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【摘 要】针对盐渍泥沼的特性及其对路基产生的危害,提出了治理措施和方法。
【关键词】盐沼路基;治理措施
盐渍土泥沼(以下简称盐沼)是盐渍土一种特殊的存在形式。盐沼地带是由于盐渍土中易溶盐移动到低洼地带形成的一种沉积物,造成地表由盐渍土淤泥覆盖的低洼潮湿地带。盐渍土是一种含盐量较高的盐碱地,当地表1.0m内含有易溶盐超过0.3%即属盐渍土。吉林省松原地区分布的盐渍土属碳酸类盐渍土(碱土),盐渍土中的低洼潮湿地带均为盐沼地带,其工程特征复杂。下面介绍松原盐沼地带公路路基的研究治理方法。
0.概述
松原境内盐渍土分布广,盐沼地带较多,其工程特征综合体现了泥沼、软土和盐渍土的现象。盐沼地带公路路基产生的病害将严重危害公路的使用性能和寿命。
1.盐沼的特性
盐沼中的易溶盐,随气温、降水、蒸发和水文条件的变化具有垂直和水平移动性。
(1)垂直移动性在干旱季节,气温升高,蒸发量大,矿化度高的地下水,由于毛细管作用携带易溶 盐从地下上升,水分蒸发后,盐分从溶液中结晶析出,在地表聚集。
(2)水平移动性易溶盐在盐沼中的水平运动而产生的。当地下水在土层中流动或地表水沿地面流动时,部分易溶盐溶人水中被带走,而在其它地势低洼的地带聚集析出。
显然盐沼中含盐量的变化引起工程性质的变化。
盐沼的密度随含盐量的增加而降低,当盐沼的含盐量大于0.5%时,盐沼的密度便显著降低;同时盐沼的液限与塑限随含盐量的增加而增大;盐沼的稳定性随含盐量的增加而降低,在干旱季节表面10~30cm的壳粘固性大。在降雨季节受水侵后,钠离子所引起的交换作用强烈,强度下降最显著;盐沼的稳定性受盐胀作用的影响,盐沼的盐胀作用严重,盐胀能增加粘土的塑性和粘附性,渗透系数变小, 土质胀松,水渗不下去,降低稳定性;盐沼具有亲水性与饱水性,盐沼含有大量的吸附钠离子的亲水性 胶体,加之具有海绵状结构,因此孔隙比大、吸水性强、含水量高、透水性小、饱水性强、压缩性大、 灵敏度髙、抗剪强度低。
2.分析盐沼对路基产生的危害
2.1路基受水浸后局部沉陷
在干旱季节施工时,盐沼表面有10~30cm厚的壳,在其上填筑路基,可以形成相对稳定的路基。当路基处在降水潮湿状态下,由于易溶盐的存在及其状态的转变(结晶与淋溶的相互转化与移动),能使路基的密度减小,同时薄膜水所引起的钠离子作用,强度降低,并很快使路基丧失其强度,失去其稳定性,造成路基溶陷、沉陷。含盐量高的路段变形明显,含盐量低的路段变形次之,所以在短时间内即产生路基的局部沉陷。
2.2路基膨胀、翻浆严重
春融季节综合出现盐胀和冻胀现象。盐沼地带路基翻浆有两种情况。其一,由于盐沼透水性差,易溶盐饱含在水中,盐沼受水浸后其表层10~30cm厚的壳逐渐变薄并消失,丧失其承载能力,盐沼过饱水(稀盐泥)受荷载作用挤出,出现翻浆。其二,盐沼经过慢长的冬季人冻,到春融期,因盐沼中饱和着易溶盐,在气温逐渐升高时,易溶盐的溶点高于水的溶点先溶化了,盐沼呈泥状,盐沼上下均为冻土,在这种情况下经行车荷载的作用产生严重的翻浆。
2.3基底向两侧挤出,行车带沉陷,行车带边缘翘起
盐沼处于干燥状态时表层10~30cm厚的壳很坚硬,其上的路基是相对稳定的。盐沼受水浸达到饱和时,呈泥状可流动,受力作用可加快其流动。盐沼具有泥沼、软土和盐渍土的三种最不利路基稳定的因素,主要是吸水性强、透水性差、流动性强、抗剪性差、强度低。在长时间行车荷载的作用下,盐沼向路基两侧滑移挤出,致使行车带下陷。行车带边缘由于盐沼的滑移挤出而产生松胀翘起。
2.4大面积长时间整体沉降变形
施工期和使用初期路基是相对稳定的。经长时间的行车荷 载路基填土的永久荷载和自然条件的作用,路基基底的盐沼也随之发生变化。盐沼中易溶盐在不断地进行淋溶、移动与晶析,盐沼中的含水量在往复进行着增加与减少即盐沼处于不饱和、饱和、超饱和三种 形状的往复转变。盐沼中的易溶盐含量也在变化,其密度也随之变化。上述这些因素形成了盐沼受外部 因素的影响改变其工程性能,产生盐沼压缩、移动、造成了长时间的沉降变形。
3.盐沼路段的设计
3.1平面设计
最大限度绕避盐沼地带,在无法绕避盐沼地带,必须通过盐沼地带时,采取小路段短距离经过。
3.2纵断面设计
经过盐沼地带的路段,设计线抬高。本地区盐沼地带路段路基填高2~3cm。
3.3横断面设计
路基边坡采用1:1.5,换填盐沼宽度为两侧各宽出路基坡角0.5~ 1.0m,坡脚2m处设排水边沟,边沟外设小土坝(用挖边沟的土修筑〕。边沟用于排除路基以内的地表水,同时降低地下水位。小土坝用于防止路基外的地表水流人路基内,便于施工和日常养护。
3.4详细调查盐沼地带的水文地质情况、盐沼地带的降雨量、蒸发量易溶盐含量、盐沼厚度和一年四季的变化情况,根据实际调查数据指导设计和施工
3.5确定路基填筑材料
本地区筑路材料缺乏,为了降低工程造价,经多年试验研究,确定盐沼换填采用粉质砂土。该种土塑性指数小于4,CBR值为主10%~ 13%,透水性好、水稳性好、强度高、地产丰富,是理想的换填材料。本地区适宜填筑路基的非盐渍土丰富,工程性质好,各项技术指标满足设计及规范要求,运距近、 施工方便。
4.盐沼路段的施工
4.1挖排水沟,修小土坝
在盐沼换填挖清前,首先按设计横断面挖排水沟,修小土坝。排水沟用于防止路基以下地下水渗人和及时排出地表水,小土坝用于防止路基以外的地表水流人挖清的槽。
4.2挖除换填段的盐沼并运离现场
按調查的盐沼厚度,确定换填路段的换填深度。换填路段挖除盐沼必须做到深度、宽度一步到位,避免无法外运挖除的盐沼现象出现。外运的盐沼应处理好,防止环境污染。
4.3挖除盐沼后的路基底槽必须及时回填,以防止地下水渗人槽内。挖槽与回填同时进行,当天回填压实完成
4.4确定回填时一次承载的机械松铺厚度,一次承载厚度及工艺经试验路段确定
4.5槽底排压 挖除盐沼后,槽底含水量大,只能用推土机进行排压。排压2遍,达到平整即可。
4.6一次承载厚度
根据试验确定机械松铺厚度、碾压机械及碾压遍数。本地区采用塑性指数小于4的粉质砂土进行回填,该种土透水性好、水稳性好。一次承载以上换填部分,每层松铺厚度不大于碾压达到要求的压实度。
4.7一次承载压实度检测
清除表面5cm厚松土,做洞深20cm的灌砂试验;挖除表层25cm厚填土做25cm以下灌砂试验;按规范要求的频率实施检测,其压实度必达到规范和设计的要求。
4.8路基边坡防护
盐沼地带低洼潮湿,虽然路基采取了治理,进行了基底盐沼的换填和采用非盐渍土填筑路基,但还应注意边坡的稳定,防治因盐沼环境的长期影响而使边坡表面的盐碱化,发生流失滑坡现象。本地区主要采用植草防护,其效果经济实用。
4.9路基排水
在距盐沼地带路基100~200m范围内的低洼处设蒸发池,与排水沟小土坝形成完整的排水系统,其对盐沼地带路基的稳定起着非常重要的作用。其一,排出路基范围内的地 表水,防止地表水渗人路基;其二,截断地下水向路基内渗流,同时降低地下水位;其三,排人蒸发池 的水将带走一部分易溶盐(易溶盐有移动性降低路基周边盐沼的含盐量。
总而言之,盐沼对路基工程的危害之大不仅体现在设计、施工过程中,它还会随着自然环境、气候 条件的不断变化产生反复的、较强的潜在的破坏,造成路基翻浆、膨胀、沉陷变形非常严重,因此,科学的治理盐沼地带的路基尤为重要。
【关键词】盐沼路基;治理措施
盐渍土泥沼(以下简称盐沼)是盐渍土一种特殊的存在形式。盐沼地带是由于盐渍土中易溶盐移动到低洼地带形成的一种沉积物,造成地表由盐渍土淤泥覆盖的低洼潮湿地带。盐渍土是一种含盐量较高的盐碱地,当地表1.0m内含有易溶盐超过0.3%即属盐渍土。吉林省松原地区分布的盐渍土属碳酸类盐渍土(碱土),盐渍土中的低洼潮湿地带均为盐沼地带,其工程特征复杂。下面介绍松原盐沼地带公路路基的研究治理方法。
0.概述
松原境内盐渍土分布广,盐沼地带较多,其工程特征综合体现了泥沼、软土和盐渍土的现象。盐沼地带公路路基产生的病害将严重危害公路的使用性能和寿命。
1.盐沼的特性
盐沼中的易溶盐,随气温、降水、蒸发和水文条件的变化具有垂直和水平移动性。
(1)垂直移动性在干旱季节,气温升高,蒸发量大,矿化度高的地下水,由于毛细管作用携带易溶 盐从地下上升,水分蒸发后,盐分从溶液中结晶析出,在地表聚集。
(2)水平移动性易溶盐在盐沼中的水平运动而产生的。当地下水在土层中流动或地表水沿地面流动时,部分易溶盐溶人水中被带走,而在其它地势低洼的地带聚集析出。
显然盐沼中含盐量的变化引起工程性质的变化。
盐沼的密度随含盐量的增加而降低,当盐沼的含盐量大于0.5%时,盐沼的密度便显著降低;同时盐沼的液限与塑限随含盐量的增加而增大;盐沼的稳定性随含盐量的增加而降低,在干旱季节表面10~30cm的壳粘固性大。在降雨季节受水侵后,钠离子所引起的交换作用强烈,强度下降最显著;盐沼的稳定性受盐胀作用的影响,盐沼的盐胀作用严重,盐胀能增加粘土的塑性和粘附性,渗透系数变小, 土质胀松,水渗不下去,降低稳定性;盐沼具有亲水性与饱水性,盐沼含有大量的吸附钠离子的亲水性 胶体,加之具有海绵状结构,因此孔隙比大、吸水性强、含水量高、透水性小、饱水性强、压缩性大、 灵敏度髙、抗剪强度低。
2.分析盐沼对路基产生的危害
2.1路基受水浸后局部沉陷
在干旱季节施工时,盐沼表面有10~30cm厚的壳,在其上填筑路基,可以形成相对稳定的路基。当路基处在降水潮湿状态下,由于易溶盐的存在及其状态的转变(结晶与淋溶的相互转化与移动),能使路基的密度减小,同时薄膜水所引起的钠离子作用,强度降低,并很快使路基丧失其强度,失去其稳定性,造成路基溶陷、沉陷。含盐量高的路段变形明显,含盐量低的路段变形次之,所以在短时间内即产生路基的局部沉陷。
2.2路基膨胀、翻浆严重
春融季节综合出现盐胀和冻胀现象。盐沼地带路基翻浆有两种情况。其一,由于盐沼透水性差,易溶盐饱含在水中,盐沼受水浸后其表层10~30cm厚的壳逐渐变薄并消失,丧失其承载能力,盐沼过饱水(稀盐泥)受荷载作用挤出,出现翻浆。其二,盐沼经过慢长的冬季人冻,到春融期,因盐沼中饱和着易溶盐,在气温逐渐升高时,易溶盐的溶点高于水的溶点先溶化了,盐沼呈泥状,盐沼上下均为冻土,在这种情况下经行车荷载的作用产生严重的翻浆。
2.3基底向两侧挤出,行车带沉陷,行车带边缘翘起
盐沼处于干燥状态时表层10~30cm厚的壳很坚硬,其上的路基是相对稳定的。盐沼受水浸达到饱和时,呈泥状可流动,受力作用可加快其流动。盐沼具有泥沼、软土和盐渍土的三种最不利路基稳定的因素,主要是吸水性强、透水性差、流动性强、抗剪性差、强度低。在长时间行车荷载的作用下,盐沼向路基两侧滑移挤出,致使行车带下陷。行车带边缘由于盐沼的滑移挤出而产生松胀翘起。
2.4大面积长时间整体沉降变形
施工期和使用初期路基是相对稳定的。经长时间的行车荷 载路基填土的永久荷载和自然条件的作用,路基基底的盐沼也随之发生变化。盐沼中易溶盐在不断地进行淋溶、移动与晶析,盐沼中的含水量在往复进行着增加与减少即盐沼处于不饱和、饱和、超饱和三种 形状的往复转变。盐沼中的易溶盐含量也在变化,其密度也随之变化。上述这些因素形成了盐沼受外部 因素的影响改变其工程性能,产生盐沼压缩、移动、造成了长时间的沉降变形。
3.盐沼路段的设计
3.1平面设计
最大限度绕避盐沼地带,在无法绕避盐沼地带,必须通过盐沼地带时,采取小路段短距离经过。
3.2纵断面设计
经过盐沼地带的路段,设计线抬高。本地区盐沼地带路段路基填高2~3cm。
3.3横断面设计
路基边坡采用1:1.5,换填盐沼宽度为两侧各宽出路基坡角0.5~ 1.0m,坡脚2m处设排水边沟,边沟外设小土坝(用挖边沟的土修筑〕。边沟用于排除路基以内的地表水,同时降低地下水位。小土坝用于防止路基外的地表水流人路基内,便于施工和日常养护。
3.4详细调查盐沼地带的水文地质情况、盐沼地带的降雨量、蒸发量易溶盐含量、盐沼厚度和一年四季的变化情况,根据实际调查数据指导设计和施工
3.5确定路基填筑材料
本地区筑路材料缺乏,为了降低工程造价,经多年试验研究,确定盐沼换填采用粉质砂土。该种土塑性指数小于4,CBR值为主10%~ 13%,透水性好、水稳性好、强度高、地产丰富,是理想的换填材料。本地区适宜填筑路基的非盐渍土丰富,工程性质好,各项技术指标满足设计及规范要求,运距近、 施工方便。
4.盐沼路段的施工
4.1挖排水沟,修小土坝
在盐沼换填挖清前,首先按设计横断面挖排水沟,修小土坝。排水沟用于防止路基以下地下水渗人和及时排出地表水,小土坝用于防止路基以外的地表水流人挖清的槽。
4.2挖除换填段的盐沼并运离现场
按調查的盐沼厚度,确定换填路段的换填深度。换填路段挖除盐沼必须做到深度、宽度一步到位,避免无法外运挖除的盐沼现象出现。外运的盐沼应处理好,防止环境污染。
4.3挖除盐沼后的路基底槽必须及时回填,以防止地下水渗人槽内。挖槽与回填同时进行,当天回填压实完成
4.4确定回填时一次承载的机械松铺厚度,一次承载厚度及工艺经试验路段确定
4.5槽底排压 挖除盐沼后,槽底含水量大,只能用推土机进行排压。排压2遍,达到平整即可。
4.6一次承载厚度
根据试验确定机械松铺厚度、碾压机械及碾压遍数。本地区采用塑性指数小于4的粉质砂土进行回填,该种土透水性好、水稳性好。一次承载以上换填部分,每层松铺厚度不大于碾压达到要求的压实度。
4.7一次承载压实度检测
清除表面5cm厚松土,做洞深20cm的灌砂试验;挖除表层25cm厚填土做25cm以下灌砂试验;按规范要求的频率实施检测,其压实度必达到规范和设计的要求。
4.8路基边坡防护
盐沼地带低洼潮湿,虽然路基采取了治理,进行了基底盐沼的换填和采用非盐渍土填筑路基,但还应注意边坡的稳定,防治因盐沼环境的长期影响而使边坡表面的盐碱化,发生流失滑坡现象。本地区主要采用植草防护,其效果经济实用。
4.9路基排水
在距盐沼地带路基100~200m范围内的低洼处设蒸发池,与排水沟小土坝形成完整的排水系统,其对盐沼地带路基的稳定起着非常重要的作用。其一,排出路基范围内的地 表水,防止地表水渗人路基;其二,截断地下水向路基内渗流,同时降低地下水位;其三,排人蒸发池 的水将带走一部分易溶盐(易溶盐有移动性降低路基周边盐沼的含盐量。
总而言之,盐沼对路基工程的危害之大不仅体现在设计、施工过程中,它还会随着自然环境、气候 条件的不断变化产生反复的、较强的潜在的破坏,造成路基翻浆、膨胀、沉陷变形非常严重,因此,科学的治理盐沼地带的路基尤为重要。