新疆鹽漬土施工問題處理及對策

羅新文

（新疆鐵道勘察設(shè)計院有限公司，新疆 烏魯木齊 830011）

1 鹽漬土地區(qū)病害類型及產(chǎn)生原因

1.1 松脹、膨脹

土中硫酸鈉含量超過2%，在晝夜氣溫變化影響下時而吸水結(jié)晶體積膨脹，時而脫水積縮小，反復(fù)相變致土體密度減小、結(jié)構(gòu)破壞，產(chǎn)生松脹現(xiàn)象。松脹現(xiàn)象一般在地表0.3m以內(nèi)，土體疏松、足踏下陷、路肩變窄、邊坡失穩(wěn)。

土中硫酸鈉含量超過2%，在季節(jié)性氣溫變化影響下引起路堤深部土體中硫酸鈉吸水結(jié)晶。一般距地表1m 左右，個別3m 以下，致路面季節(jié)性隆起、坡腳產(chǎn)生縱向裂。

蘭新鐵路哈密地區(qū)附近一些硫酸鹽漬土路基[1]，施工時對硫酸鹽漬土的膨脹性認(rèn)識不足，將硫酸鈉含量高的土填入路堤內(nèi)，鐵路通車二年后有的地段路基冬季膨脹隆起十幾厘米，膨脹后將道床抬起，成為一大病害，嚴(yán)重危及行車安全且給養(yǎng)護部門造成很大困難。

1.2 凍脹和翻漿

在一定低溫件下鹽漬土同樣凍結(jié)，當(dāng)土的含水量＞塑限且水分補給來源充足，形成層狀冰，體積大大超過土體原有的空隙和含水體積致土體膨脹；溫度回升后冰層消融，上層冰粒先融化而下層尚未融化，則上層水分無法下滲使上層填土中的含水量超過液限，加之車輛通過時的擠壓、沖出作用，使路基出現(xiàn)翻漿冒泥現(xiàn)象。硫酸鹽土漬土因鹽晶脫水滯緩延長翻漿時間；堿性鹽漬土因Na+作用路面更為泥濘不堪。

1.3 溶蝕和退鹽

鹽漬土路基受雨水沖洗，表層鹽分被溶解后隨雨水下滲造成退鹽作用，結(jié)果使路基變松，增加土體的膨脹性和不透水性。降雨量小，路肩出現(xiàn)細小的沖溝，降雨量大時路基本體內(nèi)會形成空洞。

1.4 次生鹽漬化

由于鹽漬土地區(qū)地下水中含較多的易溶鹽類，通過毛細作用水分上升，如果路堤高度沒有足夠高度，則毛細水蒸發(fā)后鹽分留于土中，填土中的含鹽量積累增大逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)辂}漬土，影響路堤的密實度及穩(wěn)定性。

2 鹽漬土路基工程處理原則及措施

中、弱鹽漬土地區(qū)或小面積分布的鹽漬土地段，一般可以不考慮完全繞避，但線路盡可能在地勢高、含鹽量小、地下水水位較低、鹽漬土分布較窄、地表水排泄容易的地段以路堤通過。對有可能遭受洪水沖淹的低洼地區(qū)，經(jīng)常處于潮濕或積水狀態(tài)的強鹽漬土、超鹽漬土或鹽沼地帶以及大范圍的硫酸鹽漬土地帶，線路應(yīng)盡可能繞避。

1） 路堤填料的含鹽量控制和壓實密度達到要求。

2） 路基最小高度的確定。鹽漬土地區(qū)多處于洼地內(nèi)，地形平坦、降水困難，一般又缺乏滲水材料作為毛細水隔斷層的條件。為使路堤不受凍害和次生鹽漬化的影響，需要控制路堤最小高度。

3） 毛細水隔斷層的選擇及在路基中設(shè)置的部位。設(shè)置毛細水隔斷層是處理鹽漬土最常用、有效的辦法。主要作用是為了隔斷毛細水上升、防止路基凍脹與翻漿及次生鹽漬化，是在提高路堤或降低地下水水位的措施不經(jīng)濟時使用的一種處理辦法。隔斷層類型按材料可分為滲水土隔斷層、鹽殼、復(fù)合土工膜等隔斷層。其中滲水土隔斷層最早使用、經(jīng)濟適用、結(jié)構(gòu)簡單、施工方便、效果顯著；隔斷層設(shè)置在路堤底部，一般可保證路堤整體不產(chǎn)生次生鹽漬化病害；隔斷層設(shè)在上部或中部可節(jié)省工程量，但不能保證隔斷層下部路堤不產(chǎn)生病害，只有在困難條件下才設(shè)在路堤上部。復(fù)合土工膜隔斷層運輸方便、造價不高且生產(chǎn)廠家多，適宜于缺乏滲水材料的地段采用。石灰瀝青、瀝青膠砂隔斷層雖然效果較好，但施工工藝復(fù)雜、勞動強度大、對環(huán)境有污染，目前已不推薦使用。

4） 基底處理。鹽漬土的表層鹽殼及其下松土多不能滿足路基承載要求，鹽殼被路基填埋后如仍在毛細水強烈上升高度內(nèi)，鹽殼的鹽分將逐漸溶解從而變疏松，造成路基沉陷。還由于毛細水作用容易引起路基本體的次生鹽漬化。因此地表鹽殼及其下超限鹽漬土均應(yīng)鏟除，范圍包括兩側(cè)天然護道。當(dāng)然也有例外，如察爾汗鹽湖至格爾木間的超氯鹽漬土地區(qū)，地下水的礦化度已達到飽和程度，不再溶解鹽殼，表層鹽殼還能起到天然隔斷層的作用。

當(dāng)路堤通過經(jīng)常浸水的鹽沼地段常伴有軟弱地基分布，應(yīng)按軟土或泥沼地區(qū)路基處理。

5） 加強地表排水和降低地下水位。水對鹽漬土路基危害很大，加強排除地表水措施、保持路基干燥、有足夠強度在鹽漬土地區(qū)尤其重要；地下水是鹽類轉(zhuǎn)移的輸送者，也是主要的外界因素，因此降低鹽漬土地區(qū)的地下水位可以降低土壤的鹽漬化程度，減少次生鹽漬化和凍害的發(fā)生，且有利于改良土壤。

6） 邊坡防護加固措施。為防止鹽漬土路堤表土松脹、溶失、風(fēng)蝕，結(jié)合不同地形及地質(zhì)情況并經(jīng)經(jīng)濟比選后分別采取路基面加寬、粗粒土包坡、M10 水泥砂漿塊板護坡等措施。

3 工程實例

例1：南疆線和靜至阿克蘇段線路長693km，沿線通過鹽漬土地段累積214km。分布有硫酸、亞硫酸、亞氯、氯鹽及超氯等不同類型的鹽漬土。在輪臺地區(qū)分布有大面積超氯鹽漬土，地表普遍有一層0.05～0.52m 厚的鹽殼，總含鹽量為73～92%，1m 內(nèi)平均含鹽量8.0～20.0%，地層以硬塑-流塑狀粉質(zhì)黏土為主，夾紅色黏土和薄層粉細砂層，地下水位約0.8m，水位以下土質(zhì)松軟。為評價當(dāng)?shù)爻塞}漬土作路堤填料的可能性，就近取材的天然礫石、細砂等作為毛細水隔斷材料，鐵一院于1977～1981 年在該地區(qū)設(shè)置試驗路堤，進行四年試驗觀測，在路基底部就同一種隔斷材料設(shè)置了不同厚度，進行水鹽變化分析，礫石土隔斷層采用0.35m、0.5m 和0.75m 三種厚度，細砂隔斷層采用0.5m、0.7m、1.0m 和1.25m 四種厚度，鹽殼隔斷層采用0.5m 和0.8m 二種厚度；隔斷層除鹽殼地段外其余均鏟除地表鹽殼，隔斷層上下未設(shè)置反濾層，頂部就地填筑當(dāng)?shù)佧}土。

經(jīng)過試驗得出結(jié)論：用當(dāng)?shù)赝磷鳛槁返烫盍蠒r必須經(jīng)過翻曬，將含水量控制在塑限含水量以下，表層鹽殼及含石膏顆粒的土應(yīng)棄除，填土中不允許混雜鹽塊；在地下水位高（＜1m），承載力＜100kPa 的地段不宜設(shè)高路堤并應(yīng)設(shè)置隔斷層，礫石土隔斷層采用厚度為0.75m，細砂隔斷層采用1.25m。鹽殼隔斷層0.8m 仍不能阻止毛細水上升，原因是地下水礦化度較小，地下水不僅能穿過鹽殼，而且能將其部分溶解，認(rèn)為鹽殼在當(dāng)?shù)夭贿m宜作為隔斷層。

南疆線勘察設(shè)計通過應(yīng)用以上試驗成果，目前運行良好。

例2：哈羅線塔里木盆地羅布泊鹽湖區(qū)段巖鹽路基，巖鹽厚度＞5m，成分為鈣芒硝、石鹽、石膏等，呈層狀分布；主要以鈣芒硝為主，約占含鹽系厚度的30～60%以上，鈣芒硝晶體一般呈微晶-粗巨晶，粒徑2～4mm，最大可達2cm，多為自形-半自形的棱板狀、棱柱狀和片狀，部分呈粒狀、碎屑狀，集合體呈晶蔟狀、花瓣狀及鑲嵌狀，以厚層狀產(chǎn)出為主，其次為薄層和分散狀；鈣芒硝層中孔隙和晶洞發(fā)育，晶體間可見大孔隙，孔徑3～20mm，孔隙度10%～20%，最大30%。地下水位埋深＞20m。設(shè)計中路基采取以下原則進行處理：

1） 路堤，路基基床表層0.6m 采用B 組填料。在路肩以下0.6m 處設(shè)置平臺，基床表層0.6m 以下利用當(dāng)?shù)貛r鹽填筑。在湖區(qū)的一般地段坡腳處設(shè)置1.0m 寬，0.5m 高的防護護道，在路基通過低洼地段時坡腳處設(shè)置2.0m 寬，1.0m 高的防護護道。

路肩以下0.6m 處鋪設(shè)復(fù)合土工膜隔斷層，復(fù)合土工膜沿線路橫向鋪設(shè)、縱向搭接，橫向鋪設(shè)時由路基中心線沿路拱向兩側(cè)平鋪，其搭接寬度應(yīng)≥0.3m。并在復(fù)合土工膜上、下各設(shè)置0.10m 厚的中粗砂保護層。

路肩0.8m 寬、基床表層坡面和路肩以下0.6m 處的平臺平鋪0.10m 厚的小卵石，平鋪0.10m 厚的小卵石后的平臺寬為0.5m，小卵石直徑≥0.05m。

含溶蝕孔洞的鹽殼層，對路基基底進行重型機械碾壓，碾壓寬度至坡腳以外1.0m。

2） 路塹，路塹的基床表層按路堤形式開挖，路基基床表層采用B 組填料填筑，在路肩以下0.6m 處設(shè)置平臺，平臺外設(shè)置側(cè)溝，側(cè)溝外設(shè)置側(cè)溝平臺。

基床距路肩以下0.6m 處及平臺鋪設(shè)復(fù)合土工膜，并在復(fù)合土工膜上、下各設(shè)置0.10m 厚的中粗砂保護層，側(cè)溝及側(cè)溝平臺采用復(fù)合土工膜防滲，復(fù)合土工膜上覆≥0.1m 厚的中粗砂墊層。

平臺及側(cè)溝在中粗砂墊層上平鋪0.1m 厚的小卵石，平鋪0.10m 厚的小卵石后的側(cè)溝尺寸為0.4×0.6m，側(cè)溝平臺為1m，小卵石直徑≥0.05m。

目前路基修筑基本成形，基底穩(wěn)定，未發(fā)現(xiàn)不良現(xiàn)象發(fā)生。

4 結(jié)語

本文經(jīng)過長期勘察工作，對新疆地區(qū)鹽漬土進行了總結(jié)、綜合評價，并結(jié)合實例對其產(chǎn)生的危害也進行了分析，具有一定的指導(dǎo)作用。