风积沙和淋膜编织布的路基加固技术
风积沙和淋膜编织布的路基加固技术
摘要:本文通过现场试验分析了新疆巴楚县光明大道工程风积沙和淋膜编织布的路基加固的主要性能和工艺,并提出了相应路面的施工工艺,试验结果表明路基加固技术是可行且有效的。
关键词:风积沙;淋膜编织布;路基加固
新疆巴楚县光明大道位于塔里木盆地西缘,属山前冲洪积平原,为湿陷性盐渍土,地势平坦,分布有灌溉水网及古河床,形成连片的盐碱地,地表长有大量红柳、甘草、骆驼刺和鹿角草等耐盐碱植物,局部地区地下碱水渗出。该地区属暖温带大陆性干旱气候,夏季炎热干燥,降雨稀少,多沙尘暴蒸发强烈(巴楚县气象资料详见表1)。
1、地区地质特点
1)地下水位和水的矿化度普遍偏高、总硬度指标严重超标;
2)路基土以粉性土为主。从表2的试验资料可知,沿线盐渍土的土质多属粉质低液限粉土,这类土不仅结构强度差,而且毛细水的强烈上升高度高、运动速度快,属强盐涨性土;
3)多数盐渍土均为氯化物硫酸盐强盐渍土(见表3);
4)土壤盐渍化范围广、程度高。由于降水量很小,而蒸发量特大,盐分可以通过毛细水上升从地下水中获得源源补给,使地面浅层上的积盐过程进行得十分强烈,地表普遍为较厚的盐壳所覆盖。
2、新疆塔里术盆地边缘湿陷性盐渍土地区现有道路的主要病害
1)路面大面积网状龟裂,严重的路段路面破碎剥落。在地下水位高的路段地下水沿裂缝渗出,渗出的地下水蒸发后,路面上呈现大面积白色网状,进一步加大了路面网状龟裂面积;
2)路面基层产生不均匀变形,使路面形成波浪、鼓包、拥包等病害,峰谷高差一般为5cm-150m,严重路段可达20cm以上:
3)因盐胀的反复作用,促使路基土体的结构遭到破坏,引起路基土体强度和稳定性下降,产生严重的不均匀沉陷;
4)由于强烈的积盐作用,使得土路肩和边坡表层在较短的时间内含盐量迅速增高,经反复盐涨而形成一层松胀层,致使路肩土强度和承载力大大降低,使路肩失去了其应有的作用,并进一步加大了路面的损坏程度,陷车现象比比皆是,严重影响行车安全。
3、湿陷性盐渍土路基处理技术
1)清除表面盐壳,消除盐涨病害隐患。表层盐渍土由于盐涨作用其承载力低而且盐份含量高,如果直接在其上修筑路基将留下严重的盐涨隐患;
2)铺设淋膜编织布与土工布,设置封闭隔水层。湿陷性盐溃土地区地下水位高,盐份会毛细水上升而大量渗透到路基及路面各结构层中。铺设淋膜编织布隔水层,阻隔毛细水及盐分的上升路径;
3)填筑50cm风积沙,一次性击振干压。按路基土回弹模量20MPa、单车道在使用年限内40万轴次的车流量进行路面结构层验算,50cm压实风积沙的承载力既可满足设计规范的要求,又可达到就地取材、经济实用的目的;
4)沙基顶铺设一层土工布。土工布与淋膜编织布形成一个完整的防水层,增强路面结构层及沙基的稳定性和整体性。
4、风积沙、淋膜编织布与土工布组合结构路基的作用与功能
塔里木盆地边缘盐渍土地区原有大部分公路发生路基不均匀沉陷、盐涨和路面龟裂等现象,均与路基防盐处理技术落后有关。
该地区原有大部分公路采用提高路基高度的办法来防治盐碱对路基的危害。该技术虽然在短期内保证路基的稳定性,减少盐碱对路面的危害,但是随着时间的推移,路基基底盐渍土内毛细水受蒸发作用的影响会强烈上升,快速向路面移
动,导致氯化物硫酸盐颗粒不断向上聚积、膨涨,逐渐侵蚀路面,对路面构成严重危害;另一方面,提高路基高度会大大增加筑路成本;第三,采用塔里木盆地边缘盐渍土地区附近的天然砂砾填筑路基,其盐碱成分含量较高,随地下毛细水的上升也会不断向上聚积。
清除表层植被并推除至少40cm厚的粉土淤积层后,推土机稳压并粗平、平地机细平;然后,在路基基底铺设一层淋膜编织布既可以有效阻隔地下水,防止溶于地下水中的盐分随毛细水的上升而上升,叉可以与沙基顶铺设的土工布搭接,使风积沙、淋膜编织布与土工布组合结构路基形成一个完整的防水层,增强路面各结构层及沙基的稳定性和沙基整体性;利用土工布较高的纵向梯形撕破强力和顶破强力防止路面结构层的翻砂现象,确保路面结构的整体稳定性,有利于路面垫层的施工。
由于风积沙泥土含量很小、颗料成分主要由细沙组成、粗砂和粉砂的含量都很低而且粒径比较集中,颗粒强度和空隙率较大,当有盐渍水侵蚀时不会出现严重的翻浆、弹簧等现象,水稳性能好;当有盐渍水蒸发或流失后,吸附于风积沙颗粒表面的盐分干燥后会膨胀,但其膨胀的体积小于风积沙颗粒问的孔隙,故虽有盐胀过程产生但不会造成风积沙颗粒问出现较大的相对位移,从而不会对路基整体产生盐涨危害。我们设置风积沙路基的主要目的就在于充分利用风积沙良好的透水性、水稳性、较高的强度以及良好的抗盐涨性,来防止由于淋膜编织布破损、地表水下渗或地下水水位迅猛上升等环境原因,使盐渍水上升造成对路基和路面的危害。
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5、风积沙、淋膜编织布与土工布组合结构路基施工技术
5.1 风积沙筛分与标准击实试验
1)风积沙筛分试验:通过在风积沙料场取样进行筛分试验发现(筛分试验结果见表4):风积沙的颗料成分主要由细沙组成而且粒径比较集中。粗砂和粉砂的含量都很低。风积沙的颗料的组成结构确保了风积沙颗粒间的孔隙能满足路基必须具有的良好透水性、水稳性、较高强度的要求,完全可以防止由于淋膜编织布破损或地下水水位迅猛上升、地表水下渗等原因使盐渍水进人造成对路基和路面的危害。
2)风积沙路基标准击实试验:按交通部《公路土工试验规程》标准要求进行风积沙路基标准击实试验,采用小击实筒、分5层击实、每层击27次,发现风积沙在击实时很容易因振动而松动、无法成型并愈击愈松;在进行多次的平行试验时,击实试验结果的离散性较大。为得到稳定有效的击实数据(最大干密度),防止击实中沙的松散,我们加工制作了将导向棒和击实锤连成整体的击实板,由此很好的保证了击实数据的稳定可靠性(风积沙千密度试验结果见表5)。
5.2 清表及铺设淋膜编织布
沙基施工前必须进行彻底清表,清除原地面上的红柳、芦苇等植被,挖除草根和树根;推除表层的盐碱壳及40em左右厚度的粉质淤积土;因为表层的盐碱壳和粉质淤积土遇水湿陷性强、路用性能差而且强度低。为阻挡毛细水上升而发生盐涨和冻涨,推除表层的盐碱壳及40cm左右厚度的粉质淤积土后,用推土机粗平并稳压、平地机精平,然后,在路床上铺设淋膜编织布一道,其上填筑50cm厚风积沙作为路基。
淋膜编织布的接缝须采用烫接缝,以确保接缝处不会出现水分渗透现象;淋膜编织布的铺设须平展,并用风积沙沙条和小沙堆均匀堆放予以稳压;淋膜编织布的宽度每侧应宽出风积沙填筑