盐渍土机场地基处理研究

盐渍土机场地基处理研究

吴爱红

(空军工程大学工程学院机场工程系 陕西西安 710038)

摘 要 概述盐渍土的工程危害,得出道面下水盐运动所导致的盐分、水分迁移是造成盐渍土地区机场的迅速破坏的原因,并对盐渍土地区机场与公路差异进行了比较,在总结目前常用的处理方法的基础上,结合机场特殊性探讨了适合机场的处理办法。

关键词 机场盐渍土 地基处理 水盐运动

中图分类号 TU448 文献标识码 A 文章编号 10094539(2008)01006003

Study on Saline Soil G round Treat m ent in A irport Engineering

W u A i ho ng

(A irport Engi n eeri ng Dep art m en t,A ir Force Eng i neeri ng Un i versity,X i an710038,Ch i na)

Abstrac t T his paper gene ra lizes t he eng i neering ha r m s o f sa line so i,l and fi nds tha tw ater and salt m igrati on,wh i ch is l ed by wa ter and salt movem ent unde r t he road surface,is the reason fo r fast w reck of sa li ne so il area s a irpo rt.A co m parison bet w een h i ghway and a irport i n sa line so il area i nd i cates the great d ifferences be t w een high w ay and a irpo rt eng i neeri ng; therefo re,g round treat m ent m ethods are also different.Based on an ove rv i ew o f present ground treat ment me t hods and con-s i deri ng t he a irport s specia lty,t he paper also d i scusses mo re s u itable ground treat m ent m ethods for a i rpo rt eng i neeri ng. K ey word s a i rpo rt sa line so i;l ground trea t m ent;w ater-sa lt movem ent

1 引言

盐渍土指地表以下1m土中易溶盐含量大于0.3%,并具有溶陷、盐胀、腐蚀等工程特性的土。我国从上世纪60年代起已注意到盐渍土的一些特点及其对工程的影响,大量试验研究和工程实践始于70年代,公路、铁路进行了许多有益的探索,积累了很多经验。目前盐渍土地基处理的方法很多,机场工程中大多是借鉴公路、铁路的经验和规范,而实际上两者有很大不同,不能完全照搬相关的规范,因此研究更合适机场特殊性的地基处理方法显得非常必要。

2 盐渍土工程危害

2.1 盐胀松胀

硫酸盐渍土盐胀作用强烈。温度降低时,引起较深部分土层中硫酸盐吸水结晶,体积增大3倍多,即为硫酸盐渍土的盐胀性。冬季土基内的盐胀,可导致道面不平、鼓胀、开裂,是盐渍地区路基最突出的病害。温度升高时结晶又溶解于溶液中,体积缩小。路基边坡及路肩表层在昼夜温度变化所引起的盐胀反复作用下,致使原有土体结构破坏而疏松、多孔、易遭风蚀,此即为硫酸盐渍土的松胀性。

2.2 冻胀翻浆

盐渍土路堤在冬季受到冰结作用时,地下水通过其毛细管作用而上升,在临界冻结深度聚冰层附近发生水分聚集。聚集的水分不断结冰,聚冰层附近溶液浓度增大,溶质差导致水分继续聚集,冰晶不断增大而发生冻胀。

盐渍土冻胀翻浆发生的过程是,初始含盐量少,少于临界含盐量则加剧冻胀,冻胀则加剧积盐,盐分积累到临界含盐量时抑制冻胀;积盐后盐分结晶发生盐胀,春季升温盐分脱水则加剧冻融,冻融造成爆发式积盐,也造成严重翻浆。

收稿日期:20070623;修回日期:20070928

2.3 潜蚀溶陷

发生潜蚀溶陷主要是氯盐渍土,其次是硫酸盐渍土。盐渍土路基受潜水入侵、雨水下渗,浸水后土中部分或全部盐结晶溶解,导致土体结构破坏,孔隙减小,产生一部分溶陷,当土中的盐分和部分土颗粒因水的渗流被带走,会产生更大的溶陷变形,造成路基变松,形成雨沟、洞穴,甚至湿陷、坍陷等。另外盐分随着雨水下渗而下移,使土体由盐土变为碱土,增加土的膨胀性和不透水性,从而降低路基的稳定性。徐攸在等对青海戈壁盐渍土、粗砂盐渍土、粉细砂盐渍土进行了溶陷试验,试验结果如图1所示。在浸水条件下,粗细砂、粉细砂盐渍土的溶陷变形量很大,远大于非盐

渍土变形量。

图1 浸水3d 后荷载-沉陷曲线

2.4 道面腐蚀

盐渍土对机场道面的腐蚀主要是化学腐蚀和物理腐蚀。地区地下水矿化度很高,化学腐蚀类型齐全,水盐热运动导致道面板下盐分积累,盐分通过混凝土空隙与之长期接触,在外部条件下,混凝土的部分组分被溶解,部分参与化学反应,生成体积膨胀难溶物,在混凝上内部形成内应力,损坏混凝上的结构。物理腐蚀主要体现在盐分在水的辅助作用下,

通过毛细现象进入混凝土内部毛细孔内部,水分干燥的大气环境中水分很快蒸发,造成混凝土孔隙内

盐分积累、结晶膨胀,从而与化学腐蚀产物一起同时在混凝土内部产生很大的结晶压力,使道面产生微裂缝等造成破坏。

3 盐渍土公路与机场差异

盐分、水分迁移是造成盐渍土地区公路、机场迅速破坏的原因,而公路与机场在使用要求不同,道面所处环境不同,水盐运动有所差异,从而处理方法也可有适应其特殊性的办法。

(1)使用要求

小盐胀与溶陷对公路影响不太大,尤其是局部范围内的盐胀与溶陷不会对公路造成危害,几米至几十米范围内处理起来也容易,而机场则不然。飞机对机场平整度的要求很高,较小盐胀与较少的溶陷,也会造成道面错台、断板等危害,几千米的跑道,任何小范围内的局部危害,都将严重影响飞行安全和机场道面的正常使用,从而对处理盐渍土地基提出了更高要求。

(2)道面所处环境

盐渍土地区公路设计与施工指南 5.33规定,盐渍土地区公路应尽量避免挖方,尤其是要避免路堑。当不得不出现路堑时,为了有利于排水,保持路基稳定,一般都应采用敞开式断面的矮路堤形式,路床要换填隔断层,而机场道面周围有土跑道和平地区,由于飞行安全的需要,道面区与土质区几乎是平齐的,仅相差几厘米,如图2所示。土质区的存在,对雨水下渗以及排水都有一定影响,对机场道面下

的水盐运动也非常不利。

图2 机场区域横断面

(3)水盐运动

公路路基下主要是垂直水盐热运动,机场区域不仅有垂直水盐热运动,也有水平水盐运动。平地区和土跑道的存在,虽然在一定程度上能减弱水分蒸发,在一定程度上抑制机场小区域的水盐运动,但对机场工程是不利的,这也是公路修筑路堤、避免路堑的原因。

在机场跑道、道肩、平地区和土跑道以及站坪等组成的区域,由于道面、压实土质区的覆盖作用,蒸发得到强烈抑制,削弱了水盐热运动。但是由于道面的覆盖抑制蒸发的作用比压实土基要明显,土质区水盐热运动较强,积盐程度较道面区要高,道面下有大量凝结水,比土质区湿润,从而造成盐分、水分在道面区与土质区之间水平迁移。