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1、风积沙在新疆公路盐胀病害防治中的应用郑育新（新疆建设职业技术学院，乌鲁木齐，830054）摘要：本文结合我区的实际特点，在对我区公路冻胀和盐胀病害机理、病害原因分析的基础上，利用风积沙防治公路冻胀和盐胀病害，总结出了一些较有价值的结论。关键词：风积沙；盐胀；病害防治；应用Subgrade resist deformation grouting plan in goaf of coal fieldZheng Yu-xin(Xinjiang Vocational and Technical College of Construction, Xinjinag Urumqi 830054 ）ABSTR
2、ACT:in order to assure the globality、the stability and ability of anti-deformation for basement in goaf,angarrangements for grouting hole、sequence for grouting、control parameter for grouting and finish standard for grouting and examination method for grouting effect is ascertain by grouting technolo
3、gy study for goaf of coal field, specialized introduce construction technology of ascending stage grouting and non-circulation grouting, advice grouting construction in subgrade resist deformation grouting plan in goaf of coal field. KEY WORDS：curtain grouting ; consolidation grouting; grouting pres
4、sure；water testing0 引言土壤盐渍化是新疆引起公路破坏的主要原因,对公路工程建设的危害性很大,危害主要有两种:盐胀与盐溶蚀,其中公路盐胀病害较为严重。盐渍土地区路基土体，随着气温的年周期性变化，引起土体中水分、盐分的不断迁移以及硫酸钠的结晶和溶解，并且由于“盐随水走”，加剧了硫酸钠的结晶与溶解过程，进而导致硫酸盐渍土地区路基土体体积的膨胀和收缩，如此反复胀缩，严重破坏了土体的工程性质。同时，上覆荷载的存在，抑制了盐胀的产生。因此，盐渍土的盐胀，是水、盐、热、力四场综合作用的结果。盐胀主要随温度变化而发生体积变化,引起地表松胀,导致公路路基、路面变形破坏。盐胀使新疆公路路面每年
5、都随季节产生不同程度的破坏,造成很大的经济浪费。1盐胀影响因素盐胀量大小的影响因素有：硫酸钠的含量、含水量、初始干实度、温度、氯化钠的含量、土的成份、上覆荷载等。1.1硫酸钠含量 一般认为：硫酸钠含量达到0.5%时，土体开始膨胀，则此值为起胀含盐量临界值。硫酸钠含量在1%-4%的盐土盐胀递增速度较快，硫酸钠含量越高最终的盐胀量越大。盐胀率（%）与硫酸钠含量Z（%），有指数关系：=a+blnz。当然盐胀率除了与Na2SO4的含量还与别的影响因素有关。总之，当Na2SO4含量1%时，盐胀率小于1%；当Na2SO4含量2%时，盐胀率随Na2SO4含量的增大而迅速增大；当Na2SO4含量超过了土中水所
6、能溶解的数量时，含盐量再继续增加，盐胀率亦不再增加，除非有新的水源补给。由于垦区公路大多是在原先垦区田间道路上改建而成，对于田地基本上经过了改良处理，而对于道路未进行此项工作，导致路基含盐量普遍较大，在以后的公路改建中由于受到投资造价的限制，基本上也未对原路基进行很好的处理，致使路基含盐量普遍超标，因此在垦区公路中如前面所述硫酸盐盐渍占到了77%，为垦区公路盐胀病害提供了条件依据。1.2含水量 起胀含水量与土质有关。起胀含水量应略大于土中不溶解盐的含水量，后者约为土中强结合水的0.9-0.95倍。一般而言，当含水量6%时，无论Na2SO4含量多少，盐胀率均小于1%（此可为工程所用）；当含水量6
7、%时，盐胀率随含水量的增加而迅速增大，但有一峰值，超过此值后，含水量继续增加盐胀率反而减少；盐胀率峰值出现在最佳含水量（重型击实标准）与塑限之间，含盐量少时接近前者，多时接近后者。由于垦区部分道路与渠道伴行或林带灌水为路基提供了较充分的水源补给，而垦区道路受到投资的限制等级较低、路基高度一般较小，因此毛细水上升过程中将部分底部的盐份带到了路基顶部，从而增大了路基的盐份含量，为路基盐胀创造了条件。 1.3初始干容重 一般而言，随着初始干密度增大，盐胀率逐渐减小，但当超过了一定界限后，盐胀率又随初始干密度的增加而增大。但盐胀有累加性，目前施工均是按照交通部有关规范执行，压实度均要满足验评标准要求，
8、故初始干容重对防治盐胀病害意义不大。1.4NaCl含量NaCl对盐胀的影响是复杂的、多方面的，该因素只能抑制部分盐胀而不能防止和消除盐胀，且NaCl容易随水迁移流失，故工程意义不太大。1.5温度起胀温度与Na2SO4含量有关，也与含水量和NaCl含量有关。室内试验多数在25左右起胀，Na2SO4含量大时起胀温度会提高，Na2SO4含量小则会降低，Na2SO4含量小而含水量又大时则可降低更多。盐胀剧烈增长的温度区间主要与孔隙溶液中Na2SO4浓度有关。浓度增大时，盐胀的温度区间扩大、起胀温度升高；浓度减小时，则正好相反。降温速率对盐胀有显著影响，类似于冻结速率对冻胀的影响。盐胀率与降温速率成幂函
9、数关系，即盐胀率随降温速率的减少以幂函数增大。降温速率对盐胀率的影响还与土的密度和Na2SO4含量有关。在含盐量1%时，降温速率变化对盐胀率几乎没有影响，只当含盐量2%时，降温速率变化对盐胀率才有显著影响，而且随着含盐量的增大影响越来越大；采用轻型标准击实的土比采用重型标准击实的土对降温速度变化要更敏感。在多次冻融循环作用下盐胀具有累加性。循环次数与累加盐胀率的关系近似二次抛物线。临近土体结构彻底破坏前累加的盐胀总量达到最大值，以后反倒有所减小。土体盐胀累加至最大所需冻融循环次数与外荷载有很大关系，外荷载越大所需次数越多，在无荷载或荷载很轻的情况下通常只需67次。显然，一般建筑物在确定容许含盐
10、量时都应该考虑盐胀的累加性。垦区温度差较大，一般在夏季日温差可以达到2530左右，春秋两季时间虽然持续较短，但温差相对于夏季更大，这样盐胀产生的频率增大，盐胀的累加程度大大提高，盐份向表面移动，虽这些移动幅度较小，累加性却不容忽视；夏季地面蒸发强烈，毛细作用强烈，盐分向地表迁移，此时土中的含盐量显著增加，这些普遍现象可以通过各盐渍土路段附近地表呈一片白色的盐渍化表观可知。漫长冬季温差一般在1520左右，但是持续的低温使得路基中水分在温度梯度的作用下逐渐向路基顶部移动，并在合适的温度以及含水量条件下产生盐胀和冻胀的结合病害；春融季节温度升高，土中含水量增加，盐分溶解下渗，表层含盐量相对减少，路基
11、逐渐恢复原状。 1.6上覆荷载和路面结构有关资料表明，上覆荷载和路面结构对盐胀如同冻胀一样具有较强的抑制作用，随着荷载的增加盐胀率急剧降低，二者的关系曲线可用指数函数表示。当上覆荷载超过88kPa时，盐胀率渐趋于零。但是垦区公路的路面结构层厚度较薄，一般在3848cm，其对盐胀的抑制作用是有限的，但随着盐胀的累加，其上部荷载对盐胀的抑制作用就相对较小。综上所述：就垦区公路而言外界温度是无法控制的，因此含盐量尤其是硫酸钠的含量对盐胀量影响量最大，其次是含水量，再次是密实度等因素，而氯盐含量对盐胀有一定的抑制作用，但是当其含量较大时，会引起路基翻浆、地基承载力下降等病害。路面结构和上覆荷载对于盐胀
12、也有一定的抑制作用，但是要受到投资的限制，因此在进行垦区道路盐胀病害防治中应综合考虑，采取行之有效的防治措施。2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。2.1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1.0m1.2m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+0
13、00K11+800段以及K13+000K13+500膜上没有填筑风积沙，而是从路旁土甩方填筑，K21+800K22+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+000K41+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（0.5m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+000K11+800，K13+000K13+5
14、00）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的防止次生盐渍化的可能。但同时也阻止了其上部水份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0.8m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
15、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份蒸发的作用，如此盐胀年年重复、累积，使得路面逐年破坏。2.2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3cm沥青表处，1020cm级配砂砾，路基宽度10m，路基高度在2m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
16、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，进行人工开挖坑槽发现是Na2SO4所致。因此以K75+000K79+500为试验段进行防治试验，该段路基平均高出地面约2m，其一侧10m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1m1.5m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0.65m。试验段实施方案：挖弃原路面下1.0m1.2m的旧路基，先换填0.6m0.8m的风积沙，分23层碾压密实，其上部填筑40cm砂砾结构层并压实，再作3.5cm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
