高速公路盐渍土路基危害与处理方法

高速公路盐渍土土路基危害与与处理方法新疆高速公路库库阿段是连接接南疆各主要要城市的通道道,此段公路盐盐渍土路基病病害较为严重重。根据新疆疆高速公路库库阿段盐渍土土路基病害的的实际资料,分析了南疆疆地区盐渍土土的工程特性性;探讨了影响响盐渍土路基基病害产生的的因素,主要是气候候条件、地形形地貌、地层层岩性、水文文地质、植被被和人为因素素;最后结合新疆疆高速公路库库阿段工程实实际,分析研究了了具体的工程程治理措施。1简介新疆库车－阿克克苏段高等级级公路，位于于新疆维吾尔尔自治区南疆疆的阿克苏地地区境内。起起点与已经开开工的G314线库尔勒－－库车段高速速公路相接，终终点为阿克苏苏市建化厂，沿沿线经库车、新新和、温宿、阿阿克苏市。路路线全长258.6645千米。该公路路自建成后,,盐渍土病害害的作用较为为明显,严重影响了了行车安全。所所以查明库阿阿高速公路段段盐渍土路基基病害,研究工程治治理措施,对保证公路路正常运营和和南疆地区经经济顺利发展展有着非常重重要的意义。2新疆高速公路路库阿段盐渍渍土路基病害害新疆高速公路库库阿段内盐渍渍土路基病害害较为明显,,盐渍土病害害严重地段,,路基下沉、道道路变形,严重影响了了行车安全。2．1硫酸盐渍渍土的松胀和和膨胀性影响响路基稳定硫酸盐的溶解度度随温度而变变化,温度降低时时,盐溶解达到到饱和状态,,盐分即从溶溶液中结晶析析出,体积增大。温温度升高时结结晶又溶解于于溶液中,体积缩小。在在含水量较小小的土体中所所含的固体硫硫酸盐在低温温时吸水结晶晶,体积增大,温度升高时时又脱水变成成粉末状固体体,体积缩小。从从而使主体结结构破坏、变变松的现象,,即为硫酸盐盐渍土的松胀胀性。这一现现象多发生在在地表土层,,往往引起路路肩及边坡土土体变松,影响路基稳稳定。由于季季节性的温度度变化,即秋后温度度降低,引起较深部部分土层中硫硫酸盐吸水结结晶,体积增大,促使土体体体积增大,即为硫酸盐盐渍土的膨胀胀性。春季温温度回升时硫硫酸盐脱水体体积变小,土体体积缩缩小。硫酸盐盐渍土的膨胀胀影响深度及及膨胀量都相相当大。引起起路基季节性性的隆起和下下沉,造成路基不不稳定,增大了养护护工作量。2．2碳酸盐盐对土膨胀性性的影响往往往造成路基塌塌陷当盐渍土中含有有大量的吸附附性阳离子并并遇水时,由于胶体颗颗粒和吸附性性阳离子互相相作用,在胶体颗粒粒和粘土颗粒粒周围形成结结合水薄膜,,减少了各颗颗粒间的粘着着力,使其相互分分离,引起土体膨膨胀。试验证证明,当土中Na22CO3含含量超过0..5%时,其膨胀量即即有显著增大大。由于碳酸酸盐的膨胀作作用,在路基遇水水时,往往造成边边坡坍塌,路基泥泞。2．3盐渍度度对土的塑性性的影响往往往造成路基失失稳同一类土当含盐盐量增加时其其液塑限相应应减小,塑性指数也也有所降低,,这种性质对对路基的稳定定性十分不利利。因为遇水水后,当含水量相相同时,盐渍土比非非盐渍土较早早地达到塑限限或流塑状态态,即较早地达达到不太稳定定的状态。3盐渍土的主要要工程特性从表1可以看看出:富集硫酸盐盐渍土和亚硫硫酸盐渍土的的地段,路基松胀现现象比较严重重;而富集氯盐盐渍土和亚氯氯盐渍土的地地段,溶蚀现象比比较严重。这这种差别是由由于盐渍土的的工程性质决决定的。从本本工程实际情情况来看,盐渍土的工工程特性主要要表现在三方方面:溶陷性,盐胀性,腐蚀性[12]。4影响新疆高速速公路库阿段段盐渍土形成成的因素4．1地地形、地质条条件新疆高速公路库库阿段大都经经过在天山南南簏山前冲、洪洪积倾斜平原原区和冲、洪洪积平原区的的中上部。由由北向南的地地形横断面看看,南疆铁路库库喀段经过的的地区是从山山前到平原,,地形由陡变变缓,土层组成由由粗变细,地下水埋藏藏由深变浅,,矿化度由小小变大,地表盐渍化化程度由轻变变重。地形、地地质条件是盐盐渍土路基病病害生成的主主要因素之一一。4．2气气候条件工程段位于欧亚亚大陆深处范范围内，远离离海洋，属暖暖温带干旱型型气候，具有有大陆性气候候特点：气候候干燥、降水水偏少、日照照气温高、年年季变化大、气气候变化剧烈烈、冬寒酷暑暑、昼夜温差差大、蒸发量量远远大于降降雨量(本地区年降降水量均在2200mm以以下,各站年平均均蒸发量为11895155～3185mmm)、最最大风速23m/s并且多风,使土壤中盐盐份大量沉积积和向表层积积聚,形成大范围围的土壤盐渍渍化。气候条条件是盐渍土土病害形成与与发展的促进进因素。沿线气象要素表表序号项目单位库车新和温宿阿克苏市11月平均气温℃-5.1-4.4-4.7-5.42极端最高气温℃41.540。137.640.73极端最低气温℃-27.4-29.9-27.4-27.64降雨量mm64.853.849.662.05蒸发量mm1949.52788.22050.12082.06最大冻结深度cm959394917最大积雪深度cm151211148最大风速m/s242220239主要风向NWENENENENE4．3水水文地质条件件水文地质条件也也是影响土壤壤盐渍化的重重要因素。盐盐分的积聚,,与地下水水水位、矿化化度和矿化类类型有密切关关系,地下水水水位越高,蒸发越强,土壤的积盐盐也越快。同同时,地下水矿矿化度愈高,,地下水向向土壤输送的的盐分越多,,土壤的积积盐也越重。新新疆高速公路路库阿段强烈烈蒸发的气候候条件和地下下水矿化度较较高的水文地地质条件是本本段土壤积盐盐严重的主要要因素。4．4地地层岩性新疆高速公路库库阿段的地层层岩性多为第第四系松软地地层,如砂类土土和粘性土,,大颗粒碎碎石类土不会会产生盐渍化化作用。一般般来说粘质土土的毛细管孔孔隙过于细小小,毛细管水水上升高度受受到抑制,砂质土的毛毛细管孔隙直直径较大,地下水借毛毛细管引力上上升的速度快快但高度较小小,这两种土土均不易积盐盐。粉砂质土土如粉土,毛细管孔径径适中,地下水上上升速度既快快、上升高度度又高,特别易于于积盐,但当有夹夹粘层存在时时,情况又有有所不同。4．5植植被在本工程施工段段落中有大量量盐生植物加加剧了土壤的的盐渍化。象象新疆地区胡胡杨、芦苇等等深根植物较较多,在它生长长过程中的蒸蒸腾作用,消耗了大量量地下水,相应加大了了地下水的矿矿化度,间接加强强了土的盐渍渍化。此外常常见的盐土植植物以及干旱旱地区的深根根性植物或盐盐生植物,又能从土层层深处及地下下水中吸收水水分和盐分,,将盐分累累积于植物体体中,植物死亡亡后,有机残体体分解,盐分回归归土壤,逐渐积累累于地表,具有一定的的积盐作用。4．6人人为因素盐碱地开荒种地地,必须对其进进行土壤的改改良,而工程段很很多病害区地地处农田边缘缘,农民为改良良土壤,对路基附近近的农田进行行大量浇灌、洗洗盐。地表水水通过各种渠渠道进入到路路基附近,增加了路基基附近的含水水量和含盐量量。另外,施工后,路基两侧局局部地形遭到到破坏,部分涵洞高高悬,排水不畅,路基两侧积积水,为盐渍土病病害的形成创创造了条件。所所以人为因素素也是促使铁铁路路基土盐盐渍化程度加加重的重要因因素。5盐渍土路路基病害处理理措盐渍土路基的工工程治理措施施有很多,有基底处理理法、设置毛毛细水隔断层层法和提高路路基高度、浸浸水预溶法、强强夯法、化学学处理盐渍土土法、降低税税违法。对新疆库阿高速速公路段而言言,根据本工程程的特点,新疆库阿高高速公路段处处理盐渍土路路基病害采用用路基基底表表层处理，清清除表层厚度度30cm并压实，产产出后的地表表应做成由路路中心向两侧侧约3%的横波，采采用砾类土回回填；路基填填料调运非盐盐渍化的砾类类土；完善路路基、路面排排水系统；路路基中部路床床顶设置两布布一膜复合土土工布做隔断断层，阻断毛毛细水携带盐盐分上升；挖挖方路段，采采用反开挖填填方路基形式式，对路堤采采用砾料土填填筑，并于上上路床底铺设设复合土工膜膜隔断层等综综合处理措施施。现以断面面为例(图1),具体体工程处理措措施如下:5．1基基底处理换填法一般应用用在路基含盐盐量超过规定定的要求、路路床过湿压实实度达不到压压实要求或路路基标高受限限制的低填浅浅挖地段采用用,换填一般采采用就近砂砾砾或风积砂,,换填厚度应应根据地质勘勘探资料以及及填料的试验验结果确定,,最小不应应小于1.0m。必须确保所换填填的土质为非非盐渍土且有有足够的强度度。一般地,换填土宜选选用砾石土或或风积砂。从从路基换填及及铲除的盐渍渍土不得堆于于路基两侧坡坡脚,应集中拉运运到距离线路路不得小于30m以外,以免发生次次生盐渍化。5．2设置毛细细水隔断层。隔断层法就是在在路基某一层层位设置一定定厚度的隔断断层,其根本目的的是隔断毛细细的上升,防止水分和和盐分进入路路基上部,从而避免路路基或路面遭遭受破坏。隔断层类型按采采用材料有土土工布(膜)隔断层、风风积砂或河砂砂隔断层,砾(碎)石隔断层层和沥青砂,,油毛毡等隔隔断层。土工工膜、沥青砂砂、油毛毡属属不透水性隔隔断层,可隔断下层层毛细水和气气态水上升,,砾石和风积积砂属透水性性隔断层,只可隔断毛毛细水的上升升。设置隔断层是处处治路基盐胀胀最有效、最最简便的措施施,应优先考虑虑采用。一般般应用于中强强盐渍土地段段,特别是硫酸酸盐渍土地段段,受地面水或或地下水毛细细水影响的基基,标高受限制制的挖方路堑堑或被利用的的原有路基含含量超限路段段。5．3提高高路基高度。提高路基填筑高高度,可以减少进进入路基上部部的水分和盐盐分,使上部路床床受盐渍影响响较小,有效防止盐盐胀。在排水水不良或过湿湿的地带,一般采用该该方法。有些些盐渍土地区区地下水位较较高,为了使路基基不受冻害和和再盐渍化的的影响,应控制路堤堤高度至不再再盐渍化的最最小高度。该方法施工简便便是最常用的的措施。提高高法只能应用用于弱中且为为非硫酸盐渍渍土地段。施施工中首先应应将表层的植植被、盐壳、腐腐殖土等清除除,然后才可按按规范要求分分层填筑。施施工中必须严严格控制填料料,确保填料为为非盐渍土且且具有较好的的透水性。5．4浸水预溶溶法浸水预溶法即对对路基预先浸浸水,在渗透过程程中土中易溶溶盐溶解,并渗流到较较深的土层中中,易溶盐的溶溶解破坏了土土颗粒之间的的原有结构,在土自重应应力下产生压压密。浸水预预溶可使路基基土盐胶结构构改变,并在一定程程度上降低路路基土含盐量量,可提前消除除盐渍土溶陷陷等病害。浸水完成后即进进入晾晒期,晾晒的目的的主要是调整整路基土含水水率,达到满足下下一步施工条条件。在现场场浸水及晾晒晒完成后,进行表面高高程观测、浸浸水后土的常常规物理力学学指标试验等等测试,对预溶的效效果进行检验验,并重新评价价预溶后的场场地土。浸水预溶法一般般适用于厚度度较大,渗透性较好好的砂、砾石石土、粉土和和粘性盐渍土土。5．5强夯法路基土在浸水后后,强度会大幅幅降低,为了提高路路基土强度,消除或降低低路基土的溶溶陷性,对浸水后的的路基土体采采用强夯法加加固处理。该该方法工艺简简单、效果好好、施工速度度快、费用低低、适合土层层范围广。强强夯处理的主主要目的是:①提高路基土土的干密度,减少孔隙比,以达到消除除和减少溶陷陷沉降量;②满足规范的的压实度要求求;③提高路基土土的均匀性及及整体性,消除或减少少差异沉降量量及剩余沉降降量。新疆国道3144线库车至阿阿克苏段公路路改建工程,路基由盐渍渍化的粉土、低低液限粘性土土堆筑形成,经强夯法处处理后,极大地改善善了原路基土土的强度与均均匀性,满足新建公公路要求。强夯法一般和浸浸水预溶法配配合使用,浸水后强夯夯效果最佳。5．6化化学处理盐渍渍土法对路基上层的硫硫酸盐渍土进进行化学处理理,使土中的易易溶盐成分和和性质发生变变化,从而不再产产生盐胀或减减轻盐胀。在在硫酸盐渍土土中掺入氯盐盐可以减少盐盐胀,因为硫酸钠钠在氯盐溶液液中其溶解度度随氯盐浓度度增加而减小小。当土中C(Cll-)/C(SO2--4)的比值增大大到6,抑制盐胀的的效果最为显显著。这种方方法对治理硫硫酸盐渍土路路基的病害很很有效,经济效益最最为显著,目前所用的的掺加剂,效果明显的的有CaCl22、BaCl22等,其反应式为为Na2SSO4+CaCl22=2NNaCl++CaSOO4↓Na2SSO4+BaCl22=2NNaCl++BaSOO4↓反应生成的硫酸酸钙仅微溶于于水,性质稳定。另另外,氯化钙无毒,极易溶于水,而且易于配配制溶液,渗透性好,易于灌注,由氯化钙溶溶液带入的附附加水也少。为为使化学处理理的盐渍土不不受下层水分分和盐分的影影响,路基底部应应设置隔离层层。5．7降降低水位法降低地下水位以以减少进入路路基上部的水水分和盐分,,其效果与提提高路基类似似,需要把地下下水位降低到到一定深度才才有较好的效效果。同样,,如果产生盐盐胀的水分中中气态水占有有较大比例,,则不宜单纯纯采用降低地地下水位的方方法。5．8其其他方法路基洒水采用卤卤水,可增加路基基强度。砂砾砾培筑路肩,,可减少路肩肩培土的盐胀胀。盐渍土层层