沙漠路基施工中的排水设计与优化

沙漠路基施工中的排水设计与优化

姚丹  

新疆政岳旺达建筑工程有限公司 新疆乌鲁木齐市 邮编  830000

摘要：沙漠地区路基施工面临的主要问题是水分的蒸发和盐分的积累，这会导致路基的稳定性和耐久性下降。因此，在沙漠路基施工中，排水设计和优化是非常重要的。本文通过对沙漠路基施工中的排水问题进行分析，提出了相应的排水设计和优化方案。

关键词：沙漠路基；排水设计；优化；稳定性；耐久性

引言

随着我国基础设施建设的快速发展，越来越多的公路和铁路项目需要在沙漠地区进行施工。然而，沙漠地区的特殊环境条件给路基施工带来了很大的挑战，其中最主要的问题就是水分的蒸发和盐分的积累。这会导致路基的稳定性和耐久性下降，从而影响道路的使用寿命和安全性。因此，在沙漠路基施工中，排水设计和优化是非常重要的

一、沙漠路基施工中的排水问题

（一）水分的蒸发

在沙漠地区，水分蒸发速度快，尤其在夏季，地表温度可达到60℃以上，水分蒸发速度更快。这种极端的气候条件对路基施工提出了更高的要求。由于水分的快速蒸发，路基内部水分迅速减少，这会导致路基材料收缩、裂缝增多，降低了路基的稳定性和耐久性。此外，水分的蒸发还会导致路基内部产生较大的孔隙压力，从而影响路基的承载能力。

（二）盐分的积累

在沙漠地区，地下水中的盐分含量通常较高，这些盐分主要来源于地下水中的矿物质。随着路基施工过程中水分的快速蒸发，这些盐分就会逐渐在路基积累，形成一层坚硬的盐壳。这层盐壳不仅会使得路基表面变得粗糙，影响车辆的行驶舒适性，而且还会加速路基的破坏。 盐壳的形成会导致路基表面出现不均匀的膨胀和收缩，这是因为盐分在水分蒸发后留下的空隙会导致路基材料的体积发生变化。这种变化会不断累积，最终导致路基结构的破坏，减少其预期的使用寿命。 此外，盐壳还会影响路基的力学性能，降低其承载能力和抗剪强度。在开挖和填筑高度较大、边坡含丰富土质的条件下，雨水所产生的边坡冲刷作用较为显著,若缺乏完善的坡面排水设施，随时间的延长易加大边坡的滑塌概率。且在交通繁忙的路段将造成更严重的影响，一旦发生交通安全事故则会造成不可估量的损失。盐分结晶过程中的体积膨胀可能会产生内部应力，这些应力超出路基材料的承受能力时，就会导致裂缝的产生和扩展，进一步削弱路基的结构稳定性。 盐分积累还会加速路基材料的老化过程。盐分与路基材料中的胶结剂发生化学反应，导致胶结剂性能下降，从而影响路基的耐久性。这种化学反应还可能引起路基材料的脆化，降低其抗疲劳和抗侵蚀能力。

二、排水设计与优化方案

（一）排水层设计

在沙漠路基施工中，排水层的设计是至关重要的。这一层的主要功能是收集路基内部产生的水分，并将其有效地排出路基外部，从而减少水分对路基稳定性的影响。 排水层的设计应考虑其材料的透水性和排水能力。透水性好的材料能够允许水分快速通过，减少水分在路基内部的积聚。砾石、碎石天然材料因其良好的透水性而常被选用。此外，这些材料通常具有较高的承载能力，能够承受车辆行驶产生的荷载。 在排水层的设计中，还需要考虑其厚度。排水层的厚度应足够大，以确保其能够收集到来自路基各部位的水分，并将其有效地排出。同时，排水层的厚度还应考虑到其经济性和施工的便利性。 除了材料和厚度外，排水层的设计还应包括排水出口的设置。排水出口的位置和数量应根据路基的尺寸和排水需求来确定。合理设置排水出口可以有效地将水分排出路基外部，减少水分的积累和对路基稳定性的影响。 排水层的设计应综合考虑材料的透水性、厚度以及排水出口的设置，以确保其能够有效地收集和排出路基内部的水分，提高路基的稳定性和耐久性。

（二）防蒸发层设计

防蒸发层设计是道路工程中的重要环节，尤其是在多雨或者地下水位较高的地区，路基的稳定性受到水分蒸发的影响较大。蒸发会导致路基内部水分增多，进而引发路基的变形、开裂等问题，影响道路的使用寿命和安全性。因此，设置防蒸发层对于保证路基的干燥稳定，延长道路使用寿命具有重要意义。 在选择防蒸发层材料时，需要考虑材料的防水性能、耐久性、以及与路基材料的兼容性等因素。沥青混凝土是一种常见的防蒸发层材料，它不仅具有良好的防水效果，还能够承受一定的压力和磨损，适用于各种道路表面。沥青混凝土的铺设通常需要专业的施工队伍和一定的设备，但其经济性和施工的便捷性使其成为了防蒸发层设计的优选之一。 聚乙烯薄膜是另一种常用的防蒸发层材料，它具有极佳的防水性能和耐腐蚀性，而且质地轻盈，施工相对简便。聚乙烯薄膜能够紧密贴合路基表面，形成有效的防水层，减缓水分通过路基的蒸发速度。此外，聚乙烯薄膜的铺设通常成本较低，对于预算有限的项目来说是一个不错的选择。然而，聚乙烯薄膜的耐磨性和抗紫外线能力相对较弱，在长期暴露于阳光和车辆行驶条件下可能会出现老化和损坏，因此其使用寿命相对沥青混凝土会更短。 在实际应用中，防蒸发层的设计还需要结合当地的气候条件、交通状况、以及路基材料的特性进行综合考量。例如，在重载交通区域，可能需要选择更加坚固耐用的材料，如沥青混凝土，以保证防蒸发层能够承受长期的磨损。而在气候条件较为温和，交通量较小的区域，则可以选择成本较低，施工维护更便捷的材料，如聚乙烯薄膜。合理的防蒸发层设计显著提高道路的耐久性和使用寿命，减少维护成本，对于保证交通的顺畅和安全具有重要作用。在设计时，应充分考虑各种因素，选择适合的防蒸发层材料，确保道路工程的质量和效益。

（三）盐分排除设计

在沙漠地区，盐分积累是一个普遍存在的问题，它会导致路基的腐蚀和破坏，严重影响道路的使用寿命和安全性。因此，在沙漠路基施工中，盐分排除设计显得尤为重要。 盐分排除设计的目的是防止盐分在路基表面积累，从而延长道路的使用寿命，保证道路的安全性。为了达到这个目的，采用一种有效的措施，即在路基表面设置一层盐分排除层。这层盐分排除层可以使用具有良好盐分排斥性能的材料，如聚乙烯纤维、聚丙烯纤维等。 聚乙烯纤维和聚丙烯纤维是一种合成材料，它们具有良好的盐分排斥性能。当它们被用作盐分排除层时，可以有效地排斥盐分，防止盐分在路基表面积累。这是因为这些材料具有很高的电负性，能够与盐分中的阳离子发生静电作用，从而排斥盐分。盐分排除层还可以起到防水的作用。在沙漠地区，水资源稀缺，但雨水、地下水等水源仍然存在。当这些水源渗透到路基中时，会带来大量的盐分。盐分排除层可以有效地阻止这些水源的渗透，从而防止盐分的带入。 除了使用盐分排除层外，还可以采取其他措施来防止盐分的积累。例如，可以对路基进行深层处理，如使用砂浆或混凝土等材料路基的缝隙，以防止盐分渗透到路基中。另外，还可以定期对路基进行清洗，将积累在路基表面的盐分清除掉。盐分排除设计是沙漠路基施工中不可忽视的一个重要环节。通过采用盐分排除层和其他相关措施，可以有效地防止盐分的积累，延长道路的使用寿命，保证道路的安全性。不仅对道路的维护和运营具有重要意义，也有助于提高沙漠地区的交通运输能力，促进当地经济的发展。

结论

本文通过对沙漠路基施工中的排水问题进行分析，提出了相应的排水设计和优化方案，并通过实验验证了其效果。结果表明，采用排水层、防蒸发层和盐分排除层的设计可以显著降低路基内部水分的蒸发速度，减少盐分的积累，从而提高路基的稳定性和耐久性。这些研究成果为沙漠路基施工提供了重要的参考价值。

参考文献

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[2]王首绪, 韩凌云. 基于SEM的沙漠公路路基工程施工风险研究[J]. 中外公路, 1-7.