試論公路路基病害的處理
2016-04-18
新疆鹽漬土主要是氯鹽漬土和硫酸鹽漬土。由于各類鹽漬土的工程特性不同，因而產(chǎn)生路基病害的特點不同。氯鹽漬土的病害特點是路堤內(nèi)有大小不一的空洞，溶蝕、板結(jié)現(xiàn)象較普遍，路肩松軟，路基沉陷，邊坡多有塌垮等現(xiàn)象。硫酸鹽漬土路基病害特點為路基表層0.3m范圍內(nèi)土層松脹及疏松，路肩出現(xiàn)云朵狀凸起的松軟層，其松軟厚度一般為2～3 cm，最厚可達5～10 cm，足踩下陷。由于路肩及邊坡塌垮，路肩變窄，路基下沉現(xiàn)象比較突出。
新疆鹽漬土公路路基危害及機理鹽漬土的組成與常規(guī)土不同，由氣、水鹽溶液、難溶結(jié)晶鹽、易溶結(jié)晶鹽和土顆粒組成。在溫度變化和有足夠的水浸入鹽漬土?xí)r，土中的易溶結(jié)晶鹽將會被溶解變成液體，同時氣體孔隙也被充填。此時，鹽漬土由固、液、氣的三相體轉(zhuǎn)變?yōu)楣獭⒁簝上囿w，在其轉(zhuǎn)變過程中，通常伴隨土的結(jié)構(gòu)破壞和土體變形。相反，當(dāng)環(huán)境條件發(fā)生變化時，鹽漬土的兩相體也會轉(zhuǎn)化為三相體，此時土體也會發(fā)生體積變化。因此，鹽漬土的相態(tài)變化對工程帶來嚴(yán)重危害。
一、新疆鹽漬土公路對路基產(chǎn)生的病害
?。?）溶陷。溶陷是氯化物鹽漬土地區(qū)道路的主要病害之一。它是由于道路鹽漬土路基或結(jié)構(gòu)層在淡水作用下，鹽分溶解并被水分帶走，導(dǎo)致土體強度逐漸喪失。在荷載或自重作用下，鹽漬土路基或結(jié)構(gòu)層出現(xiàn)沉陷、孔洞等破壞，并逐漸反映至面層，有的鹽漬土地區(qū)路面由于濕陷會產(chǎn)生溶洞，給行車帶來隱患。
?。?）翻漿。翻漿主要是由于鹽漬土中所含易溶鹽晶體聚冰、脫水及吸濕潮化，使得土基飽水及承載能力下降，在外荷載反復(fù)作用下形成翻漿，使道路表面泥濘、濕滑，影響車輛正常運營，這類病害以氯鹽漬土地區(qū)較為多見；翻漿是由于土質(zhì)、高溫度和水三個自然因素和荷載的共同作用形成的。
（3）鹽脹。鹽脹是指含有硫酸鹽的鹽漬土，降溫時硫酸鹽吸水結(jié)晶、體積增大、促使土體膨脹；溫度升高時，硫酸鹽又脫水，體積變小，致使土體疏松。鹽脹主要隨溫度變化而發(fā)生體積變化，引起地表松脹或公路路基路面局部不平、鼓起開裂。
?。?）腐蝕。腐蝕主要由于鹽漬土中所含易溶鹽與道路工程中所使用的金屬材料、非金屬制成品發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，致使這些材料或制成品的工程性能發(fā)生劣化，最終導(dǎo)致道路的破壞。這類病害在道路工程中的表現(xiàn)為鋼筋銹蝕、混凝土或粘土制成品粉化開裂，高等級路面結(jié)構(gòu)層損壞。
二、新疆鹽漬土公路路基病害的處理措施
鹽漬土路基病害的處理原則一般為路堤設(shè)計高度應(yīng)滿足不再鹽漬化的最小高度，或者在路基中設(shè)置毛細(xì)水隔斷層等。
?。?）提高路基高度法。提高路基填筑高度，可以減少進入路基上部的水分和鹽分，使上部路床受鹽漬影響較小，有效防止鹽脹。在排水不良或過濕的地帶，一般采用該方法。有些鹽漬土地區(qū)地下水位較高，為了使路基不受凍害和再鹽漬化的影響，應(yīng)控制路堤高度至不再鹽漬化的最小高度。
?。?）換填法。換填法一般應(yīng)用在路基含鹽量超過規(guī)定的要求、路床過濕壓實度達不到壓實要求或路基標(biāo)高受限制的低填淺挖地段采用，換填一般采用就近砂礫或風(fēng)積砂，換填厚度應(yīng)根據(jù)地質(zhì)勘探資料以及填料的試驗結(jié)果確定。
?。?）浸水預(yù)溶法。浸水預(yù)溶法即對路基預(yù)先浸水，在滲透過程中土中易溶鹽溶解，并滲流到較深的土層中，易溶鹽的溶解破壞了土顆粒之間的原有結(jié)構(gòu)，在土自重應(yīng)力下產(chǎn)生壓密。浸水預(yù)溶可使路基土鹽膠結(jié)構(gòu)改變，并在一定程度上降低路基土含鹽量，可提前消除鹽漬土溶陷等病害。浸水完成后即進入晾曬期，晾曬的目的主要是調(diào)整路基土含水率，達到滿足下一步施工條件。在現(xiàn)場浸水及晾曬完成后，進行表面高程觀測、浸水后土的常規(guī)物理力學(xué)指標(biāo)試驗等測試，對預(yù)溶的效果進行檢驗，并重新評價預(yù)溶后的場地土。浸水預(yù)溶法一般適用于厚度較大，滲透性較好的砂、礫石土、粉土和粘性鹽漬土。
?。?）強夯法。路基土在浸水后，強度會大幅降低，為了提高路基土強度，消除或降低路基土的溶陷性，對浸水后的路基土體采用強夯法加固處理。該方法工藝簡單、效果好、施工速度快、費用低、適合土層范圍廣。強夯處理的主要目的是：① 提高路基土的干密度，減少孔隙比，以達到消除和減少溶陷沉降量；②滿足規(guī)范的壓實度要求；③ 提高路基土的均勻性及整體性，消除或減少差異沉降量及剩余沉降量。新疆國道201線克拉瑪依至榆樹溝段公路改建工程，路基由鹽漬化的粉土、低液限粘性土堆筑形成，經(jīng)強夯法處理后，極大地改善了原路基土的強度與均勻性，滿足新建公路要求。強夯法一般和浸水預(yù)溶法配合使用，浸水后強夯效果最佳。
?。?）其它方法。路基灑水，可增加路基強度。砂礫培筑路肩，可減少路肩培土的鹽脹。鹽漬土層較厚，含鹽量較高時，可采用樁基處理。改良法改良鹽漬土路基填料等。另外，還有設(shè)置隔斷層法、化學(xué)處理鹽漬土法、降低地下水位法等處理措施，根據(jù)不同情況，合理選擇。
三、結(jié)論
路基提高法施工簡便，當(dāng)附近滿足要求的填料較豐富時，可應(yīng)用于弱中非硫酸鹽漬土段，但有時為了滿足防止發(fā)生次生鹽漬化的最小填筑高度時，會使路基臨空面增大，造成行車安全受到影響；換填法可改善路基土的特性，但是挖（棄）方量、借方量大處理困難，處理不當(dāng)易發(fā)生次生鹽漬化，填料需嚴(yán)格控制，因多數(shù)情況下需遠運，成本較高；強夯法工藝簡單、效果好，施工速度快，費用低，適合土層范圍廣，易于保護環(huán)境，但強夯法一般配合浸水預(yù)溶法使用，在過干旱缺水地區(qū)使用有限制；隔斷層法可隔斷毛細(xì)水上升，保證路床上部的穩(wěn)定，施工中應(yīng)嚴(yán)格選用隔斷層材料，該法較經(jīng)濟，已普遍應(yīng)用。
上述方法各有優(yōu)缺點，有自己的適用條件，在工程復(fù)雜地區(qū)，為了得到較好的處理效果，往往配合使用。新疆奎賽公路在扇緣地帶地下水位普遍較高，表面土層過濕，鹽漬化程度高的地區(qū)，采用了換填加隔斷層法，雙管齊下，效果明顯。
