新疆特殊地区公路设计与施工案例

2023-08-30 理论教育版权反馈

【摘要】：风积沙防治公路盐胀病害的工程实例盐胀病害在新疆公路中较为普遍，为此对公路盐胀病害的治理措施和盐胀控制效果进行了路况调查，现将各调查路段进行说明。这一含水量足以使膜上含一定量的 Na2SO4 盐渍土发生胀裂的路面破坏，而且由于施工中的错误，恰好形成了上下路段的对比，两段未填风积沙的路段，恰好一前一后将填筑风积沙的路段夹到了中间。玉阿公路充分证明了这一点。

风积沙防治公路盐胀病害的工程实例

盐胀病害在新疆公路中较为普遍，为此对公路盐胀病害的治理措施和盐胀控制效果进行了路况调查，现将各调查路段进行说明。

1.风积砂在阿塔公路中的应用

阿塔公路起点为阿克苏市终点为阿拉尔市。该公路等级为二级路。公路位于阿克苏河流域冲积细土平原中下游，基本走向与塔河平行，部分路段穿越盐碱沼泽区，因此设计上有土工膜布铺设。工程自起点穿越盐碱沼泽区，原设计在路面下 1.0～1.2 m 处铺设一道土工膜布，其上填筑风积沙，分层压实至底基层底面。但施工中由于多种原因从 K10＋000～K11＋800 段以及 K13＋000～K13＋500 膜上没有填筑风积沙，而是从路旁土甩方填筑，K21＋800～K22＋800 段按设计施工。完工后的第一个秋冬季，便在没填风积沙路段出现了路面纵向裂缝。经过这四年的运行裂缝年年秋季发生，并随时间裂缝加宽，裂缝范围加大，入春后回落，入夏后大部分恢复，但裂缝及其周边沥青面层松弛、脱落，逐年加重，而填筑风积沙段完好无损。在 K32＋000～K41＋000段也完全用风积沙填筑路床，目前通过四年的运行凡在结构层下填有风积沙（0.5 m 以上的厚度）的路段，均无路面破坏，而未填风积沙的路段或多或少都有路面损坏。

两段（K10＋000～K11＋800，K13＋000～K13＋500）未填筑风积沙铺设了土工膜布的路段，虽然膜布防止了其下部的水分上升，保证了其上部的路面在干燥和潮湿状态下运行，对其上部的路基起到了很好地防止次生盐渍化的可能。但同时也阻止了其上部水分的散失和盐分的下排，其上部在施工中的最佳碾压含水量（14% 左右）可较长时间保持在较高含水量的水平，从现场取样（2002 年秋季），其路肩下 0.8 m 的含水量在 10%～12% 之间。这一含水量足以使膜上含一定量的 Na2SO4 盐渍土发生胀裂的路面破坏，而且由于施工中的错误，恰好形成了上下路段的对比，两段未填风积沙的路段，恰好一前一后将填筑风积沙的路段夹到了中间。如此路面反映出的差异，应该归结为土工膜上的填料不同所致，路段胀裂的时间以及当时的温度又说明这不可能是由于冻胀原因，而膜的存在使得膜上土只能靠蒸发才能减少其中的含水量，而沥青面层的存在又起到了阻碍其水分蒸发的作用，如此盐胀年年重复、累积，使得路面逐年破坏。

2.风积砂在巴莎公路中的应用

S215线巴楚—莎车公路，大部分路段路基两侧为林带与农田，个别段落为盐碱荒滩，老路路面结构为 3 cm 沥青表处，10～20 cm 级配沙砾，路基宽度 10 m，路基高度在 2 m 左右，路基普遍采用就地盐渍土或粉土填筑。老路病害路段基本分布在盐碱荒滩、地下水位高的路段，病害表现为路基不均匀沉陷、翻浆、盐胀、路面网裂、老化剥落严重。沿线地表土大多属硫酸盐类盐渍土，局部硫酸盐含量较高，属强盐渍土，部分路段路基两侧因季节不同偶有积水。多处路段盐胀病害久治不愈，经现场调研发现公路路面自11月中旬发生了隆胀，持续到次年2月，而隆胀始发期的气温和地温均大于 0 °C，进行人工开挖坑槽发现是 Na2SO4 所致。因此以 K75＋000～K79＋500为试验段进行防治试验，该段路基平均高出地面约 2 m，其一侧 10 m远为与公路并行的干渠（无防渗的老渠），渠身上缘几近与公路路面同高程，渠路之间为一取土沟槽，深度 1～1.5 m 不等。另一侧为一洼地，未建立排水系统，春灌或大雨过后，有地下水出露现象，试验段区域最大标准冻深为 0.65 m。试验段实施方案：挖弃原路面下 1.0～1.2 m 的旧路基，先换填 0.6～0.8 m 的风积沙，分2～3层碾压密实，其上部填筑40 cm沙砾结构层并压实，再作3.5 cm沥青面层。试验段至2010年（已有四年）运行品质良好，达到了治理盐胀的预期效果。

3.风积沙用于公路盐胀病害防治的可行性分析

1）盐分含量

风积沙的化学组成以SiO2（70% 左右）、Al2O3（10% 左右）为主，MgO、CaO、K2O、Na2O、Te2O3 等的含量较少；且不含引起公路冻胀和翻浆的硫酸盐和氯盐成分，属于非盐胀性土，并且在新疆中多用风积沙进行盐渍土土壤改良，效果很好。另外风积沙与粉土、黄土相比，由于 SiO2含量较多，其颗粒的硬度和强度均较大，可作路基填料，适合于治理盐胀。玉阿公路充分证明了这一点。

2）颗粒组成

风积沙的颗粒组成相对于粉土、黏土较粗，粉黏粒含量较小，特别是 SP、SF 类风积沙更是如此。由于风积沙颗粒较粗，相对比表面积小于一般路基填土，颗粒之间的结合水相对较少，毛细水上升高度也较小，使得风积沙路基中底部盐分通过温度梯度上升到路面的速度慢，起到隔断层的作用，从而使得路基土次生盐渍化的程度减小。

3）强　度

在风积沙工程特性和其在冻胀病害防治中应用中已经论述，风积沙具有良好的水稳性和较高的强度，风积沙用于盐胀路基中可以增强路基的强度，起到抑制盐胀的作用。

4）路面结构层

风积沙良好的水稳性，在压实状况下也有良好的稳定性，并且其较小的毛细水上升高度、较好的抗冻性能和较大的强度（回弹模量值和CBR值）又起到了垫层的功能——也就是说采用风积沙层处理盐胀问题，相当于增加了路面结构层，增强了路面结构的强度和增加了盐渍土顶部的路面结构覆盖，从而达到抑制盐胀的作用。

3.使用效果

风积沙在新疆内分布较为广泛，并且是新疆环境治理的顽症之一，利用风积沙筑路防治路基盐胀，可以达到治理环境的目的。并且风积沙运距较近，利用本文的技术可以防治路面结构层砂石料的嵌入而节省了土工布或沙砾石封层，又在防治盐胀中取消土工布的隔水层，从而有效地降低了筑路成本，使其在低等级、低造价公路应用有了较为广阔的条件。

新疆特殊地区公路设计与施工案例

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