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[摘要]在我国的西部青海省广泛分布着盐渍土,长期以来,由于多方面的原因,直接取用路侧的盐渍土填筑路基。因盐渍土本身的工程特性。冬季至春季,不断产生膨胀、翻浆、腐蚀的危害,从而降低道路的通行能力和服务水平。
[关键词]成因 危害 处理
[中图分类号] S156.4+4 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2014)-3-249-2
1盐渍土的成因
1.1气候
青海省气候多为干旱或半干旱气候,而且年平均降水量不足400mm,有的地区甚至不足100mm,且蒸发量大,降水量不足,土壤表层盐分得不到冲洗,致使土壤中的盐分不断累积。
1.2地形
盐渍土所处地形多为低平地、内陆盆地、局部洼地以及沿海低地,这是由于盐分随地面、地下径流而由高处向低处汇集,使洼地成为水盐汇集中心。而青海省盐渍土主要分布于柴达木盆地西部及西宁、平安河湟谷地湟水河南岸山前倾斜平原带。这些分布带与当地的地形不无关系,因青海省北部为祁连山——阿尔金山山地,南部为昆仑山脉,其群山间形成柴达木盆地。
1.3母质
盐渍土的成土母质一般是近代或古代的沉积物。在不含盐母质上,须具备一定的气候、地形和水文地质条件才能发育盐土;对于含盐母质(如含盐沉积岩的风化物和滨海地区含盐的沉积物),盐渍土的发育则不一定要同时具备上述三个条件。母质或母土的质地和结构也直接影响土壤盐渍化程度。
1.4植被
干旱地区的深根性植物或盐生植物,能从土层深处及地下水中吸收水分和盐分,将盐分累积于植物体中,植物死亡后,有机残体分解,盐分便回归土壤,逐渐积累于地表,因而具有一定的积盐作用。
2盐渍土的危害
2.1盐胀的影响
盐渍土中大量的硫酸盐是引起这类病害的主要原因。土中所含的硫酸钠俗称无水芒硝,其溶解度对温度的变化反应敏感,具有随温度变化而剧烈变化的特点。硫酸钠的结晶膨胀造成路面局部不平、鼓起、开裂。同时该地区昼夜温差大,这又引起盐胀的反复作用,从而破坏了土体结构,造成路基边坡及路肩表层的疏松、多孔,致使道路易遭风蚀,易于陷车。
2.2冻胀的影响
青海地区冬季寒冷,这个季节是路基冻胀病害发生最严重的季节。由于温度较低,路基受到了冻结作用,水分将由地下温度较高的土层向地表温度较低的土层方向移动,从而会在临界冻结深度聚冰层附近发生水分聚集现象。形成冰冻的土层中具有大小不同的冰粒或冰层,使其体积大大超过了原有的孔隙和含水体积,这就导致了路基的冻胀病害。
2.3翻浆的影响
春季融冻时,路基的上层冰粒首先融化,而下层一时尚未融化,则上层的水分无法下渗,导致上层填土中的含水量超过液限,在车辆等振动荷载的挤压、冲击作用下,路基就出现翻浆现象,导致路面泥泞不堪。春融时结晶的硫酸钠脱水和氯化钠的液、塑限低,蒸发缓慢,从而使土壤长期处于潮湿、饱和状态,这些都可加重翻浆的作用。
2.4腐蚀
盐渍土对公路工程常用的钢筋、混凝土和石料等建筑材料均具有不同程度的侵蚀和腐蚀作用。盐渍土中以硫酸盐盐渍土和氯盐盐渍土的腐蚀性为甚。硫酸盐与混凝土中的水化产物氢氧化钙和水化氯酸钙发生化学作用生成石膏和钙钒石,这两种反应均造成体积膨胀使混凝土开裂剥落,过饱和的硫酸盐溶液在混凝土孔隙中结晶还会对孔壁产生极大的应力,使混凝土破坏。氯盐中起主要腐蚀作用的是氯离子,氯离子在水、气的参与下,会与金属制品中的铁元素发生电化学腐蚀,从而生成氯化亚铁。这种氯离子与铁离子的结合物是极不稳定的,在有氧的条件下,铁离子与氧结合形成氧化物,即通常的铁锈,而氯离子重新离解出来,再度参与铁的腐蚀过程,这样周而复始地作用,大大加快了铁的腐蚀速度。当盐渍土中同时含有硫酸盐和氯盐时,腐蚀性会更强。
3盐渍土的处理
盐渍土路基的工程治理措施有很多,有基底处理法、设置毛细水隔断层法、强夯法、化学处理盐渍土法。这些方法的原理是减少路基填土的含盐量;改变填料的特性;破坏水分和盐达到路基上层的通道。
3.1基底处理
路基含盐量超过规定的要求、路床过湿压实度达不到压实要求或路基标高受限制的低填浅挖地段,我们一般采用就近砂砾或风积砂对原状土进行换填,换填厚度应根据地质勘探资料以及填料的试验结果确定。从路基换填及铲除的盐渍土不得堆于路基两侧坡脚,应集中拉运到距离线路不得小于30 m 以外,以免发生次生盐渍化。
3.2设置毛细水隔断层
(1)隔断层法就是在路基某一层位设置一定厚度的隔断层,其根本目的是隔断毛细的上升,防止水分和盐分进入路基上部,从而避免路基或路面遭受破坏。
(2)隔断层我们一般选择土工布(膜) 隔断层、风积砂或河砂隔断层,砾(碎)石隔断层和沥青砂,油毛毡等隔断层。
(3)做好路基的排水设施,使水分能及时排出。
3.3强夯法
路基土在浸水后,强度会大幅降低,为了提高路基土强度,消除或降低路基土的溶陷性,对浸水后的路基土体采用强夯法加固处理。
强夯处理的主要目的是
(1)提高路基土的干密度,减少孔隙比,以达到消除和减少溶陷沉降量;
(2)满足规范的压实度要求;
(3)提高路基土的均匀性及整体性,消除或减少差异沉降量及剩余沉降量。
3.4化学处理盐渍土法
对路基上层的硫酸盐渍土进行化学处理,使土中的易溶盐成分和性质发生变化,两两生成仅微溶于水,性质稳定的物质。为使化学处理的盐渍土不受下层水分和盐分的影响,路基底部应设置隔离层。
3.5提高路基高度
提高路基填筑高度,可以减少进入路基上部的水分和盐分,使上部路床受盐渍影响较小,有效防止盐胀。在排水不良或过湿的地带,一般采用该方法。有些盐渍土地区地下水位较高,为了使路基不受冻害和再盐渍化的影响,应控制路堤高度至不再盐渍化的最小高度。施工中首先应将表层的植被、盐壳、腐殖土等清除,然后才可按规范要求分层填筑。施工中必须严格控制填料,确保填料为非盐渍土且具有较好的透水性。
4结束语
我国公路建设中对于盐渍土的处理经过了一个漫长的过程,积累了许多宝贵的经验,处理措施也在不断地完善。
[关键词]成因 危害 处理
[中图分类号] S156.4+4 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2014)-3-249-2
1盐渍土的成因
1.1气候
青海省气候多为干旱或半干旱气候,而且年平均降水量不足400mm,有的地区甚至不足100mm,且蒸发量大,降水量不足,土壤表层盐分得不到冲洗,致使土壤中的盐分不断累积。
1.2地形
盐渍土所处地形多为低平地、内陆盆地、局部洼地以及沿海低地,这是由于盐分随地面、地下径流而由高处向低处汇集,使洼地成为水盐汇集中心。而青海省盐渍土主要分布于柴达木盆地西部及西宁、平安河湟谷地湟水河南岸山前倾斜平原带。这些分布带与当地的地形不无关系,因青海省北部为祁连山——阿尔金山山地,南部为昆仑山脉,其群山间形成柴达木盆地。
1.3母质
盐渍土的成土母质一般是近代或古代的沉积物。在不含盐母质上,须具备一定的气候、地形和水文地质条件才能发育盐土;对于含盐母质(如含盐沉积岩的风化物和滨海地区含盐的沉积物),盐渍土的发育则不一定要同时具备上述三个条件。母质或母土的质地和结构也直接影响土壤盐渍化程度。
1.4植被
干旱地区的深根性植物或盐生植物,能从土层深处及地下水中吸收水分和盐分,将盐分累积于植物体中,植物死亡后,有机残体分解,盐分便回归土壤,逐渐积累于地表,因而具有一定的积盐作用。
2盐渍土的危害
2.1盐胀的影响
盐渍土中大量的硫酸盐是引起这类病害的主要原因。土中所含的硫酸钠俗称无水芒硝,其溶解度对温度的变化反应敏感,具有随温度变化而剧烈变化的特点。硫酸钠的结晶膨胀造成路面局部不平、鼓起、开裂。同时该地区昼夜温差大,这又引起盐胀的反复作用,从而破坏了土体结构,造成路基边坡及路肩表层的疏松、多孔,致使道路易遭风蚀,易于陷车。
2.2冻胀的影响
青海地区冬季寒冷,这个季节是路基冻胀病害发生最严重的季节。由于温度较低,路基受到了冻结作用,水分将由地下温度较高的土层向地表温度较低的土层方向移动,从而会在临界冻结深度聚冰层附近发生水分聚集现象。形成冰冻的土层中具有大小不同的冰粒或冰层,使其体积大大超过了原有的孔隙和含水体积,这就导致了路基的冻胀病害。
2.3翻浆的影响
春季融冻时,路基的上层冰粒首先融化,而下层一时尚未融化,则上层的水分无法下渗,导致上层填土中的含水量超过液限,在车辆等振动荷载的挤压、冲击作用下,路基就出现翻浆现象,导致路面泥泞不堪。春融时结晶的硫酸钠脱水和氯化钠的液、塑限低,蒸发缓慢,从而使土壤长期处于潮湿、饱和状态,这些都可加重翻浆的作用。
2.4腐蚀
盐渍土对公路工程常用的钢筋、混凝土和石料等建筑材料均具有不同程度的侵蚀和腐蚀作用。盐渍土中以硫酸盐盐渍土和氯盐盐渍土的腐蚀性为甚。硫酸盐与混凝土中的水化产物氢氧化钙和水化氯酸钙发生化学作用生成石膏和钙钒石,这两种反应均造成体积膨胀使混凝土开裂剥落,过饱和的硫酸盐溶液在混凝土孔隙中结晶还会对孔壁产生极大的应力,使混凝土破坏。氯盐中起主要腐蚀作用的是氯离子,氯离子在水、气的参与下,会与金属制品中的铁元素发生电化学腐蚀,从而生成氯化亚铁。这种氯离子与铁离子的结合物是极不稳定的,在有氧的条件下,铁离子与氧结合形成氧化物,即通常的铁锈,而氯离子重新离解出来,再度参与铁的腐蚀过程,这样周而复始地作用,大大加快了铁的腐蚀速度。当盐渍土中同时含有硫酸盐和氯盐时,腐蚀性会更强。
3盐渍土的处理
盐渍土路基的工程治理措施有很多,有基底处理法、设置毛细水隔断层法、强夯法、化学处理盐渍土法。这些方法的原理是减少路基填土的含盐量;改变填料的特性;破坏水分和盐达到路基上层的通道。
3.1基底处理
路基含盐量超过规定的要求、路床过湿压实度达不到压实要求或路基标高受限制的低填浅挖地段,我们一般采用就近砂砾或风积砂对原状土进行换填,换填厚度应根据地质勘探资料以及填料的试验结果确定。从路基换填及铲除的盐渍土不得堆于路基两侧坡脚,应集中拉运到距离线路不得小于30 m 以外,以免发生次生盐渍化。
3.2设置毛细水隔断层
(1)隔断层法就是在路基某一层位设置一定厚度的隔断层,其根本目的是隔断毛细的上升,防止水分和盐分进入路基上部,从而避免路基或路面遭受破坏。
(2)隔断层我们一般选择土工布(膜) 隔断层、风积砂或河砂隔断层,砾(碎)石隔断层和沥青砂,油毛毡等隔断层。
(3)做好路基的排水设施,使水分能及时排出。
3.3强夯法
路基土在浸水后,强度会大幅降低,为了提高路基土强度,消除或降低路基土的溶陷性,对浸水后的路基土体采用强夯法加固处理。
强夯处理的主要目的是
(1)提高路基土的干密度,减少孔隙比,以达到消除和减少溶陷沉降量;
(2)满足规范的压实度要求;
(3)提高路基土的均匀性及整体性,消除或减少差异沉降量及剩余沉降量。
3.4化学处理盐渍土法
对路基上层的硫酸盐渍土进行化学处理,使土中的易溶盐成分和性质发生变化,两两生成仅微溶于水,性质稳定的物质。为使化学处理的盐渍土不受下层水分和盐分的影响,路基底部应设置隔离层。
3.5提高路基高度
提高路基填筑高度,可以减少进入路基上部的水分和盐分,使上部路床受盐渍影响较小,有效防止盐胀。在排水不良或过湿的地带,一般采用该方法。有些盐渍土地区地下水位较高,为了使路基不受冻害和再盐渍化的影响,应控制路堤高度至不再盐渍化的最小高度。施工中首先应将表层的植被、盐壳、腐殖土等清除,然后才可按规范要求分层填筑。施工中必须严格控制填料,确保填料为非盐渍土且具有较好的透水性。
4结束语
我国公路建设中对于盐渍土的处理经过了一个漫长的过程,积累了许多宝贵的经验,处理措施也在不断地完善。