罗布泊岩盐土路基工法技术及应用

2018-01-28 08:14
中国公路 2018年7期
关键词:罗布泊卤水工法

新疆罗布泊是一个充满神秘的地区。省道235线罗布泊段位于特殊且复杂的岩盐土地质状况之上,施工受地质、环境、气候等因素的严重制约,为做好路基施工而采取了特殊的岩盐土施工工艺和筑路材料。本文就罗布泊地区岩盐土公路路基施工出现的问题作以技术管理及应用方面的探讨。

新疆省道235线位于罗布泊湖区干盐湖内,其中K320-K390段修建于2004年,2006年竣工通车;K390-K393段修建于2008年,2010年竣工通车,为平原微丘区三级公路,K320-K393段均采用盐岩路基修建。

项目自然区划为Ⅵ2区,夏热冬冷。竣工至今,在世界最大的单体硫酸钾生产企业——国投罗钾公司倒转盐卤原料洒漏、降雨和交通荷载的多种情况影响下,路基出现了盐蚀溶洞、盐泞及车辙等病害,尤其以K365-K390段(国投罗钾厂区与输卤泵站间)最为严重。库尔勒公路管理局阿尔金分局罗布泊公路养护站在日常养护过程中对路面盐蚀溶洞、沉陷(车辙)、盐泞进行了不间断地灌洞和修补处理。但随着格库铁路的修建,由哈密方向通往青海的运输建材超载车辆增多,同时近年来罗布泊地区降雨量也逐渐增多,导致现有公路路基技术状况逐年变差,严重影响行车舒适性和安全性。

路线背景

省道235线罗布泊段属新疆“十三五”时期打造的“第6纵”(阿勒泰至若羌段)通道的重要组成部分,起着连接连霍高速公路及国道315线两条关键通道的重要作用,对新疆经济尤其是南北疆经济的发展具有十分重要的作用。该项目列入2017年全疆大中修工程实施项目,由新疆一洲路桥有限责任公司中标,采取封闭既有路基路表盐蚀溶洞、消除沉陷、车辙、盐泞等,采用盐岩土加铺方案,延长路基使用寿命,满足车辆通行的基本要求。

病害分析

本次承建施工段落为K320-K393,全长73km。路段经过的罗布泊干盐湖区,地基为第四系盐湖相沉积物,沿线地表0.4m~0.6m为含结晶盐粒的盐壳,盐壳下面为0.2m~0.5m的结晶体,地基土质按含盐量分类为过盐渍土,按盐化学成分分类为亚氯盐渍土。地下水为晶间卤水,水位低于1m,地下水类型为Cl-—Na+型,呈碱性,总矿化度为341.7g/L~361.5g/L,分布于K347-K368路段两侧,气候干燥水源极度缺乏,无任何植被,环境相当恶劣。

进场后,参建各方现场取样的试验分析,沿线以钾盐、钠盐为主,不含铵类氯盐,属氯盐或亚氯盐过盐渍土。现有道路以盐岩路基做路面,遇下雨天气,路面湿滑,现有老路存在较多盐蚀溶洞、坑槽、网裂、车辙、盐泞等病害。

盐蚀溶洞、坑槽

路基顶面受降雨(淡水,含盐量降低)侵蚀发生盐蚀溶洞或坑槽的部位,采用粉末状盐岩或风积沙灌洞捣实后,灌注高浓度卤水,使之板结成整体后进行下一步路基填筑。

盐泞

K365-K390段存在严重的盐泞病害,对本段呈潮湿状态的盐泞填料进行清理整平并晾晒,使其达到板结状态,然后进行下一步路基填筑。同时在K381+000-100段按1:4比例掺配熟石灰粉设置试验路段,以观测该方法的实际效果,以便为今后解决盐泞病害提供数据支持。

岩盐土施工工法与施工质量控制

由于岩盐土路基的特殊情况,施工进场后查阅了很多国内外技术文献资料,重点参考2006年《哈密至若羌公路罗布泊段路基施工技术研究》课题中《哈密至若羌公路罗布泊段路基施工技术指南》的资料,经不断探索、试验、岩盐土施工工法的调整及优化,总结出岩盐土工法的稳定流程及技术参数。

岩盐土工法特点

岩盐材料的组成:岩盐中易溶盐含量大于40%,甚至达到70%,其余部分是细粒土,本地主要是亚氯盐渍土岩盐。

岩盐土的特点:干燥坚硬,强度高,潮湿软化,强度极低,水分蒸发即凝结成整体岩盐,强度又很快回升。

岩盐颗粒路基,在总矿化度大于300g/L饱和卤水的浸润下,用压路机充分碾压密实后,水分蒸发即板结成整体,在干燥状态下,强度很高,即凝结成半刚性路基。

适用范围

岩盐路基适用于氯盐或亚氯盐渍土岩盐材料丰富且年降雨量很少气候干燥无地表水的地区采用。同时岩盐材料的易溶盐总量不宜低于40%,且易溶盐中【CI-/SO42-】值在3.0以上。

工艺原理

利用岩盐的物理化学的特性,用挖掘机挖取厚度在地表60cm以上难度大,以下岩盐层较容易,在干燥状态下,用振动碾的振捣能力,将粒径在30cm~40cm大块岩盐破碎成小块岩盐,对破碎细小颗粒较困难采取控制卤水用量不超过最佳含水量的2%,最终形成岩盐土路基结晶强度。

施工工法要点

第一,试验确定取土料场和卤水料场,卤水矿化度控制在370g/L-420g/L;第二,将原地面盐壳粗平,平地机细平,洒卤水后进行碾压至要求的密实度;第三,按1.4~1.6的填料松铺系数控制每20cm~30cm一层的填筑方量,取料分层填筑;第四,对盐壳破碎和粗平用重型拖式振动羊角碾及推土机设备往返作用,将盐岩土颗粒破碎到5cm~8cm以下的小粒径;第五,全线远运卤水,不间断保持日常养护;第六,平地机整平后洒卤水焖料,钢轮压路机碾压,待合格后表面洒少量卤水,以弱振收光的表面;最后,路基封顶后,需定期喷洒卤水养护,以避免表面水分过度蒸发出现裂纹。

路基养护存在的问题

面对施工建设的3个月时间,通过岩盐土的物理、化学特征,对岩盐土路基施工有一定的把控,但仍存在四个明显问题:

第一,路面受蒸发失去水分后路表面发生网裂,洒水养护时,需封闭交通,待路表面没有明显水迹方才允许车辆通行,卤水用量多会造成盐泞;第二,淡水汇集在路段继续造成溶洞,路基稳定性无法抵御大雨和大量表水的侵袭;第三,掺配熟石灰粉试验路段取得成功,可消除或降低路面盐泞、湿滑病害, 集料级配要求难以控制和加工;第四,岩盐土沥青面层实施的科研力度与深度相对薄弱。

效益分析

质量分析——岩盐路基成型后质地坚硬,料场多、强度高、稳定性好,基本满足路基质量指标。

成本分析——岩盐土借石填方路基相比远运天然砂砾路基建设成本节省了一半,按本合同段借方总量17万立方米计算,节省投资约850万元,同时避免天然砂砾路基在过盐渍土路段发生盐胀而需特殊处理的费用。因地制宜就地取材,是利用特殊的施工工艺来修筑,资源的利用处于较好状态。

社会效益——罗布泊拥有十几亿吨的钾盐储量,是亚洲最大的钾肥原料生产基地,年产钾肥180多万吨,首先省道235线罗布泊段就是唯一的采矿运输大动脉,每年将担负500万吨以上的矿料运输,对钾盐矿的长期可持续发展意义重大;其次,省道235线罗布泊段穿越罗布泊中心是环塔克拉玛干沙漠的又一条运输通道,也是连接东疆和南疆的一条运输通道。罗布泊自古被喻为死亡之海、生命禁区,施工单位在如此极端艰苦的条件下,保质保量完成也属一项历史性的创举。

结语

省道235线罗布泊段工程总结优化和实践了岩盐土路基施工工法技术,岩盐土这一特殊的土质在西北盐碱化较重的地区广泛存在,通过挖深度,组织智囊团开展试点工作,能累积大量的试验技术数据,如果能有效地利用和分析数据,利用物质的本身特性使之为交通运输行业服务,岩盐土施工工法值得不断探究,同时,还填补了工程施工上的空白。

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