凍土地區(qū)公路路基填料的易溶鹽試驗(yàn)研究

石 占 川

(蘭州交通大學(xué)土木工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730070)

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·道路·鐵路·

凍土地區(qū)公路路基填料的易溶鹽試驗(yàn)研究

石 占 川

(蘭州交通大學(xué)土木工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730070)

通過對凍土地區(qū)公路路基填料采樣及室內(nèi)試驗(yàn)，并結(jié)合工作經(jīng)驗(yàn)，確定了已有公路路基填料中易溶鹽含量及該地區(qū)路基的破壞情況，提出了減少易溶鹽工程腐蝕的措施，為其他的工程提供參考。

凍土地區(qū)，路基，填料，易溶鹽

0 引言

青藏高原地區(qū)海拔高,是我國主要的多年凍土地區(qū)之一，隨著中國公路事業(yè)的發(fā)展，在該地區(qū)已經(jīng)修建了青藏公路、新藏公路、川藏公路、滇藏公路等許多公路。但是隨著運(yùn)營時(shí)間的延續(xù)，陸續(xù)出現(xiàn)了一些路基病害[1]。主要是路面波浪起伏和路基沉陷變形，甚至還出現(xiàn)了路面縱向裂縫,影響行車車速和行車安全。當(dāng)然這與路基的損害密不可分，同時(shí)與汽車超載超速及氣候的變暖也有一定的關(guān)系。該地區(qū)不僅是多年凍土地區(qū)，而且還分布著大面積的鹽漬土[2]，當(dāng)其含量達(dá)到某種程度時(shí)(0.3%)會(huì)對工程建筑物造成溶陷、鹽脹、翻漿和腐蝕等病害，這更加劇了對路基的凍脹、鹽脹危害，嚴(yán)重影響了行車安全。這給該地區(qū)的路基造成很大的影響，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)每年引起的直接經(jīng)濟(jì)損失費(fèi)高達(dá)上億元。因此有必要對公路路基填料的易溶鹽進(jìn)行研究。

公路路基的填料在規(guī)范中要求挖取方便[3]，壓實(shí)容易，強(qiáng)度高，水穩(wěn)定性好。其中強(qiáng)度要求是按CBR值確定，應(yīng)通過取土試驗(yàn)確定填料最小強(qiáng)度和最大粒徑。試驗(yàn)研究證明[4，5]，凍害的主要原因是換填材料中，易凍脹的粉性、粘性顆粒含量過多，換填工藝不合理，換填深度不夠，填料的壓實(shí)度達(dá)不到要求，排水設(shè)施達(dá)不到排水的效果，這些都是導(dǎo)致路基凍脹病害多的原因。水分是影響凍脹力的主要因素，但純凈的粗顆粒土，盡管處在不充分飽水條件下，也幾乎不產(chǎn)生凍脹現(xiàn)象。因此有必要控制填料的含鹽量。

1 試驗(yàn)原理

易溶鹽總量測定采用烘干法[7]，鉀離子和鈉離子的測定是用分光光度計(jì)法，鈣離子的測定是用EDTA滴定的方法滴定時(shí)用鈣紅指示劑指示終點(diǎn)，鎂離子的測定也是用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定的方法，但滴定時(shí)以鉻黑T等作為指示劑，氯根的測定采用硝酸根滴定法。硫酸根的測定采用EDTA絡(luò)合滴定法和比濁法測定。此外進(jìn)行了各組填料的顆粒分析試驗(yàn)。

2 試驗(yàn)結(jié)果

表1 易溶鹽試驗(yàn)結(jié)果

表2 易溶鹽總量和pH值

2)顆粒分析試驗(yàn)嚴(yán)格《土工試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》中的顆粒分析試驗(yàn)規(guī)程進(jìn)行試驗(yàn)，如表3所示。

表3 顆粒分析試驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié)果分析

規(guī)范中規(guī)定當(dāng)土層含鹽總量在0.3%～1.5%為弱鹽漬土，從表1～表3可知各組實(shí)驗(yàn)的易溶鹽總量均控制在0.3%以內(nèi)，說明該地區(qū)路基的易溶鹽含量相對穩(wěn)定，工程措施較為完善。凍脹試驗(yàn)表明1組填料的凍脹率最大，封閉系統(tǒng)可達(dá)2.1%，其他填料都在1%附近，對公路路基的影響甚微。但是2組填料級配不良，可換填改良，做好工程防排水和保溫措施。

4 結(jié)語

多年凍土地區(qū)已運(yùn)營公路的損壞一直是人們關(guān)心的對象，填料的選擇更是重中之重。在凍深范圍內(nèi)最好選取A，B類填料。使用石灰、水泥及粉煤灰等穩(wěn)定劑改善路基土是解決凍脹的有效方法。在凍土區(qū)設(shè)置路基防凍層，路基防凍層應(yīng)用細(xì)粒含量小于5%的砂類和細(xì)粒含量小于15%的礫類、碎石類不凍脹土填筑，防凍層的厚度根據(jù)路基的標(biāo)準(zhǔn)凍深。路基填料應(yīng)該嚴(yán)格控制其含水量和含鹽量，此外還要考慮凍結(jié)層上水的發(fā)育情況及填料的凍脹敏感性。多年凍土地區(qū)路基施工，嚴(yán)格控制填料的含水量、材質(zhì)和壓實(shí)度，用粘性材料時(shí)要控制材料是否呈融化狀態(tài)。各種凍土地段采取保凍原則施工，盡量采用路堤形式。當(dāng)然路基的病害是工程活動(dòng)與自然條件共同作用的結(jié)果。

[1] 竇明建，胡長順.青藏公路多年凍土段路基病害分布規(guī)律[J].冰川凍土,2002,12(6)：780-784.

[2] 呂晶晶.凍結(jié)鹽漬土力學(xué)性能試驗(yàn)及其本構(gòu)模型的研究[D].合肥：安徽理工大學(xué)碩士學(xué)位論文,2014.

[3] JTG D30—2004，公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[4] 劉 華，牛富俊.季節(jié)性凍土區(qū)高速鐵路路基填料及防凍層設(shè)置研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2011,12(30)：2549-2557.

[5] 朱東鵬,汪雙杰.青藏高原多年凍土區(qū)高等級公路路面結(jié)構(gòu)溫度場研究[J].公路交通學(xué)報(bào),2013,8(30)：29-36.

[6] GB/T 20123—1999,土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)[S].

[7] 呂志玲.易溶鹽試驗(yàn)原理及結(jié)果分析[J].山西建筑，2012,38(15)：65-66.

Experimental study on the lyotropic salt of highway subgrade filling material in frozen soil region

Shi Zhanchuan

(CollegeofCivilandArchitecture,LanzhouJiaotongUniversity,Lanzhou730070,China)

Through sampling, laboratory test of highway subgrade filling, combined with engineering experience, check the content of lyotropic salts in the subgrade of filling material and the destroy of subgrade in this area, put forward engineering measures which can reduce the lyotropic salt corrosion, provide reference for post-construction.

frozen soil region, subgrade， filling material， lyotropic salt

1009-6825(2016)31-0153-02

2016-08-28

石占川(1994- )，男，在讀碩士

TU411

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