为解决土基盐胀、除冰液的腐蚀严重破坏了机场道面结构,通过试验研究了含盐量、从理论上分析了压实度对盐胀的影响除冰液对路面结构的腐蚀机理,并结合工程实践提出了针对性的预防措施,有效提高了路面混凝土的耐久性。总结的经验可供类似工程借鉴。
在乌鲁木齐机场改扩建工程中,飞行区土方填筑是国内最大的高填机场工程之一,地形陡峭,南高北低;最大填筑高度60m,平均填筑高度近40m,土方量约1.86亿m3,主要靠借土石方;土壤物质主要是戈壁物质,主要是圆砾。填料的性能是影响工程质量的关键因素之一。而戈壁料往往掺有盐渍土,容易产生高含量“盐胀现象,即地面“翻碱”,会造成跑道损坏,从而影响机场运行安全,必须采取措施避免盐胀损坏。同时,由于冬天寒冷、冰雪期长,需要喷洒除冰液,保证机场正常运行、融雪剂,但含盐量会腐蚀水泥混凝土路面,因此应采取防腐措施,提高混凝土路面的耐久性。
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土基盐胀病害
1.1盐胀的成因及破坏形式盐渍土地基的盐胀一般可分为两种,即结晶膨胀和非结晶膨胀。结晶膨胀是指盐渍土在气温下降或失水后,溶解在土壤孔隙中的盐分浓缩结晶而引起的体积膨胀,典型的例子是硫酸盐盐渍土;无定形膨胀是指盐渍土中存在大量吸附的阳离子,具有较强的亲水性,遇水后迅速与胶粒相互作用,在胶粒和粘粒周围形成稳定的结合水膜,从而降低颗粒间的内聚力,引起土壤膨胀碳酸盐盐渍土就是一个典型的例子。盐胀对路面的破坏形式主要是鼓包、不均匀变形、平整度不良。同时,由于盐胀的反复作用,会导致土、基础结构被破坏,整体强度和稳定性降低,导致不均匀沉降和路面破损。
1.2盐胀的影响因素分析
1.2.1土基填料的土壤分类分析基础:一般以主成分颗粒组定义,主成分颗粒组比例控制在50%以上是根据含盐量百分比对特殊土壤中的盐渍土进行分类。土基填料从料源取样,挖5口2 ~ 3m深的深井,在探井取6个样品进行颗粒分析。经颗粒分析:2mm颗粒超过总重量70%,为粗粒土;不均匀系数Cu为29.81,曲率系数Cc为1.92,级配良好。15份可溶性盐分析样品:填料中含盐量主要是硫酸钠,含盐量为0.2%
1.2.2盐胀影响因素分析土基场地位于乌鲁木齐河与头屯河冲洪积倾斜平原的重叠部分地下水类型为松散岩类孔隙水,潜水含水层结构单一,含水层岩性为砾石砾石。50m勘探深度内未发现地下水。根据周边水文观测井资料,地下水位为80 ~ 120 m,不考虑地下水引起的盐分迁移。土壤盐分的存在迁移和积累是造成盐胀的物质条件,水汽在低温作用下蒸发、雨水环境中的盐水运动是促进盐分迁移和积累的基本条件。因此,主要研究和分析土基填土的含盐量、压实度对盐胀的影响低温下通道区土基盐水的梯度迁移和土壤表层雨水引起的盐水迁移。
1.2.3含盐量对盐胀的影响配制不同含量的硫酸钠溶液,将土柱样品最佳含水量的溶液加入到配制好的级配配料中,密封24小时,然后用直径为15cm的压机成型、高30cm的土柱试件共11组,每组3个试件。试样的含盐量分别为0、1%2%3%4%5%6%7%8%9%1.,将制备好的试件放置24小时,然后移入冰箱,在5℃的低温下进行膨胀试验测试结果如表1所示。
结果表明,硫酸根含量为0.3%在之内,土基的膨胀很小,一旦超过这个标准,膨胀就会迅速增加。
1.2.4压实度对盐胀的影响直径15厘米、高30cm的土柱试件共6组,每组3个,试件含盐量为0.3%每组试件的压实度控制在83%84%85%86%87%88%,将准备好的产品放置24小时,然后移入冰箱进行5℃的低温膨胀试验测试结果如表2所示。
试件土样为粗粒土,压实度用固体体积比表示。结果表明,地基的膨胀量随着固体体积比的增大而线性减小,当固体体积比小于85时%当固体体积比大于85时%时,盐胀量较小。
1.2.5低温对土壤中盐胀的影响是水汽从温暖的地方向寒冷的地方移动夏夜和冬季,下层土壤温度高,表层土壤温度低水汽从下层向上层移动,导致土壤中的盐分向土基顶部堆积,导致含量超标,增加了盐胀破坏的风险。
1.2.6降雨对土壤表层区域盐胀的影响土壤中自由水运动的方向是从高土壤水势到低土壤水势。在降雨期或冰雪融化期,土壤表面区域的含水量会急剧增加土壤水势的增加会导致水不断从土壤表层流向沟道区,从而导致沟道区土壤含盐量增加,增加盐胀破坏的风险。
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土地基盐胀的预防措施
2.1含盐量控制
2.1.1含盐量控制填料的含盐量检测值不应大于0.3%,原则上应在料源或料场堆放处进行,以协调土方调配,避免回填后发现含盐量不合格而进行二次处理。料源含盐量为10000m3/点,并保证每个车场至少3点。实践证明:料源合格,但回填后可溶性盐含量超标。为加强对土基含盐量的控制,路面区工作面卸载后可压至6000m2/抽样检查的抽查频率。如果发现检测点含盐量超标,在超盐点附近,(以超盐点为中心,对角取两个相邻的小料堆)应进行复检,如果复检合格,则仅处理过盐点(净空10m×10m区域)土基回填后,每2000m2完工面检测一次含盐量如果过盐点不合格,则按每个点代表2000m2进行开挖。
2.1.盐障设置在低温条件下,由于水汽扩散导致盐分在土基顶部聚集,是导致盐胀造成路面损坏的重要因素之一通过设置盐屏障,(复合土工布3cm厚细砂保护层50cm厚级配碎石)防止盐在土基顶部高应力区积聚,有效控制盐胀变形。在土基和水稳基层之间设置盐障(图1)它不仅能阻挡盐分向上迁移和积累,还能提高地基的整体强度,削弱或控制土地基的不均匀变形。隔离层还可以作为缓冲层,缓冲下卧土的盐胀变形,而不破坏结构表面的光滑度。
2.2压实度控制
2.2.安装数字监控安装数字监控系统可以在施工过程中采集每层填料的摊铺厚度、压路机碾压遍数、对比试验段总结的数据,施工过程参数如压路机的行驶速度,如果施工参数不达标会给出报警信息,在施工区域显示红色施工参数达标则显示绿色,以此为标准作为申请验收的前提条件。通过数字化监控系统,可以保证施工过程参数达标,保证施工过程的质量控制,从而有效保证填料的压实度。
2.2.2强夯加固强夯使土颗粒处于更紧密的状态,降低了其渗透性,从而减少了盐水的迁移。分层碾压技术回填应在达到路基顶面以下3m和路基顶面标高时进行一次回填。点击捣固能量为1000kN·m,捣固点布置形式是d/4圈,单按3 ~ 5次。
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