高速公路盐渍土路基危害与处理方法

新疆库阿高速公路盐渍土路基危害与处理方法摘要:新疆高速公路库阿段是连接南疆各主要城市的通道,此段公路盐渍土路基病害较为严重。根据新疆高速公路库阿段盐渍土路基病害的实际资料,分析了南疆地区盐渍土的工程特性;探讨了影响盐渍土路基病害产生的因素,主要是气候条件、地形地貌、地层岩性、水文地质、植被和人为因素;最后结合新疆高速公路库阿段工程实际,分析研究了具体的工程治理措施。关键词:盐渍土;路基病害;治理措施;高速公路1引言新疆库车－阿克苏段高等级公路，位于新疆维吾尔自治区南疆的阿克苏地区境内。起点与已经开工的G314线库尔勒－库车段高速公路相接，终点为阿克苏市建化厂，沿线经库车、新和、温宿、阿克苏市。路线全长258.645千米。该公路自建成后,盐渍土病害的作用较为明显,严重影响了行车安全。所以查明库阿高速公路段盐渍土路基病害,研究工程治理措施,对保证公路正常运营和南疆地区经济顺利发展有着非常重要的意义。2新疆高速公路库阿段盐渍土路基病害新疆高速公路库阿段内盐渍土路基病害较为明显,盐渍土病害严重地段,路基下沉、道路变形,严重影响了行车安全。2．1硫酸盐渍土的松胀和膨胀性影响路基稳定硫酸盐的溶解度随温度而变化,温度降低时,盐溶解达到饱和状态,盐分即从溶液中结晶析出,体积增大。温度升高时结晶又溶解于溶液中,体积缩小。在含水量较小的土体中所含的固体硫酸盐在低温时吸水结晶,体积增大,温度升高时又脱水变成粉末状固体,体积缩小。从而使主体结构破坏、变松的现象,即为硫酸盐渍土的松胀性。这一现象多发生在地表土层,往往引起路肩及边坡土体变松,影响路基稳定。由于季节性的温度变化,即秋后温度降低,引起较深部分土层中硫酸盐吸水结晶,体积增大,促使土体体积增大,即为硫酸盐渍土的膨胀性。春季温度回升时硫酸盐脱水体积变小,土体体积缩小。硫酸盐渍土的膨胀影响深度及膨胀量都相当大。引起路基季节性的隆起和下沉,造成路基不稳定,增大了养护工作量。2．2碳酸盐对土膨胀性的影响往往造成路基塌陷当盐渍土中含有大量的吸附性阳离子并遇水时,由于胶体颗粒和吸附性阳离子互相作用,在胶体颗粒和粘土颗粒周围形成结合水薄膜,减少了各颗粒间的粘着力,使其相互分离,引起土体膨胀。试验证明,当土中Na2CO3含量超过0.5%时,其膨胀量即有显著增大。由于碳酸盐的膨胀作用,在路基遇水时,往往造成边坡坍塌,路基泥泞。2．3盐渍度对土的塑性的影响往往造成路基失稳同一类土当含盐量增加时其液塑限相应减小,塑性指数也有所降低,这种性质对路基的稳定性十分不利。因为遇水后,当含水量相同时,盐渍土比非盐渍土较早地达到塑限或流塑状态,即较早地达到不太稳定的状态。达3权盐渍土的主要库工程特性嫌从表选1掘可以看出累:坚富集硫酸盐渍爹土和亚硫酸盐箩渍土的地段屑,高路基松胀现象蛾比较严重错;符而富集氯盐渍肃土和亚氯盐渍暂土的地段疾,种溶蚀现象比较呜严重。这种差论别是由于盐渍睬土的工程性质坊决定的。从本致工程实际情况述来看库,微盐渍土的工程加特性主要表现铸在三方面其:脖溶陷性轰,戴盐胀性忆,舱腐蚀性雁[12]魔捞。率4衰影响新疆高速贷公路库阿段盐巷渍土形成的因丰素皮4浅．剖1梳地形、地质条是件子新疆高速公路因库阿段大都经熊过在天山南簏开山前冲、洪积怨倾斜平原区和柔冲、洪积平原佩区的中上部。援由北向南的地换形横断面看终,硬南疆铁路库喀妈段经过的地区沫是从山前到平耗原常,喘地形由陡变缓能,轮土层组成由粗庆变细淘,左地下水埋藏由壶深变浅敬,俭矿化度由小变座大区,皂地表盐渍化程互度由轻变重。磁地形、地质条汉件是盐渍土路济基病害生成的禽主要因素之一液。包4订．而2哨气候条件却工程段执位于欧亚大陆饥深处徐范围内京，远离海洋，压属暖温带干旱附型气候，具有喷大陆性岁气候特点：悉气候干燥哥、降水偏少、必日照气温高、最年季变化大、训气候变化剧烈吵、冬老寒酷暑、昼夜敌温差削大、给蒸发量远远大胶于降雨量勇(笔本地区年降水奖量均在距200mm悟以下吊,炮各站年平均蒸半发量为中189515扁～唯3185mm遍)慢、最大风粮速遇23m/s鱼并且多风相,寇使土壤中盐份欣大量沉积和向拴表层积聚朽,翻形成大范围的匀土壤盐渍化。域气候条件是盐邀渍土病害形成较与发展的促进口因素匪。远沿线气象要素公表叼序号确项目多单位丧库车智新和粉温宿萝阿克苏市溜1舒1眨月平均气温窄℃织-5.1誓-4.4币-4.7受-5.4果2穴极端最高气温大℃糊41.5辞4撇0狡。抱1制37.6馋40.7箱3息极端最低气温贫℃像-27.4秋-29.9适-27.4凤-27.6粪4漂降雨量惰mm歪64.8截53.8腐49.6蹈62.0垦5狡蒸发量钓mm撕1949.5雨2788.2复2050.1绝2082.0楼励6悠最大冻结深度侧cm麻95寿93冤94脂91源7争最大积雪深度殿cm毯15饺12嫂11无14妖8广最大风速辨m/s取24特22恩20赠23纪9蜻主要风向拴旨NW刃ENENE视NE筒NE丰4唇．酱3争水文地质条件古水文地质条件吧也是影响土壤立盐渍化的重要井因素。盐分的耽积聚肢,肃与地下水水位勉、矿化度和矿周化类型有密切饲关系钱,止地下水水位越密高废,跑蒸发越强步,享土壤的积盐也霞越快。同时告,焰地下水矿化度饥愈高著,贞地下水向土壤枝输送的盐分越至多叠,矮土壤的积盐也保越重。新疆高帮速公路库阿段玻强烈蒸发的气血候条件和地下肝水矿化度较高漂的水文地质条蓄件是本段土壤手积盐严重的主嚷要因素。犁4骄．拢4肌精地层岩性耐新疆高速公路仅库阿段的地层绞岩性多为第四摸系松软地层治,窗如砂类土和粘陡性土返,因大颗粒碎石类蹦土不会产生盐锤渍化作用。一掩般来说粘质土陕的毛细管孔隙漂过于细小家,后毛细管水上升俱高度受到抑制腾,极砂质土的毛细刑管孔隙直径较抬大顺,北地下水借毛细僚管引力上升的公速度快但高度援较小诸,谨这两种土均不写易积盐。粉砂凉质土如粉土奸,棒毛细管孔径适导中缝,嗽地下水上升速征度既快、上升撤高度又高津,激特别易于积盐塔,咳但当有夹粘层钢存在时听,锈情况又有所不咐同。驾4勾．拍5装剧植被纱在本工程施工江段落中有大量训盐生植物加剧庙了土壤的盐渍佣化。象新疆地挪区胡杨、芦苇之等深根植物较症多间,饰在它生长过程构中的蒸腾作用字,慨消耗了大量地摔下水良,悄相应加大了地互下水的矿化度瓦,败间接加强了土异的盐渍化。此咐外常见的盐土脾植物以及干旱贤地区的深根性窝植物或盐生植香物形,溪又能从土层深弯处及地下水中咱吸收水分和盐藏分偿,植将盐分累积于磁植物体中们,洞植物死亡后凯,伏有机残体分解窑,馅盐分回归土壤驻,被逐渐积累于地殖表浴,谷具有一定的积羡盐作用。咽4拦．棒6瘦者人为因素戒盐碱地开荒种茫地虾,到必须对其进行针土壤的改良蹲,秒而工程段很多避病害区地处农战田边缘除,蛇农民为改良土株壤伴,毛对路基附近的饼农田进行大量舟浇灌、洗盐。麻地表水通过各匆种渠道进入到播路基附近茫,信增加了路基附屡近的含水量和虚含盐量。另外拌,挑施工后猎,岗路基两侧局部候地形遭到破坏本,皇部分涵洞高悬停,副排水不畅去,省路基两侧积水驾,焰为盐渍土病害蔑的形成创造了赢条件。所以人漆为因素也是促屡使铁路路基土建盐渍化程度加纸重的重要因素宅。泰5彼盐渍土路基语病害处理措源盐渍土路基的额工程治理措施稀有很多奋,朝有基底处理法霸、设置毛细水松隔断层法和提纤高路基高度、世浸水预溶法、勒强夯法、化学台处理盐渍土法钻、降低税违法能。哀对新疆库阿高煎速公路段而言搬,唱根据本工程的洒特点则,时猜新疆库阿高速税公路段骆处理盐渍土路犬基病害采用逝路基基底表层盆处理，清除表捡层厚意度枪30c傍m夺并压实，产出猛后的地表应做乎成由路中心向怜两侧乐约养3朵%巩的横波，采用搁砾类土回填；累路基填料调运足非盐渍化的砾孔类土；完善路慰基、路面排水馋系统；路基中丹部路床顶设置场两布一膜复合录土工布做隔断爸层，阻断毛细右水携带盐分上踩升座；挖方路段，串采用反开挖填缎方路基形式，用对路堤采用砾趴料土填筑，并体于上路床底铺芝设复合土工膜禾隔断层切等综合处理措兆施。现以断面燥为例贱(麦图狐1),规具体工程处理惜措施如利下富:录5选．戚1臣衫基底处理苹换填法一般应伍用在路基含盐皂量超过规定的天要求、路床过孩湿压实度达不模到压实要求或锋路基标高受限刘制的低填浅挖倡地段采用奥,奴换填一般采用丝就近砂砾或风亏积砂双,仰换填厚度应根唉据地质勘探资歌料以及填料的撇试验结果确定底,序最小不应小于还1.0m吸。豆必须确保所换腹填的土质为非话盐渍土且有足瓦够的强度。一坚般祥地烛,嘱换填土宜选用出砾石土或风积扇砂。从路基换尼填及铲除的盐评渍土不得堆于涨路基两侧坡守脚底,瓶应集中拉运到比距离线路不得德小耀于荷30m脆抹以怪外盯,怠以免发生次生丈盐渍化。身5芬．难2莲盾患设置毛细水隔做断层。急隔断层法就是阀在路基某一层练位设置一定厚居度的隔断层战,叨其根本目的是手隔断毛细的上巧升档,篮防止水分和盐鸭分进入路基上段部迁,鸽从而避免路基李或路面遭受破傍坏。迅隔断层类型按销采用材料有土战工布橡(撤膜观)晕隔断层、风积巧砂或河砂隔断壁层贸,众砾踏(盐碎届)供石隔断层和沥在青砂诚,畅油毛毡等隔断念层。土工膜、秋沥青砂、油毛睛毡属不透水性截隔断层叮,美可隔断下层毛脾细水和气态水养上升款,扇砾石和风积砂狭属透水性隔断努层截,催只可隔断毛细链水的上升。熊设置隔断层是包处治路基盐胀孔最有效、最简忧便的措施匀,猫应优先考虑采浴用。一般应用捆于中强盐渍土铲地段未,庭特别是硫酸盐颠渍土地段范,妇受地面水或地览下水毛细水影朱响的基谎,嗽标高受限制的款挖方路堑或被菠利用的原有路聋基含量超限路孙段。壶5绝．刊3拴垃刻做提高路基高度编。缝提高路基填筑仗高纷度虑,图可以减少进入赞路基上部的水缘分和盐告分用,深使上部路床受齐盐渍影响较溪小抓,既有效防止盐胀区。在排水不良旺或过湿的地酷带攀,阴一般采用该方徒法。有些盐渍委土地区地下水瞒位较孝高往,俩为了使路基不逐受冻害和再盐菊渍化的影量响娘,敏应控制路堤高冻度至不再盐渍计化的最小高度愚。咐该方法施工简亡便是最常用的贝措施。提高法代只能应用于弱泪中且为非硫酸泄盐渍土地段。疯施工中首先应劫将表层的植被埋、盐壳、腐殖同土等清窗除截,娇然后才可按规死范要求分层填僵筑。施工中必葡须严格控制填手料斩,呈确保填料为非榴盐渍土且具有要较好的透水性徒。趣5该．射4洪蛾餐浸水预溶法脖浸水预溶法即圈对路基预先浸手水钥,皂在渗透过程中意土中易溶盐溶火解抗,字并渗流到较深稿的土层相中徐,推易溶盐的溶解聪破坏了土颗粒辟之间的原有结谷构态,叶在土自重应力索下产生压密。吹浸水预溶可使表路基土盐胶结载构改宿变闲,仿并在一定程度梁上降低路基土从含盐机量扔,滥可提前消除盐芹渍土溶陷等病敏害。刚浸水完成后即轧进入晾晒登期患,坐晾晒的目的主伸要是调整路基顶土含水旋率娱,航达到满足下一牺步施工条件。颂在现场浸水及疗晾晒完成限后惑,揉进行表面高程愉观测、浸水后浴土的常规物理两力学指标试验玉等测猴试主,铜对预溶的效果谢进行检浸验摧,呀并重新评价预温溶后的场地土倒。爷浸水预溶法一刺般适用于厚度诚较戚大谢,片渗透性较好的园砂、砾石土、能粉土和粘性盐咳渍土。墓5嫂．寻5孟黄强夯法柔路基土在浸水艰后渠,前强度会大幅降昆低障,集为了提高路基辈土强踢度牌,筝消除或降低路促基土的溶陷掀性锐,郑对浸水后的路易基土体采用强箱夯法加固处理升。该方法工艺绳简单、效果好罩、施工速度快就、费用低、适驶合土层范围广灯。强夯处理的演主要目的记是叼:乖卡①瓣提高路基土的秧干密蹦度服,枣减少孔隙横比座,爆以达到消除和播减少溶陷沉降畜量蹈;狱②锤满足规范的压文实度要另求始;献霞③战提高路基土的妥均匀性及整体挖性虏,努消除或减少差抗异沉降量及剩绘余沉降量。色新疆国损道谦31余4普线库车至阿克顿苏段公路改建配工推程撞,惊路基由盐渍化士的粉土、低液劫限粘性土堆筑流形里成蜘,跪经强夯法处理乳后滔,佳极大地改善了明原路基土的强梦度与均匀芦性危,亮满足新建公路漠要求。迅强夯法一般和桐浸水预溶法配猛合使厘用但,约浸水后强夯效悟果最佳。希5程．配6帖膀暗化学处理盐渍逮土法尝对路基上层的磁硫酸盐渍土进缓行化学处理克,随使土中的易溶臂盐成分和性质勒发生变化词,虫从而不再产生裳盐胀或减轻盐什胀。在硫酸盐粘渍土中掺入氯者盐可以减少盐劲胀拾,凉因为硫酸钠在畅氯盐溶液中其啊溶解度随氯盐捷浓度增加而减坑小。当土糊中嗽C(Cl珠-)/栗C定(达SO2-份4)离词的比值增大葵到卸6够,穷抑制盐胀的效浴果最为显著。毒这种方法对治出理硫酸盐渍土网路基的病害很见有火效眠,陪经济效益最为狼显猪著渡,舌目前所用的掺属加泡剂乔,傲效果明显的泰有局CaCl2捆酱、躬BaCl2尿缠等匹,于其反应式为姓犹蹲Na2SO壮4+Ca希Cl2=亲2NaCl只+CaSO自4苦益↓谁狠域Na2SO草4+Ba酿Cl2=茫2NaCl袜+BaSO短4肚蚕↓松反应生成的硫昼酸钙仅微溶于努水左,医性质稳定。另皱外构,浙氯化钙无映毒纹,氏极易溶于奉水妥,侦而且易于配制溉溶疤液亮,腿渗透性拖好巷,益易于灌粒注汗,所由氯化钙溶液杂带入的附加水樱也少。为使化露学处理的盐渍高土不受下层水捕分和盐分的影职响姥,直路基底部应设臣置隔离层。贵5葬．环7刺吧降低水位法扯降低地下水位时以减少进入路闷基上部的水分集和盐分刻,夹其效果与提高强路基类似豪,郑需要把地下水络位降低到一定奋深度才有较好昂的效果。同样舰,蛮如果产生盐胀时的水分中气态酱水占有较大比禽例却,坐则不宜单纯采舅用降低地下水将位的方法。包5犁．牧8词酿其他方法支路基洒水采用烦卤水世,乒可增加路基强牲度。砂砾培筑仍路肩写,槽可减少路肩培大土的盐胀。盐什渍土层较厚发,小含盐量较高时讯,夜可采用桩基处炎理。改良法改座良盐渍土路基布填料等。6结束语气路基提高法施寺工简呜便丝,剩当附近满足要臣求的填料较丰索富丛时卧,患可应用于弱中殖非硫酸盐渍土怠段装,馋但有时为了满洗足防止发生次亲生盐渍化的最株小填筑高度碰时帖,读会使路基临空接面增抓大通,动造成行车安全证受到影冒响循;龟换填法可改善晚路基土的特戚性岩,谨但是阴挖段(舟弃程)某纷方量、借方量严大处理困横难凑,践处理不当易发却生次生盐渍砍化述,揭填料需严格控洪制弄,岸因多数情况下沾需远葛运获,篮成本较格高客;纪强夯法工艺简敲单、效果聋好驾,毛施工速度目快拔,触费用素低旬,芒适合土层范围拌广畅,比易于保护环粮境鼻,咏但强夯法一般挖配合浸水预溶述法使员用芦,届在过干旱缺水贿地区使用有限奥制盘;贸隔断层法可隔滔断毛细水上栗升紧,伴保证路床上部洽的稳车定美,填施工中应严格阴选用隔断层材野料佩,剧该法较经难济没,糕已普遍应用。译上述方法各有暂优缺哑点普,求有自己的适用非条尾件饱,桶在工程复杂地沾区