盐渍土地区路基的设计注意分析

发表时间:2020/8/19   来源:《基层建设》2020年第12期   作者:刘晋
[导读] 摘要:盐渍土地多分布在滨海地区和干旱、半干旱地区,作为新疆地区整体降水量少而蒸发量大,因此盐渍土地面积相对较广,公路建设不可避免的要遭遇盐渍土地区,为有效防止盐渍土地区对公路可能产生的各类危害,确保公路工程建设质量,必须对盐渍土地区的路基进行处理。
        湖南路桥建设集团有限责任公司  湖南长沙  410000
        摘要:盐渍土地多分布在滨海地区和干旱、半干旱地区,作为新疆地区整体降水量少而蒸发量大,因此盐渍土地面积相对较广,公路建设不可避免的要遭遇盐渍土地区,为有效防止盐渍土地区对公路可能产生的各类危害,确保公路工程建设质量,必须对盐渍土地区的路基进行处理。基于此,本文分析了盐渍土地区路基的特点,并就盐渍土地区路基设计的原则性方案和设计要点进行阐述。
        关键词:盐渍土地;路基设计;设计优化
        1.盐渍土地区路基的特点
        1.1盐渍土地的特点
        盐渍土地包含了盐性土、碱性土、胶碱土、硬性土等不良土质,在公路工程中的盐渍土主要是指在地表一米深的土层当中,易溶盐的含量平均值达到3‰以上,或者是任意土层中易溶盐的含量达到5‰以上的土质。在我国新疆地区,因为地处大陆内部深处,且“三山夹两盆”的特殊地形,封闭的区域、特殊的地形地势、大陆性气候显著、日照时间长等各类原因,造成了新疆地区降水整体较少而蒸发量较大的客观事实,由此在反复的降水和蒸发情况下,新疆地区极具了较多的盐渍土地。盐渍土地的特点主要有:①在非干燥季节更容易受潮,从而土质因含水量较高而显得较为松软和分散;②在干旱季节,因为含有霜型结晶,土质结构能力变差,且表层出现的白色固体可能形成光线异常折射或反射。③土质酸碱性使然,不利于植被生长,因此盐渍土地区的生态条件较差。
        1.2盐渍土地区路基面临的危害
        ①溶陷危害。由于含有大量的易溶性盐,干燥季节下,土质结构相对稳定,但是在湿润季节,盐类物质会吸收大量水分,尤其是活跃性较强的氯盐和钠盐等,可以快速吸收水分,会使路基层集聚大量的水分,而盐体则快速溶解,在公路自重和行车载荷的情况下,可能出现局部或大部分路基受力性能下降,从而发生路边塌陷。②变形危害。在硫酸盐含量高于2%以后,盐胀情况会明显加剧,尤其干燥季节,大量水分析出后盐类成分会萎缩转化为结晶体,此时的路基则会出现蓬松状态,路基的结构受到破坏,受力能力显著下降。新疆地区干旱和雨季相对明显,且部分地区呈现出明显的昼夜温差和湿度差距,因此加快了盐类成分的变化节奏,因此对路基的破坏性更大。③结构性危害。除道路变形之外,盐渍土地区的路基还有可能出现相对剧烈的结构性危害,这并非是单次降雨或其他外力影响而出现的损害,而是在缓慢过程中破坏路基结构,最后形成路基严重病害。如盐分在长期形态变化下通过毛细现象在土层中迁移,逐渐造成土层结构失衡,最后在边坡、基底处析出,受破坏的土层在胀缩情况下形成崩溃式病害。
        2.盐渍土地区路基设计的原则性方案
        2.1路基增高
        为有效避免路基路堤的冻害和盐渍危害,可以对路基高度进行提升设计,增加路堤高度将路基高度设计成高于土层高度,则路基和路面等可以大幅度脱离底土层的影响,从而在公路边缘为盐分迁移和析出预留大量空间,降低道路中盐分的毛细现象。填土的高度一般按照国家和新疆地区公路建设要求确定,同时需要综合考虑建设地区的地下水位、临界冻结高度、毛细水位高度等综合考量,并在质量安全前提下确定最小填土高度,一般填土的厚度在0.5m-1.5m之间,计算公式为:(H为路肩高度,h1为地下水位高度,h2为毛细水位高度,hc为毛细水位上升高度,hk为安全高度)。
        2.2土层换填
        由于新疆地区多平坦和低洼地形,部分路段只能通过浅挖处理,在局部凹陷地形中,原本就容易在湿润季节积水沉积盐分,浅挖之后的土层根本不能满足建设要求,因此需要考虑对原来的土层进行置换,将原盐渍土挖出并回填非盐渍土,以保障底层土质符合公路建设标准。根据公路建设的一般要求,换填土层的高度具体应当设定在1m以上,而所选择的材料应当以砾石土和风积砂等抗性较高的土料进行填充,以确保回填后路基强度,对挖出的原始土层,优先堆置在坡脚位置,并运输至离路基50m以外的低洼区域,避免盐分发生迁移再次导致填土发生盐渍化问题。在土层换填的基础上,同时可使用强夯处理,既能增加路基强度,又能减少换填成本,同时降低换填后路基区域的返盐渍化问题。在换填土质材料之后,使用强夯设备对填充的材料进行夯实,同时适当对填充材料进行浇水浸润,对于换填较厚的则采用0.3m-0.6m逐层进行夯实。
        2.3设置隔层
        针对公路毛细现象带来的盐渍问题,分析毛细现象的成因为材料层与土层固有物理属性引起的,即为水分和盐分的迁移运动提供了毛细通道,因此可以采取物理阻隔的方法进行预防,即设置隔断层。隔断层的材料可以选择油毛毡、沥青砂、土公布等。设置出的隔离层主要分为两种功能,一是阻断性隔层,能够有效阻断路基的毛细现象,遏制水汽通过细孔上升,从而降低盐分和水分向上移动危害道路;二是抑制性隔层,通过提高隔层的透水性,如砾石性土质,加大透水通道,从而使含盐水分能够快速的上升和下降,减少盐分滞留路基和上部垫层等位置的可能性。隔层的厚度一般以所选择的材料和公路所处区域含盐量及地下水情况等综合确定,位置一般控制在路堤的底部,低洼地带可考虑适当加厚。
        2.4浸水处理
        根据盐渍土的特点,在路基施工时,采用浸水处理措施,降低路基在后期出现的溶陷风险。对路基进行浸水,路基长时间保持在一定的湿度,确保土层中的盐分能够在足够的湿度条件下获得溶解,一方面可以通过水分带离一部分盐分,另一方面可以促使土层中的盐分和粗细不等的土质颗粒均匀分布,从而增加土层的密实度和结构性,即充分改良土层的盐胶结构。在浸水处理之后,可以配合使用强夯法进行优化处理,通过大力夯实挤压,快速排出土层中的含盐水分,同时用外力增强土层均匀性,有效遏制不均匀沉降。在完成基本处理之后,还需要对目标路基进行晾晒,使路基的含水量进一步降低,并且对含盐量和含水量进行测定,制定溶性评估报告。
        3.盐渍土地区路基设计的要点
        水源是对盐渍土地区路基质量影响最大的因素,因此公路建设中需要重点注意对防排水设计的优化,通过设置防排水设施,降低路基与水接触的可能性,并提高公路排水效能。在公路两侧设置有效排水沟,排水沟的下切底部应当尽量低于路基底部,一般排水沟据路基侧坡0.8m-1.2m,宽度0.6m-0.8m,深度0.5m-1m。排水沟周边采用≥C30强度的砂浆和标准砌块完成,底部加铺0.1m-0.2m砂砾作为垫层。且根据地形每隔一段距离,设置深度大于1m,长宽大于1.5m的开放坑凼作为蒸发池。
        此外可考虑在设计中加入土质改良方案,最为普遍且有效的则是使用水泥类材料对土质进行改良,因为水泥作为无机材料,在凝结之后可以实现土质硬度提升,且凝结后二度遇水不容易发生反应,从而固化了原本土层中的盐分。常用的水泥类材料包括硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥等,这些材料所含盐类成分与新疆地区盐渍土区的盐类成分接近,不容易产生不利反应。且改良的工序较为简单,多以改良材料与土层直接参杂即可,施工便捷有效,但需要根据材料凝固周期制定相应的养护观察时间。
        4.总结
        根据工程实践经验总结得出,盐渍土地区的路基设计,需要综合考虑当地的自然条件,合理规避气候、地形等对路基设计方案的不利影响,同时加强技术和材料控制。在“一带一路”背景下,做好道路工程设计工作是确保交通建设,促进经济发展的重要工作。
        参考文献:
        [1]王亚平.盐渍土地区公路路基设计及防治措施[J].交通世界,2018(26):92-94.
        [2]李宝铭.浅谈盐渍土地区公路路基设计的防治措施[J].北方交通,2018(04):100-103.
        [3]张晓智.盐渍土和盐渍土地区公路勘测设计方法研究[J].四川水泥,2017(11):93.
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