定的特殊性,深度方面会存在着一定的差异。经过地质勘察分析,氯盐一般是分布在浅层地带内,较深的位置上是硫酸盐的形式,而最深处则是碳酸盐的材料。硫酸钠会有较高的溶解性,夏季环境温度较高的状态之下会全部的溶解在水中,冬季环境温度下降会直接析出,所以盐渍土的性质变化会随着季节变化而变化。在干旱的地带中,硫酸镁、氯化钠等位置会直接析出地表,以结晶的方式存在于地表。
2 路基填料的盐胀特性
为了能够深入分析盐渍土单次降温环境之下因为各种因素影响之下所产生的变化问题,了解盐胀的机理因素,做出各项组织试验,在室内模拟与分析,主要是演示环境温度变化所产生的影响,了解盐胀变化的具体规律。经过试验分析,如果盐渍土内的含盐量为0.5%、初始干密度1.98 g/cm?、含水量为12%的情况下,硫酸盐的盐渍土内的曲线变化趋势比较明显,是在25℃~0℃区间内盐胀量变化是很大的,在5℃~0℃之间的变化量会明显的缓解,然后在其他的幾个温度范围之内会连续性下降。这是因为在该干密度参数的影响之下,盐渍土内部的孔隙量是相对较大的。在最开始的条件下,温度会慢慢的降低,硫酸钠也会出现结晶膨胀性反应,有些晶体会直接填充到土体内部孔隙内,并且随着环境的改变而逐步的增长,其他的结晶盐盐胀反应在孔隙之外,导致原土体部分的空间结构出现变化,发展到某些程度之下,所有硫酸钠都完成了结晶反应,如果温度再下降,也并不会再次出现盐胀的变化问题。如果这种条件之下的粗粒土内孔隙并未全部填充,土体盐胀也会给结构产生一定的损坏和影响,容易导致土体下陷问题的发生,给结构性能造成不良的影响。从这一变化试验现象分析可以发现,盐胀分布的变化受到外部环境温度的干扰和影响,在不同温度区间范围之内,晶体的析出会有着明显的差异,也会出现土体结构的变形量有着明显差异,这是需要我们注意的。
含盐量在不断升高的基础条件之下,不同环境之下也会给盐胀的问题造成某些影响,而外表面施加的载荷较大时,且含水量在明显的降低,此时会产生比较小的作用。含水量逐步降低的条件之下,盐胀量也会受到很大的抑制和影响。这是因为土体结构内部存在的硫酸钠初始温度降低环节会有明显的结晶现象发生,而经过一段时间的结晶反应,土壤内自由水含量减小,并不给硫酸钠结晶提供更多的水分,此时就不再发生结晶反应,盐胀也会停止。因为这一原理存在,可以在干旱或者半干旱的区域内,通过粗粒盐渍土应用到路基填料的结构施工中。
3 新疆盐渍土地区的公路病害类型与处治技术
3.1 盐渍土地区的公路病害
(1)盐渍土公路的第一大病害为盐渍土遇水强度下降导致公路翻浆(低级路面在干燥状态时可发生干翻浆),多发于春秋二季外界水入侵时。
(2)盐渍土公路的第二大病害为含有硫酸盐的盐渍土在温度变化季节产生的盐胀导致路面开裂和拥包,以纵向裂缝为主,导致路面平整度明显下降。盐胀一般发生于公路竣工后的第一个秋冬季节,若对盐渍土的处理不到位,随着道路表面盐份的聚集,盐胀现象甚至会逐年加重。
(3)盐渍土公路的第三大病害为盐渍土中易溶盐的溶蚀导致路肩和边坡的线型及平面被破坏,进而接近路肩的路面出现纵向裂缝,一般发生于降水较多的年份之后或水文地质条件剧变之后。
(4)第四大病害为沥青面层的脱落。盐渍土的盐胀导致路面开裂并逐步发展成网裂,随着地表水的渗入,面层与基层间失去粘接,在汽车动荷载的作用下,沥青面层脱落,严重影响道路的行驶安全与效率。
3.2 新疆地区盐渍土路基的处治技术
目前新疆地区路基盐(冻)胀病害的防治措施有:换填法;隔断法;降低水位法;增设护坡法;综合措施。
3.2.1 换填法
如果有些路段盐胀问题非常严重,通过换填方式进行处理可以达到性能的要求。通常来说,应用风积沙、砂砾石等材料换填可以产生很好的效果。风积沙的主要优势就是结构稳定性好,还具备较高的透水性,成本还很低,应用价值也比较高,尤其是地下水分布范围较大的区域、盐渍化问题严重的地带效果更好,可以有效的预防路基出现次生盐渍的问题。
3.2.2 隔断法
隔断法在某个路基结构层中布置特定厚度的隔断层,主要的作用就是阻隔毛细水升高,避免水分、盐分再次进入到路基上部,可以防止发生路基、路面结构损坏的问题。该处理方式一般会选择土工布的方式达到隔断的效果,很多工程也会选择使用油毛毡、砾石等材料,需要达到结构性能标准。盐冻胀问题使用隔断法处理,可以保证结构性能合格,避免冻胀、盐渍化问题更加严重。因此,新疆地区优先采用风积沙以及土工布的隔断方式以消除盐冻胀的问题。
3.2.3 降低地下水位法
该处理方式的应用,主要的措施就是降低地下水位,可以防止含水量过高而导致结构性能的变化,达到干燥度的要求,以消除盐冻胀的问题。从实际情况分析,目前对于降低地下水位的方式包含两种:其一,排水沟、渗水沟、渗井等方式直接排放;其二,通过降低相对水位,即不会给地下水产生任何作用之下,可以通过垫高地基或者增大地面的间距等方式提高高度,可以有效的预防发生盐冻胀的缺陷,促进路基与路面的结构性能提升。
3.2.4 增设护坡法
该方法是应用合理的施工材料进行防护破的设置,可以实现路基边坡的覆盖处理,避免受到雨水冲击等产生严重的负面影响,可以更好的保证土体结构温度与湿度符合要求。防护层结构性能选取要结合当地的气候环境选择确定,达到处理效果,也会符合经济性的要求。
道路工程项目施工环节,如果存在表面含盐量较高的情况,需要及时进行开挖换填处理,保证路堤结构的性能合格。填筑组合成为新的路基护坡道的形式,可以防止出现弃土量过大的情况,提高结构的稳定性,保证路基与路面结构的质量合格。
3.2.5 综合措施
分析了解路况运行的情况,尤其是地质条件较差的区域,应用一种方法根本不能达到防治的效果,所以要多种方式联合使用,以提升路基的总体性能。
4 结束语
综上,盐渍土的类型很多,所以施工条件复杂性较高,而盐渍土工程特点会因为气候环境、地质条件而变化,应该选择合适的治理措施,提高结构性能。为此根据试验结果,提出了新疆盐渍土地区的公路病害类型与处治技术。
参考文献:
[1]卢刚,林学玮,姚杰.高等级公路盐渍土地基处治[J].辽宁交通科技,2003(4):8-9+26.
[2]李世芳.兵团垦区公路盐渍土病害与防治[J].中外公路,2009(1):3.
[3]肖燕.盐渍土路基病害分析与防治技术[J].青海科技,
2010,17(3):103-104.
关键词:盐渍土;路基病害;修复技术
1 极端气候公路盐渍土工程特性
1.1 盐胀机理及其影响因素
盐渍土所产生的盐胀问题,往往是因为土体结构内部存在着比较多的水分或者有粉末形式存在的硫酸钠,在长期的外部环境干扰和影响之下所形成的晶体结构,固相体积会明显的增加,一般会超过4.18倍左右。盐胀反应的出现,会因为很多因素的影响,比如含水量、含盐量、温度、荷载以及各种化学与物理特性等存在的影响,各项数据共同反应之下形成的盐胀问题,需要综合分析多种因素,以有效的解决这些问题。
1.2 盐渍土地基特性
我国的新疆地区分布着较多的盐渍土形式,主要的存在形式低液限的粉土、粘土等材料,所以这个地区内进行工程分析需要从这些方面出发进行,可以从不同种类的盐渍土所存在的密度、比重、液塑限、含盐量、承载性能等角度展开分析和研究。从土质含盐的情况分析可以发现,新疆地区内分布的盐渍土内主要有硫酸、亚硫酸等物质。盐渍土在土壤内部的分布情况有着一定的特殊性,深度方面会存在着一定的差异。经过地质勘察分析,氯盐一般是分布在浅层地带内,较深的位置上是硫酸盐的形式,而最深处则是碳酸盐的材料。硫酸钠会有较高的溶解性,夏季环境温度较高的状态之下会全部的溶解在水中,冬季环境温度下降会直接析出,所以盐渍土的性质变化会随着季节变化而变化。在干旱的地带中,硫酸镁、氯化钠等位置会直接析出地表,以结晶的方式存在于地表。
2 路基填料的盐胀特性
为了能够深入分析盐渍土单次降温环境之下因为各种因素影响之下所产生的变化问题,了解盐胀的机理因素,做出各项组织试验,在室内模拟与分析,主要是演示环境温度变化所产生的影响,了解盐胀变化的具体规律。经过试验分析,如果盐渍土内的含盐量为0.5%、初始干密度1.98 g/cm?、含水量为12%的情况下,硫酸盐的盐渍土内的曲线变化趋势比较明显,是在25℃~0℃区间内盐胀量变化是很大的,在5℃~0℃之间的变化量会明显的缓解,然后在其他的幾个温度范围之内会连续性下降。这是因为在该干密度参数的影响之下,盐渍土内部的孔隙量是相对较大的。在最开始的条件下,温度会慢慢的降低,硫酸钠也会出现结晶膨胀性反应,有些晶体会直接填充到土体内部孔隙内,并且随着环境的改变而逐步的增长,其他的结晶盐盐胀反应在孔隙之外,导致原土体部分的空间结构出现变化,发展到某些程度之下,所有硫酸钠都完成了结晶反应,如果温度再下降,也并不会再次出现盐胀的变化问题。如果这种条件之下的粗粒土内孔隙并未全部填充,土体盐胀也会给结构产生一定的损坏和影响,容易导致土体下陷问题的发生,给结构性能造成不良的影响。从这一变化试验现象分析可以发现,盐胀分布的变化受到外部环境温度的干扰和影响,在不同温度区间范围之内,晶体的析出会有着明显的差异,也会出现土体结构的变形量有着明显差异,这是需要我们注意的。
含盐量在不断升高的基础条件之下,不同环境之下也会给盐胀的问题造成某些影响,而外表面施加的载荷较大时,且含水量在明显的降低,此时会产生比较小的作用。含水量逐步降低的条件之下,盐胀量也会受到很大的抑制和影响。这是因为土体结构内部存在的硫酸钠初始温度降低环节会有明显的结晶现象发生,而经过一段时间的结晶反应,土壤内自由水含量减小,并不给硫酸钠结晶提供更多的水分,此时就不再发生结晶反应,盐胀也会停止。因为这一原理存在,可以在干旱或者半干旱的区域内,通过粗粒盐渍土应用到路基填料的结构施工中。
3 新疆盐渍土地区的公路病害类型与处治技术
3.1 盐渍土地区的公路病害
(1)盐渍土公路的第一大病害为盐渍土遇水强度下降导致公路翻浆(低级路面在干燥状态时可发生干翻浆),多发于春秋二季外界水入侵时。
(2)盐渍土公路的第二大病害为含有硫酸盐的盐渍土在温度变化季节产生的盐胀导致路面开裂和拥包,以纵向裂缝为主,导致路面平整度明显下降。盐胀一般发生于公路竣工后的第一个秋冬季节,若对盐渍土的处理不到位,随着道路表面盐份的聚集,盐胀现象甚至会逐年加重。
(3)盐渍土公路的第三大病害为盐渍土中易溶盐的溶蚀导致路肩和边坡的线型及平面被破坏,进而接近路肩的路面出现纵向裂缝,一般发生于降水较多的年份之后或水文地质条件剧变之后。
(4)第四大病害为沥青面层的脱落。盐渍土的盐胀导致路面开裂并逐步发展成网裂,随着地表水的渗入,面层与基层间失去粘接,在汽车动荷载的作用下,沥青面层脱落,严重影响道路的行驶安全与效率。
3.2 新疆地区盐渍土路基的处治技术
目前新疆地区路基盐(冻)胀病害的防治措施有:换填法;隔断法;降低水位法;增设护坡法;综合措施。
3.2.1 换填法
如果有些路段盐胀问题非常严重,通过换填方式进行处理可以达到性能的要求。通常来说,应用风积沙、砂砾石等材料换填可以产生很好的效果。风积沙的主要优势就是结构稳定性好,还具备较高的透水性,成本还很低,应用价值也比较高,尤其是地下水分布范围较大的区域、盐渍化问题严重的地带效果更好,可以有效的预防路基出现次生盐渍的问题。
3.2.2 隔断法
隔断法在某个路基结构层中布置特定厚度的隔断层,主要的作用就是阻隔毛细水升高,避免水分、盐分再次进入到路基上部,可以防止发生路基、路面结构损坏的问题。该处理方式一般会选择土工布的方式达到隔断的效果,很多工程也会选择使用油毛毡、砾石等材料,需要达到结构性能标准。盐冻胀问题使用隔断法处理,可以保证结构性能合格,避免冻胀、盐渍化问题更加严重。因此,新疆地区优先采用风积沙以及土工布的隔断方式以消除盐冻胀的问题。
3.2.3 降低地下水位法
该处理方式的应用,主要的措施就是降低地下水位,可以防止含水量过高而导致结构性能的变化,达到干燥度的要求,以消除盐冻胀的问题。从实际情况分析,目前对于降低地下水位的方式包含两种:其一,排水沟、渗水沟、渗井等方式直接排放;其二,通过降低相对水位,即不会给地下水产生任何作用之下,可以通过垫高地基或者增大地面的间距等方式提高高度,可以有效的预防发生盐冻胀的缺陷,促进路基与路面的结构性能提升。
3.2.4 增设护坡法
该方法是应用合理的施工材料进行防护破的设置,可以实现路基边坡的覆盖处理,避免受到雨水冲击等产生严重的负面影响,可以更好的保证土体结构温度与湿度符合要求。防护层结构性能选取要结合当地的气候环境选择确定,达到处理效果,也会符合经济性的要求。
道路工程项目施工环节,如果存在表面含盐量较高的情况,需要及时进行开挖换填处理,保证路堤结构的性能合格。填筑组合成为新的路基护坡道的形式,可以防止出现弃土量过大的情况,提高结构的稳定性,保证路基与路面结构的质量合格。
3.2.5 综合措施
分析了解路况运行的情况,尤其是地质条件较差的区域,应用一种方法根本不能达到防治的效果,所以要多种方式联合使用,以提升路基的总体性能。
4 结束语
综上,盐渍土的类型很多,所以施工条件复杂性较高,而盐渍土工程特点会因为气候环境、地质条件而变化,应该选择合适的治理措施,提高结构性能。为此根据试验结果,提出了新疆盐渍土地区的公路病害类型与处治技术。
参考文献:
[1]卢刚,林学玮,姚杰.高等级公路盐渍土地基处治[J].辽宁交通科技,2003(4):8-9+26.
[2]李世芳.兵团垦区公路盐渍土病害与防治[J].中外公路,2009(1):3.
[3]肖燕.盐渍土路基病害分析与防治技术[J].青海科技,
2010,17(3):103-104.