王 燃
(北京華通公路橋梁監理咨詢有限公司,北京 100000)
擬建的G575老爺廟口至巴里坤公路起始于S236老路K70+000處,經過三塘湖與大河鎮,路線總體呈現南北走向,主線全長72.8km,采用一級公路標準,路基寬度為26m,部分路段位于鹽漬土區域。本文以該工程為例,對鹽漬土地區形成原因,所采取有效工程處理措施與質量控制策略進行探討。
鹽漬土泛指鹽土與堿土,土壤中含有可溶性鹽類,且鹽分濃度較高,導致土壤物理性質造成破壞。當土壤中的中性鹽濃度超過一定指標時,將逐漸形成為鹽漬土。同時,不同地區的中性鹽濃度變化情況有所不同。在地勢較高處,雖然土壤中會分布一定濃度的中性鹽,但在地表水持續向低處流動過程中,水體將攜帶走少量鹽分,導致地勢較低區域的中性鹽濃度相對較高,加劇土壤鹽漬化過程。
在不同氣候條件下,土壤中鹽分來源也有所不同。在降水量較少區域內,土壤鹽分主要受到風力作用而持續積累。而在降雨量相對較為充足的地區,土壤中的鹽分來源主要為雨水所攜帶鹽分,所積聚鹽分較少,土壤鹽漬化程度較為輕微。G575老爺廟口至巴里坤公路工程位于新疆哈密市哈薩克族自治縣內,屬于溫帶大陸性干旱氣候,干燥少雨,土壤鹽漬化程度較為嚴重。
部分地區所分布地下水流速較慢、排水難度較大,在自然蒸發過程中,地下水的礦化度逐漸提高。同時,在淤泥土區域中,由于沉積諸多動植物殘體,殘體在浸泡過程中,也將持續提高水體礦化度,并在蒸發過程中逐漸析出鹽分,加劇土壤鹽漬化過程,最終形成氯化物鹽漬土。
(1)路基沉陷及開裂。G575老爺廟口至巴里坤公路工程地處我國新疆地區,具有氣候溫差大、白晝溫度高的氣候特征。在白晝期間,環境氣候溫度較高,鹽漬土中所含有鹽分的水分蒸發速度較快,土體體積出現縮減現象,進而對周邊路基結構性能與密實度造成負面影響,出現路基土松散問題。在問題嚴重時,將以此為誘因引發路基沉陷變形等施工問題。同時,夜間氣候溫度過低,鹽漬土中所含鹽分持續吸收大量水分,進而出現鹽脹現象,導致路基土體體積變大。在土體鼓脹程度過于嚴重時,將導致路基結構開裂損壞。
(2)路面翻漿。在公路工程周邊氣候溫度回升過程中,路基及周邊地層含水率將有所提升,加之受到外力因素影響,有一定可能出現凍溶現象,最終導致公路工程路面產生翻漿現象,縮短工程使用壽命。
(3)邊坡不穩。當公路路基及周邊區域地層含鹽量超過一定指標時,在地表水、風力等因素影響下,邊坡結構表面將持續受到鹽分腐蝕作用,導致結構穩固性能下降,有較高可能出現邊坡失穩、滑塌等安全事故。同時,在地下水位較高時,邊坡底部也時常產生鹽漬水溝,對周邊生態環境造成嚴重破壞。
(1)圖紙審核。企業與監理機構應對施工圖紙及方案進行審核,重點檢查圖紙是否存在缺項漏項問題,及時發現并解決施工方案中所存在的各項問題,為后續施工活動的開展提供明確參照。
(2)場地處理。在施工準備階段中,施工人員應做好場地處理工作,清除鹽漬土路基結構表面所分布的草皮、腐殖土以及各類雜物,確保地面清理寬度超過路基坡腳1m以上。隨后,對地面進行硬化處理,如采取壓實措施,直至地基承載性能與工程設計要求相符合為止。此外,結合實際情況,修建地面排水系統,在適當位置設置排水設施,排出路基底部區域積水。在必要情況下,可選擇采用砂石換填方法。
(3)科學編制施工方案。技術人員應結合施工情況,基于工程設計要求與地質勘察報告,科學編制鹽漬土路基處理方案,合理設定各項施工參數。例如,鹽漬土路基處理工藝流程為:基底處理——路基填筑——路基壓實——隔斷層施工——路基排水——預防鹽脹——路基防護。
(4)工程地質勘察。企業唯有組織開展地質勘察工作,全面掌握工程施工區域地質條件、現場環境情況,方可為鹽漬土路基施工方案的編制提供有力信息支持,并結合實際情況選擇適當的鹽漬土處理方法。例如,在G575老爺廟口至巴里坤公路工程中,根據地質勘察報告得知,編號為K80+20,K82+200路段深度在0~0.50m范圍內的路基易溶鹽含量較低,均為弱鹽。編號為K88+100路段深度在0~1.0m范圍內路基易溶鹽含量為中鹽。針對易溶鹽含量不同的鹽漬土路基,企業應針對性編制鹽漬土處理方案。
(5)材料檢測。企業與管理人員對所配置填料的性能質量、含水率以及含鹽量進行檢測,具體檢測標準視取土深度及所分布位置而定。同時,在鹽漬土路基填筑、壓實完畢后,對路基壓實度進行檢測,待檢測結果與工程設計要求相符合后,方可組織開展后續施工活動。
在出現鹽漬土路基泛鹽現象時,技術人員應持續采集工程相關信息,分析問題成因,結合實際情況及時采取有效解決措施。在G575老爺廟口至巴里坤公路工程中,當地基表層出現鹽霜積聚現象時,施工人員及時清除路基表層鹽殼、所覆蓋制備以及表層土,清除土口度為0.3m左右;針對老路段路基,如若主線路基為填方且老路路基為非鹽漬土可利用路段時,僅對老路路基加寬部分進行處理即可。而原老路已設置土工布隔斷層時,無需對其進行處理。在老路路基為鹽漬土路段時,將路肩下方1m范圍內老路路基進行挖除,換填為非鹽漬化礫類土,鋪設復合土工布,并對加寬部分地基進行處理即可;針對局部零填以及路塹鹽漬土路基段,應綜合分析路基土質情況,選擇是否采取挖除換填處理措施;在路肩以下路面結構層下方80cm處設置隔斷層,采用兩布一膜復合土工布結構,并確保隔斷層高處邊溝流水位、地面或地表長期積水水位保持在30cm左右。
在鹽漬土路基處理環節中,企業與技術人員針對新建路基,應優先采取路堤形式,最大程度減少鹽漬土對公路路基性能質量所造成的影響系數;施工人員定期對鹽漬土地基表層所積聚的鹽霜進行清理;確保鹽漬土地區所分布公路路段具有完善的路面排水系統以及路基結構,對地表水采取攔截、排除措施;采取隔斷措施,從根本上切斷水體的主要來源,防止地下水與毛細水上升,從而實現降低土壤鹽分濃度、預防鹽脹、避免路基土出現二次鹽漬化的處理目的;企業重點控制公路路堤填料質量與易溶鹽濃度,嚴格遵循相關施工規范,如《新疆鹽漬土地區公路路基路面設計與施工規范》等。
為有效預防鹽脹問題的出現,實現強化鹽漬土路基質量的目的,可選擇采取提高路基高度、設置隔斷層兩種方式。其中,在采取提高路基高度措施時,應結合工程施工情況,將路基標高進行適當調整,直至路基高出地下水頂面6.5m左右即可。如此,在水體流動過程中,水體攜帶路基表面所積聚鹽分持續流向地勢較低區域,從而起到減少路基上部鹽分濃度的作用,在設置隔斷層時,應在與路床頂部間隔0.7m處設置封閉性隔斷物,如土工布隔斷層,從而起到隔斷路基下部含鹽地下水與毛細水上升的作用,并起到排水效果,預防路基鹽脹、翻漿問題的出現,這也是應用最為常見的鹽脹預防措施。但是,應注重優先配置具有良好抗老化性能、耐凍性以及適當滲透系數的土工布,或是使用砂石材料。同時,待隔斷層鋪筑完畢后,應在其上方鋪設0.1m厚的反濾層。
綜上所述,鹽漬土路基工藝流程較為復雜,施工水平要求高,質量管控難度大。因此,在公路工程施工中,企業應將鹽漬土路基施工管理作為項目施工管理重點,結合實際施工情況,積極采取上述質量控制措施,為鹽漬土路基施工質量提供必要保障。