風沙及鹽漬路基培訓教程課件

風沙及鹽漬土地區(qū)路基培訓教材

鹽漬土是不同程度鹽堿化土的總稱。鹽漬土按含鹽成分不同分為硫酸鹽漬土、氯鹽漬土、亞硫酸鹽漬土、亞氯鹽漬土。鹽漬土具有溶陷性、鹽脹性、腐蝕性，給工程建設帶來許多危害。鹽漬土作為路基基底及填料的特殊性在于：它對外界條件的變化極為敏感。導致其物理力學性質也極具波動性。為確保鹽漬土路基工程施工質量，為后續(xù)施工打好基礎，需要確定一套行之有效的施工工藝流程和參數。鹽漬土路基的施工工藝流程與普通土路基基本相同，但是在荒漠過干區(qū)，應對設備進行一定的技術改造，使其滿足施工環(huán)境的需要。施工中應注意水源選擇、基底處治、含水量控制、壓實控制、構造物防腐、環(huán)境保護等方面。鹽漬土路基病害主要表現形式有路基松脹，表層膨脹疏松，腳踩下陷，路基溶蝕微細沖溝發(fā)育，局部路基塌陷，本教程將與大家詳細進行探討分析。

第1頁/共47頁一、一般規(guī)定風沙地區(qū)路基施工要點

1）

風沙地區(qū)路基宜在少風、風速較小或有雨季節(jié)分段集中施工,并在大風來臨前配套完成。若當地風力較強或需在風季施工時,應采取臨時防護措施；對設計的永久防護工程,若材料運輸有困難,需待通車后施工時,可采取臨時防護過渡。填筑路堤當日不能完工地段,對坡面和路肩應加以覆蓋；開挖路塹,應從一開始就隨挖隨用平鋪式柵欄或草席、蘆葦等將坡面、路肩護好,周圍用小木樁固定或用大石塊或混凝土預制塊壓住。

第2頁/共47頁風沙地區(qū)路基施工要點

2）

風沙地區(qū)路基施工應采取措施保護線路兩側的地表原有植被和地表硬殼。施工前應準備充分的防護材料。對因施工作業(yè)使兩側地表受損部分應按設計要求在新出露的沙面上及時填筑礫卵石土防護層。施工的路基應集中力量完成一段,防護一段。

第3頁/共47頁一、一般規(guī)定風沙地區(qū)路基施工要點

3）

填方取土要根據當地風信情況選擇取土坑位置。在單一風向地區(qū),取土坑宜設在路堤下風一側距路堤坡腳至少5M；在有反向風交替作用的地區(qū),取土坑可設在路堤兩側,施工完后應將其邊坡修成緩坡,使其斷面成為淺槽形。

應盡量利用挖方材料,如需廢棄,應棄于背風坡一側的低地或距路塹坡頂不小于10M處,并應攤平。第4頁/共47頁風沙地區(qū)路基施工要點

4）

在地形開闊的風沙流地段,應將路基兩側20～50m范圍內的小沙灘、棄土堆、小土丘等凡可引起積沙的阻礙物予以清除、攤平。

第5頁/共47頁一、一般規(guī)定風沙地區(qū)路基施工要點

5）

植物固沙是防治沙害的根本措施,在有條件的地方采用植物固沙法施工時,要嚴格按照設計要求的樹苗或灌木種類和設計規(guī)定的種植間隔尺寸及布置形式進行栽種。

在無條件采用植物固沙的地區(qū)及采用植物固沙的初期,為防止沙害并為植物固沙創(chuàng)造條件應采用工程防沙措施。在林帶前線,為防止積沙,亦應適當設置工程防沙設施。

工程防沙有固、阻、輸、導四種類型,應根據設計并結合路基施工情況及時配套完成。

第6頁/共47頁風沙地區(qū)路基施工要點

6）

格狀沙障施工應做到穩(wěn)固、牢實、風吹不走。有水源條件的,可在草方格內播撒適于沙漠生長的植物種籽,使方格內生長沙生植物。路線如通過牧區(qū),還應在路基兩側設置鐵絲隔離柵,防止人畜進入破壞草方格。

第7頁/共47頁一、一般規(guī)定風沙地區(qū)路基施工要點

設置草方格沙障時,在迎風例應先設主帶(垂直主風向),后設副帶(平行主風向)；在背風側應先設副帶,后設主帶,施工時均應先遠后近,自上而下。有新月形沙丘,應從迎風坡腳開始設置。埋設防風柵欄(立式沙障)應整平兩側地面,插鋪草束,壓沙插實,埋設穩(wěn)固,防止柵欄底部被風吹掏空。

第8頁/共47頁風沙地區(qū)路基施工要點7）

沙質路基主體應按設計要求進行全面防護。在路基頂面、邊坡面及坡腳外

5～10M地面范圍內,用粘性土、鹽蓋、礫(卵)石、乳化瀝青等材料進行平鋪覆蓋或處理。

粘性土封閉防護是風沙地區(qū)路基常用的一種經濟而有效的防護措施。采用粘性土時,應通過試驗測定其塑性指數,符合設計要求的方可使用。

8）

風沙地區(qū)筑路時,路線主要控制極、護樁、水準基點樁、路基邊樁等均應設置明顯的標志,并妥善保護,以防被沙埋沒。

第9頁/共47頁二、路基填筑施工要點風沙地區(qū)路基施工要點

1、關鍵技術及施工原則1）確定最優(yōu)含水量的控制范圍；2）最適宜的施工方法(水墜法)、施工機械組合和最佳填層厚度，最經濟合理的壓實遍數；3）盡量安排在少風的有雨季節(jié)或早晚施工，先迎風面，后背風面，先風口地段，后一般地段，作到分段集中施工，逐段成形，平行交叉，防護緊跟，形成一段，防護一段。4）根據地貌和防沙措施，利用路基兩側風積沙，使路基兩側保持相對平衡。

第10頁/共47頁二、路基填筑施工要點風沙地區(qū)路基施工要點

2、風沙路基填筑方法沙漠地區(qū)具有豐富的沙土資源,它具有較好的滲水性,可用作路基主體填料,其壓實可采取機械振動夯實法或水墜法。1）振動夯實法風沙路基施工與一般土質路基相同,僅在夯實上略有不同。由于滲水性材料的相對密度表達式中沒有最佳含水量,所以對水分不做任何要求,但是當細沙的含水率在一定的范圍內時,空隙水當細沙的含水率在一定的范圍內時,空隙水壓增大,體積膨脹反而不利于夯實。所以在施工中嚴禁灑水碾壓。借鑒過去的施工經驗,干沙的夯實效果優(yōu)于濕沙,細沙對振動最敏感,沉落快,短期內便能穩(wěn)定。第11頁/共47頁二、路基填筑施工要點風沙地區(qū)路基施工要點

2）水墜法它是指采用滲水性良好的材料填筑路基時,用水灌注路基,使其達到飽和狀態(tài),自然沉降而密實的方法。如在段施工時,沙含水量在,測得其相對密度不能滿足驗標要求,加大碾壓重量后仍不滿足要求時,改用水墜法施工,檢測其相對密度符合要求,而且施工較為簡便。因此,建議沿河流走行的風沙路基可以采用這種方法,不需要分層夯實即可達到要求,效果也非常明顯。第12頁/共47頁二、路基填筑施工要點風沙地區(qū)路基施工要點

3、路基填筑工藝要點

對風沙地區(qū)用粉砂或細砂填筑路堤時，仍應分層壓實。根據現場自然條件、沙的特性及水源分布等情況確定壓實機械和壓實方法。對缺土、缺水，壓實確有困難的風積沙路基，可采用土工合成材料(編織布、編織袋)對路基進行加固。

風沙地區(qū)筑路時，路線主要控制樁、護樁、水準基點樁、路基邊樁等均應設置明顯的標志，并妥善保護，以防被沙埋沒。路基填筑時,要測定土的含水量,由于風沙地段降雨量小,蒸發(fā)量大,所以土的含水量一般都小于最佳含水量,施工時,要對填料灑水,使土的含水量在最佳含水量的范圍內。第13頁/共47頁二、路基填筑施工要點風沙地區(qū)路基施工要點

3、路基填筑工藝要點

1）細砂對振動最敏感,故優(yōu)先選擇振動式壓實機械。振動壓實機械工作時,快速、連續(xù)的沖擊作用于地表,每沖擊一次就對土基產生一個壓力波,當沙粒處于振動狀態(tài)時,由于顆粒大小和質量不同,產生慣性差異,使沙粒發(fā)生相對位移,再者由于沙粒的自重下落而擠壓的緣故,使土體被壓實,所以采用振動壓實效果好,效率高。研究資料表明:只需在砂中產生0.05～0.1MPa的土壓應力,就能將砂有效地壓實（國內外研究成果表明:振動壓路機在3～6km/h的速度下工作時,能取得最好的碾壓效果和小時方量的最佳生產率）。第14頁/共47頁二、路基填筑施工要點風沙地區(qū)路基施工要點

3、路基填筑工藝要點

2）在壓實過程中,壓實能量的傳遞過程是從松散到密實的過程,其壓實能量最初碾壓時被表層松散土吸收而不能傳至更深處。表層逐漸被壓實的過程也是壓實能量逐漸向深處傳遞的過程。因此碾壓行駛速度遵循先快后慢的原則更為合理。事實上,施工中壓路機直接在砂面上行駛有相當的困難,低速行駛碾壓作業(yè)時,松散的表層被壓輪擠出而壅積于壓輪行駛前方,阻礙壓路機的行走,壓路機無法正常工作。當然,在砂面上鋪一層粘性土可解決上述問題,但風沙路基砂方填筑施工不允許砂與土的混填,考慮上述因素,碾壓程序可為:V=5km/h靜壓1遍→V=5km/h靜壓2遍→V=2.6km/h振動壓2～3遍。第15頁/共47頁二、路基填筑施工要點風沙地區(qū)路基施工要點

3、路基填筑工藝要點

3）碾壓作業(yè)中,壓路機兩輪跡稍有重疊,土基即可達到有效壓實。故相鄰壓輪跡重疊寬度可定為5cm,壓路機碾壓順線路走向作業(yè)。碾壓順序為先兩側后中間。碾壓時后一遍壓輪中心位于前一遍的兩輪重疊部位,這樣的壓輪重疊寬度和輪跡,能起到均勻壓實和提高生產效率的作用,這在實際施工中已被證明行之有效。第16頁/共47頁二、路基填筑施工要點風沙地區(qū)路基施工要點

3、路基填筑工藝要點4）施工中發(fā)現,接觸壓輪部分的表層雖接受的壓力最大,但密度都不高,這是因為沙的抗剪強度較低,碾壓時表層材料被壓路機擠出致使每一鋪層的表層密度較低,實際上這種現象是暫時的,碾壓后再鋪一層填料,原先不密的表層就可以被壓實。實踐證明振動壓路機對風積砂的碾壓其有效影響深度>30cm,可達50～60cm以上,對于風積細砂,只要有足夠的碾壓遍,50cm深度范圍內的土是可以被壓實的。第17頁/共47頁風沙地區(qū)路基施工要點

壓實過程中會出現表面松散的砂被壓輪擠出的現象,在初步壓實時常常阻礙自行或振動壓路機的走行,致使壓路機不能正常作業(yè),雖然考慮最初用中速靜壓一遍,但在實際施工中,填料表層非常干燥的情況下,即使中速碾壓,也不能完全克服擠出松砂壅積于壓輪下的現象,為此可采用推土機配合自行式振動壓路機聯合作業(yè)方法,但推土機碾壓作業(yè)的壓實生產率低于自行式振動壓路機,故在施工中,根據不同情況分別采用兩種不同壓實方式。第18頁/共47頁二、路基填筑施工要點風沙地區(qū)路基施工要點

4、?。ㄟ\）土推土機橫向推送，多在流動沙地路基填筑中采用。推土機取土不能成片集中推取，選沙壟或沙粱垂直于主風向均勻間隔取土推送，使取完土后的沙丘、沙壟呈與主風向垂直的鋸齒狀，齒距根據取土需要掌握在5~10m之間，這樣形成阻風齒墻，凹處可阻留流沙，減緩沙丘的移動，有利于線路風沙防護和減少施工中的風沙流危害，同時也可提高推送效率。第19頁/共47頁風沙地區(qū)路基施工要點5、自卸汽車裝運汽車運土時，路基填筑工作面，即使在新填沙方壓實達到規(guī)定的密實度且沒有坡度的情況下，無論空車、重車，行走和調頭在沒有推土機幫助時都非常困難。為此，采用“帶狀平臺、倒車上路”的方法。即基底或新填層壓實度檢測合格后，用粘砂土鋪設一條寬3.0m的走車平臺，粘砂土厚度5~10cm，中間高兩側低，并碾壓密實，提供車輛行走，可以解決行車困難。第20頁/共47頁二、路基填筑施工要點風沙地區(qū)路基施工要點

6、填筑施工注意事項經試驗確定,風積沙填料的最佳含水量是5%～7%,而天然風積沙的含水量正好在此范圍之內,因此填筑過程中必須隨填隨壓,盡量減少水分損失。路基填筑完成后,在其表面可鋪設一層10cm后厚的粘土,防止表層填料失水而松散,同時有利于行車。待上碴時可逐段清除粘土層。路基邊施工邊防護,邊坡防護的方式有粘土包坡、石塊包坡等,以防風蝕。第21頁/共47頁三、路基施工防護措施風沙地區(qū)路基施工要點

1風沙路基防護一般規(guī)定根據沙害情況，對線路本身填料為粉細砂的路堤邊坡覆蓋卵石土；路肩采用卵石防護，線路外側種植植被，鋪設方格草障，設置擋沙堤、截沙溝、集沙臺等擋風固沙設施。施工時路基各項防護工程應配合施工。1）臨時固沙、阻沙設施應隨路基主體工程及時完成。2）路肩裁砌和邊坡覆蓋應隨路基的填筑、開挖一次做成。3）配合設置的覆蓋層、防沙障、截沙溝等要同時做好。4）棄土堆、取土坑沒有防護時，應于棄、取土完畢后及時覆蓋。第22頁/共47頁三、路基施工防護措施風沙地區(qū)路基施工要點

5）格狀沙障施工要做到穩(wěn)固、牢實，風吹不走。鋪設草輅沙障時．在迎風側應先設主帶(垂直主風向)，后設副帶(平行主風向)；在背風側應先設副帶，后設主帶；且均應先遠后近，自上而下施工。在新月型沙丘，應從迎風傭坡腳開始設置。第23頁/共47頁三、路基施工防護措施風沙地區(qū)路基施工要點

根據實地調查情況和相關理論分析，邊坡沖刷與降雨、邊坡土質、邊坡坡度、坡長和高度、坡面植被以及坡面防護等因素相關。對于一般路基而言，降水強度越小，邊坡土質越致密，邊坡緩長，高度較低，植被茂盛或表面防護，都對邊坡抵抗沖刷有利。而坡度、坡長、高度、植被及其他坡面防護等因素對邊坡沖刷影響顯著，故常采用放緩邊坡和坡面處治的措施防治沖刷。但對于風沙路基邊坡，從實地調查情況看，有的因素影響顯著，有些因素關系不大。2路基邊坡防護第24頁/共47頁三、路基施工防護措施風沙地區(qū)路基施工要點

2.1風沙邊坡沖刷幾個影響因素2路基邊坡防護1）風沙物理性質風沙物理性質是影響邊坡沖刷的內因，是起決定性作用的因素。由泥沙運動基本理論中得知，粒徑越小起動流速越低(沖刷流速越低)；再由力學分析得知，坡面水流的沖刷能力與粒徑呈正相關關系，粒徑越小，很小的水流作用力就可以導致沙土搬移。理論上講，采用土壤改良措施(如加入一定量粘土等外摻材料)可以增大風沙的抗侵蝕能力，但由于工程數量龐大、建筑材料匱乏、工程投資驟增等原因，實際工程中難以實現。第25頁/共47頁三、路基施工防護措施風沙地區(qū)路基施工要點

2.1風沙邊坡沖刷幾個影響因素2路基邊坡防護2）降雨降雨是風沙坡面侵蝕發(fā)生的動力，匯水面積決定著坡面水流的流量和流速，是影響邊坡沖刷最主要的外因。降雨一方面直接打擊坡面形成擊濺侵蝕；另一方面形成坡面徑流，沖刷邊坡。降雨類型不同，其表現的侵蝕能力不同，一般陣雨較普雨來勢猛，歷時短，強度大。就一定的降雨強度而言，陣雨更易引起坡面侵蝕，特別是暴雨，強度大、雨滴大，造成的侵蝕作用更強。年降雨量大，可能侵蝕總量也大，邊坡沖刷累積越多，破壞后的恢復能力越差。第26頁/共47頁三、路基施工防護措施風沙地區(qū)路基施工要點

2.1風沙邊坡沖刷幾個影響因素2路基邊坡防護3）邊坡坡度、坡長與高度對一般土質的路基而言，邊坡坡度、坡長和高度是影響坡面沖刷的主要因素之一，且坡度越陡，水流流速越快，沖刷越大；坡長越大，流速越快，匯水流量越大，沖刷破壞越大；邊坡高度越大，水力作用越強，沖刷越顯著。但是，對于風沙路基而言，不同的坡度、坡長與高度對風沙邊坡沖刷產生、發(fā)展以及最終破壞的影響區(qū)別不明顯，即這些因素并非風沙邊坡沖刷的主要因素。第27頁/共47頁三、路基施工防護措施風沙地區(qū)路基施工要點

2.1風沙邊坡沖刷幾個影響因素2路基邊坡防護4）植被一般，茂密植被能增大坡面的粗糙度以及減小徑流系數，從而降低水流速度和流量，對保護邊坡，提高抗侵蝕能力，減少坡面破壞有著積極的影響。但是，風沙邊坡植被對邊坡抗沖刷能力的貢獻是有限的。第28頁/共47頁風沙地區(qū)路基施工要點

究其主要原因，一是沙漠植物較為脆弱，生長緩慢，短期難以形成有效的坡面遮蔽，且易被破壞，從而不能達到理想的保護作用；其二，雖然沙漠植物根系或深入地下或淺表外延很長，但主根為粗硬的單根，很少分根，毛細根系極少，難以形成縱橫交錯的根系網絡，加之風沙顆粒松散、幾無粘性，沙土不能被抱結成團；其三，沙漠植物葉子較小，加上風的作用，落葉不易在地表堆積，難以形成坡面上落葉的遮蔽保護?，F場調查中發(fā)現，遭受嚴重沖刷的邊坡上植被往往被破壞殆盡，沙土裸露。因此，植被對坡面抗水流侵蝕的貢獻十分有限，但考慮到防風固沙綜合作用，仍然是一種環(huán)保的綜合治理措施?？梢姡瑔渭儾捎弥参镞M行邊坡沖刷防治并非高效，應以疏排水流為主，植物防護僅作為輔助的措施適當考慮。第29頁/共47頁三、路基施工防護措施風沙地區(qū)路基施工要點

2.2路基防護幾個措施2路基邊坡防護1）為防止沙質路基風蝕，一般用柴草、土石、瀝青等材料進者當中又以沙埋為主進行防護，以保證路基的穩(wěn)固和行車安全，詳見下表。第30頁/共47頁三、路基施工防護措施風沙地區(qū)路基施工要點

2.2路基防護幾個措施2路基邊坡防護第31頁/共47頁三、路基施工防護措施風沙地區(qū)路基施工要點

2.2路基防護幾個措施2路基邊坡防護2)路基兩側工程防沙措施路兩側工程防沙措施可以歸納為固、阻、輸、導等四種類型。固沙措施。穩(wěn)定沙地表面，抑止流沙活動。常見的固沙措施主要是設置沙障，分為：①平鋪式沙障；②立式沙障。阻沙措施。攔截風沙，限制積沙移動。阻沙措施一般可分為；①墻式；②堤式；③柵式；④帶式。第32頁/共47頁

輸沙設施。通過增強風力或改變下墊面性質，使過境沙順和通過路基而不產生堆積。輸沙設施有以下幾種方法：①淺槽和風力堤輸沙；②淺槽輸沙；③聚風板輸沙。．導沙措施。采用導流的方法借助風的動力作用改變風沙流或沙丘的方向，使沙堆積在對路基無害的地方。導沙設施可分為：①導沙墻；②導沙板兩種類型。風沙地區(qū)路基施工要點

第33頁/共47頁四、環(huán)境保護風沙地區(qū)路基施工要點

2.2路基防護幾個措施

風沙地區(qū)路基施工應采取措施保護線路兩側的地表原有植被和地表殼。施工前應準備充分的防護材料。對因施工作業(yè)使兩側地表受損部分應按設計要求在新出露的沙面上及時填筑礫卵石土防護層。施工的路基應集中力量完成一段，防護一段。

第34頁/共47頁風沙地區(qū)路基施工要點

填方取土根據當地風信選擇取土坑位置。在單一風向地區(qū)，取土坑宜設在路堤下風一側距路堤坡腳至少5m；在有反向風交替作用的地區(qū)，取土坑可設在路堤兩則，施工完后應將其邊坡修成緩坡，使其斷面成為淺槽形。

應盡量利用挖方材料，如需廢棄，應棄于背風坡一側的低地或距路塹坡頂不小于10m處，并應攤平。第35頁/共47頁風沙地區(qū)路基施工要點

第36頁/共47頁風沙地區(qū)路基施工要點

第37頁/共47頁一、鹽漬土的危害鹽漬土的危害主要有：溶陷性、鹽脹性、腐蝕性鹽漬土路基施工要點

1溶陷性鹽漬土的含鹽類型多為硫酸鹽、碳酸鹽和氯化物，這些鹽類成為土顆粒之間膠結物的主要成分。干燥狀態(tài)下它具有強度高、壓縮性小的特點，但遇水后，可溶性鹽類溶解。土體在荷載或自重作用下下沉。這就是鹽漬土的溶陷性。在氯鹽漬土、硫酸鹽漬土、碳酸鹽漬土中，鹽漬土的溶陷性以氯鹽漬土最為明顯。對本工程而言，鹽漬土的溶陷性對鐵路路基的危害比較大，由于鹽漬土遇水溶陷，可以使路基產生不均勻沉降，路基邊坡松軟，進而導致鐵路鐵軌變形等破壞。第38頁/共47頁鹽漬土路基施工要點2鹽脹性相對于常見的幾種易溶鹽中，硫酸鹽的鹽脹性最強，氯鹽次之。當溫度上升到33。以上時，芒硝的溶解度隨溫度上升反而下降，此時它的以無水芒硝(Na2SO)形式析出。而當溫度又下降到33。以下時，無水芒硝又會結合10個水分子而成為芒硝，此時它的體積可增大2～3倍。南疆鐵路地區(qū)日溫差與年溫差均較大，由于溫度的變化，硫酸鹽的體積時縮時脹，導致路基松脹，路基坡面和路肩破壞。硫酸鹽的鹽脹性對路基的危害比較大。第39頁/共47頁一、鹽漬土的危害鹽漬土路基施工要點

3腐蝕性氯鹽對金屬的腐蝕是非常強烈的。氯鹽的腐蝕機理一般屬于電化學腐蝕，氯離子先與鐵反應生成FeCl，但是氯離子與鐵離子的結合物是極不穩(wěn)定的，在有氧的條件下，鐵離子會與氧結合形成氧化物，而氯離子將重新離解出來，大大加快了鐵的腐蝕速度。鹽漬土中的硫酸鹽以鈉鹽為主，其主要是腐蝕水泥、砂漿、混凝土和磚等，這是因為硫酸鹽能與水泥水化物起化學反應生成新相，同時產生體積膨脹，致使水泥制品、磚等產生粉化、剝裂，最終導致強度降低而破壞。第40頁/共47頁二、鹽漬土路基病害處理措施鹽漬土路基施工要點

鹽漬土路基的工程處理措施有很多，具體措施有化學處理法，換土墊層法，設置緩沖層，提高路基法，隔斷層處理法，設置排水系統法和選用材料包坡法等等。1）鹽漬土地區(qū)水泥混凝土構造物的下部和與鹽漬土接觸的上部應做防腐蝕處理。一般采取選擇特種水泥．增加水泥用量，降低水灰比，使用優(yōu)良外加劑、摻合料．增加混凝土保護層厚度等措施，如果仍不能滿足抗腐蝕要求．宜在混凝土構造物的表面設置防護層。第41頁/共47頁二、鹽漬土路基病害處理措施鹽漬土路基施工要點

2）在以氯鹽為主的鹽漬土中。配制鋼筋混凝土基礎所用水泥，應用高標號硅酸鹽水泥或礦碴硅酸鹽水泥．以防止