奎屯某道路改造工程鹽漬土路基隔斷處理技術(shù)分析

關(guān) 暉

(霍城縣交通運(yùn)輸局 伊寧市 835200)

道路交通建設(shè)是保證地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)，隨著地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，必然會對道路交通要求逐步提高，例如道路質(zhì)量、寬度、時速標(biāo)準(zhǔn)等。因此很多原有道路因存在各種病害或技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)低而被技術(shù)改造，以提高適應(yīng)性。鹽漬土在我國西北地區(qū)廣泛分布，該種土質(zhì)極易造成塌陷、凍脹、翻漿等道路病害，往往需要鋪設(shè)隔斷層進(jìn)行處理。

1 工程概況

奎屯市隸屬于新疆伊犁哈薩克自治州，本項(xiàng)目所研究道路于2008年10月修建完成開通運(yùn)行，承擔(dān)了開干齊鄉(xiāng)、農(nóng)七師一三一團(tuán)大部分農(nóng)資產(chǎn)品運(yùn)輸以及沿線磚廠運(yùn)輸任務(wù)，主線全長18.196km。本項(xiàng)目改造目標(biāo)具體見表1所示。

表1 本項(xiàng)目道路改造目標(biāo)

改造遵循以下原則：

(1)充分利用老路資源、少占地、少拆遷。

(2)提高路基、路面的強(qiáng)度、穩(wěn)定性和耐久性。

(3)提高原公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，通行能力和安全保障能力。

經(jīng)過地質(zhì)勘查，本項(xiàng)目路段中存在125m長度的鹽漬土地基，為保證道路壽命，必須對工程中鹽漬土路段進(jìn)行處理。

2 鹽漬土含鹽量及運(yùn)移上升高度測定

2.1 鹽漬土含鹽量測定

為測量項(xiàng)目路段鹽漬土含鹽量及含鹽種類，在此對現(xiàn)場進(jìn)行分層取樣，每層樣品數(shù)10個(深度：10～20cm；20～40cm；40～60cm；60～100cm；100～150cm)，共計50個土樣。各個離子的檢測方法及檢測結(jié)果分別見表2和表3所示，平均含鹽量Ds計算公式見式(1)[1]。

(1)

式中：Dsi—第i層土含鹽量，%；

hi—第i層土厚度，m；

n—總分層數(shù)。

表3 項(xiàng)目路段各離子檢測結(jié)果

根據(jù)表3數(shù)據(jù)可知：弱鹽漬土共檢測出4個土樣，占所有樣品總數(shù)的8%；中鹽漬土共檢測出23個土樣，占所有樣品總數(shù)的47%；強(qiáng)鹽漬土共檢測出3個土樣，僅占到6%。因此本項(xiàng)目路段土質(zhì)按照中硫酸鹽漬土處理即可。

2.2 鹽漬土水鹽運(yùn)移上升高度測定

鹽漬土中水鹽運(yùn)移的本質(zhì)原因是土顆粒之間存在大量孔隙，這些孔隙促成了“毛細(xì)現(xiàn)象”的發(fā)生[2]。土體顆粒粒徑是影響“毛細(xì)現(xiàn)象”的最重要因素，這對路基級配和處理具有重要指導(dǎo)意義。項(xiàng)目路段土體粒徑存在些許差別，在此進(jìn)行取樣分析。

本項(xiàng)目采用“豎管法試驗(yàn)”(儀器型號：MXG-1)測定水鹽運(yùn)移上升高度[3]，將取樣粒徑范圍編號：1#(2～0.25mm)、2#(0.25～0.1mm)、3#(0.1～0.075mm)。試驗(yàn)結(jié)果見圖1所示。

由圖1可知：

(1)隨著時間增長，鹽漬土中水鹽運(yùn)移上升高度逐漸增大，到170h后基本穩(wěn)定；

(2)最終上升高度對比：3#>2#>1#，說明粒徑越小，水鹽運(yùn)移上升高度越大，最高可達(dá)770mm；

(3)1#和2#粒徑中，最終上升運(yùn)移高度非常接近(680mm左右)，由此可知粒徑大于0.25mm時，會有效降低水鹽運(yùn)移高度[4]。

3 鹽漬土路基處理方式確定及隔斷層參數(shù)設(shè)計分析

3.1 鹽漬土路基處理方式對比分析

鹽漬土路基處理措施總體可分為三類：結(jié)構(gòu)加固法、隔斷法、去除鹽分法。這三大類方法的具體措施、適用條件具體見表4所示[5]。

通過地質(zhì)勘查：項(xiàng)目路段地下水水位較高，排水成本高，且附近沒有土料來源，考慮到施工工期、成本等因素限制，項(xiàng)目組專家最終決定采用“土工布隔離層法+換填法”來處理鹽漬土地基。

表4 鹽漬土路基處理措施

3.2 項(xiàng)目路段鹽漬土路基隔斷層結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計分析

為保證工程效果，且充分利用原有公路基礎(chǔ)，本項(xiàng)目設(shè)計將原公路面層清除，將鹽漬土地基置換一層砂礫石(原有公路為20cm級配砂礫基層，在其上增厚即可，可大大減少工程量)，再在換填的砂礫石之上設(shè)計一層土工布，共同構(gòu)成隔離層結(jié)構(gòu)(見圖2)[6]。

3.2.1換填層厚度設(shè)計

如果換填層厚度設(shè)計太大，會增加換填工作量，使成本增加；厚度設(shè)計太小，會影響阻隔效果。在此結(jié)合前文測定的水鹽運(yùn)移最大上升高度，并綜合“上覆載荷法”的結(jié)果來確定換填土厚度。

為方便計算，在此將路面結(jié)構(gòu)部分看作上覆載荷，隔斷層以下看作均質(zhì)鹽漬土。根據(jù)式(2)[7]估算換填土厚度D，計算得出D≈60cm。

(2)

式中：F—鹽漬土脹力最大值，1.64kg/cm2；

ρ—路面結(jié)構(gòu)平均密度，0.002kg/cm3；

B—路基寬度，1000cm；

n—路基邊坡斜率，30°；

H—鹽漬土中水鹽運(yùn)移最大上升距離，77cm。

3.2.2土工布隔離層設(shè)計

參照其他工程經(jīng)驗(yàn)，本項(xiàng)目采用“兩布一膜”復(fù)合土工布作為隔離層，該類土工布具有較好的抗?jié)B、耐腐蝕、耐凍等特性，在高速公路和一級公路被廣泛采用，其部分技術(shù)參數(shù)見表5所示。

表5 復(fù)合土工布技術(shù)參數(shù)

本項(xiàng)目土工布施工設(shè)計要點(diǎn)如下：

(1)為保護(hù)土工布不被破壞，本項(xiàng)目設(shè)計在其上、下兩面分別鋪設(shè)10cm的細(xì)沙；

(2)土工布鋪設(shè)時應(yīng)保證平整無褶皺，搭接寬度不小于30cm；

(3)土工布鋪設(shè)結(jié)束后，應(yīng)及時(24h以內(nèi))鋪設(shè)上層路面層，其中第一層要求采用輕型推土機(jī)攤平，人工夯實(shí)。

4 結(jié)語

通過對該道路鹽漬土地基路段處理后，路基很穩(wěn)定，路面并沒有出現(xiàn)塌陷等病害，取得了很好的治理效果。在處理過程中，鹽漬土路基處理方式很多，效果均能滿足一般公路要求，在選擇時必須要結(jié)合工程實(shí)際情況，充分利用原有道路基礎(chǔ)，才能保證成本較低，否則換填60cm厚的砂礫石層必然會嚴(yán)重超支，影響經(jīng)濟(jì)效益。