新疆鹽漬土地區(qū)城市道路路基設(shè)計要點

文 / 烏魯木齊市城建設(shè)計研究院 葉青

隨著基礎(chǔ)交通設(shè)施網(wǎng)的不斷擴(kuò)展和城鎮(zhèn)化的持續(xù)推進(jìn)，城市道路建設(shè)規(guī)模也日益擴(kuò)大。城市道路在建設(shè)期間可能會遇到各種不良地質(zhì)，影響路基的設(shè)計與施工。鹽漬土地基是新疆地區(qū)較常見的特殊巖土，往往具有明顯的鹽脹性、溶陷性等，如果治理措施選擇不合理，可能造成路基邊坡失穩(wěn)、滑移、路面裂縫等病害，在很大程度上影響行車安全和舒適度。國內(nèi)外很多學(xué)者和工程技術(shù)人員也針對鹽漬土路基開展了一些研究，比如羅小雨基于總結(jié)了鹽漬土地基的特點，并分析了鹽漬土常見處治措施的施工要點和處治效果；成黎霞使用軟件MIDAS建立路基計算模型，分析了鹽漬土路基處治前后的安全系數(shù)變化規(guī)律。因此，研究鹽漬土地區(qū)的城市道路路基設(shè)計要點具有十分重要的工程意義。

鹽漬土定義及主要工程特征

鹽漬土定義

巖石在風(fēng)化期間會分離出部分氯鹽、碳酸鹽等易溶鹽物質(zhì)，并隨水滲入聚集于土層中。如果土層中的易溶鹽含量＞0.5%，則這種土體就屬于鹽漬土。鹽漬土多分布于內(nèi)陸干旱、半干旱地區(qū)、濱海地區(qū)等。鹽漬土和普通土一樣也屬于三相物質(zhì)，但也有自身獨特的性質(zhì)，比如液相含鹽溶液，固相含結(jié)晶鹽，且三相指標(biāo)的轉(zhuǎn)變對土體的物理力學(xué)參數(shù)影響較大。

鹽漬土分類

為了更好的進(jìn)行路基設(shè)計，應(yīng)當(dāng)對鹽漬土進(jìn)行分類，并根據(jù)不同的鹽漬土類別選擇相應(yīng)的處理措施。按照土層中的易溶鹽類不同，可分為氯化物鹽類鹽漬土、硫酸鹽類鹽漬土、碳酸鹽類，其中鈉鹽（比如NaCl、NaSO4、NaCO3等）對公路路基危害最嚴(yán)重；按照鹽漬土的平均含鹽量，可分為弱鹽漬土、中鹽漬土、強(qiáng)鹽漬土、過鹽漬土四類，具體劃分指標(biāo)如表1。

鹽漬土基本工程特性

鹽脹（縮）性：當(dāng)土體中的易溶鹽含量大于臨界值時，鹽漬土可能吸水出現(xiàn)體積膨脹，即鹽脹。鹽漬土的膨脹性與含水量、含鹽量、溫度等有關(guān)，可用鹽脹率大小來評價鹽漬土的鹽脹性。

所謂鹽縮性是指在外界環(huán)境影響下，鹽漬土出現(xiàn)脫水，導(dǎo)致土體結(jié)構(gòu)破壞。

溶陷性：鹽漬土溶陷是指土體浸水后鹽晶溶解而沉陷，主要發(fā)生在潮濕地帶。鹽漬土的溶陷性以溶陷系數(shù)為評價指標(biāo)（溶陷系數(shù)大于0.15為溶陷性鹽漬土），與含鹽量、土體滲透系數(shù)等呈正相關(guān)關(guān)系。如果道路所處的地層比較復(fù)雜，應(yīng)當(dāng)利用每層土溶陷系數(shù)和土層厚度加權(quán)計算得到地基的溶陷系數(shù)。

毛細(xì)水現(xiàn)象：鹽漬土的毛細(xì)現(xiàn)象非常明顯。這是因為毛細(xì)水溶鹽能力強(qiáng)，能充分搬移土中易溶鹽，其對道路地基土的影響主要包括浸濕軟化土體和次生鹽漬化兩方面，從而導(dǎo)致土體抗剪強(qiáng)度降低，產(chǎn)生各種路基病害。

鹽漬土路基常見處理措施

城市道路中的鹽漬土路基設(shè)計的關(guān)鍵就是對場地內(nèi)的鹽漬土地基進(jìn)行處理，以確保地基承載力、壓實度、抗剪強(qiáng)度等滿足規(guī)范要求。

換填法

換填法是城市道路鹽漬土地基處理的最常見方法之一，該方法通常是用在厚度和分布范圍較小的軟土地基中。

換填法處治鹽漬土地基的基本原理是先把原地面線以下的鹽漬土挖除，然后再回填壓實強(qiáng)度高、抗侵蝕能力強(qiáng)的碎石、礫石等石料，從而提高鹽漬土地基的承載力、減小地基沉降。換填法處理鹽漬土地基的設(shè)計要點是確定墊層尺寸（厚度和寬度）、墊層承載力、地基沉降。

值得注意的是，鹽漬土地基待換填的材料在進(jìn)場后或施工前應(yīng)分批進(jìn)行質(zhì)量檢驗，以避免材料質(zhì)量不合格引起后期路基病害。

強(qiáng)夯

對于鹽漬土地基而言，強(qiáng)夯法處理深度大約在4—6m。強(qiáng)夯法的施工工藝簡單，施工速度快，它是將重錘起吊到一定高度后自由降落至原地面線，利用重錘降落的勢能轉(zhuǎn)換的動能來沖擊鹽漬土地基表面，從而使土體顆粒重新排列，變得更加密實，以提高地基承載力。強(qiáng)夯法主要用于處理含結(jié)晶鹽不多、非飽和的低塑性鹽漬土。

提高路基高度

對于地下水較高的路段采用提高路基高度的方法能減小毛細(xì)水上升對路基的影響，避免路基的再鹽漬化。因此，在設(shè)計鹽漬土路基時可控制路基高度不小于路基再鹽漬化的最小高度H。路基最小高度可按下式計算：

式中： —地下水高度； —毛細(xì)水上升高度； —臨界凍結(jié)深度高度； —安全高度。

浸水預(yù)溶法

浸水預(yù)溶法就是對鹽漬土地基預(yù)先浸水，將土層中的易溶鹽溶解，土體中的細(xì)小土顆粒進(jìn)入孔隙使土層預(yù)先溶陷。相關(guān)研究成果表面，采用浸水預(yù)溶法能在很大程度上降低鹽漬土在施工期間和運營期間的溶陷量，并具有施工方法簡單、造價低等優(yōu)勢。

鹽漬土路基設(shè)計實例分析

工程概括

擬建北園路道路等級為城市次干路，設(shè)計速度40km/h，規(guī)劃道路紅線寬35m。工程起點接工業(yè)大道，工程終點至北一路，并順接?xùn)|側(cè)現(xiàn)狀公路，全長約4.1km。項目全線新建機(jī)動車道，兩側(cè)設(shè)置人非混行道；沿線新建綠化帶和交通、照明設(shè)施；同步新建污水、給水、綠化給水地下管線工程。

依據(jù)地勘單位提供的巖土工程勘察報告可知，路基所處場地環(huán)境類別為 Ⅲ 類環(huán)境，場地土按土中含鹽化學(xué)成份分類屬亞硫酸鹽漬土，按土中含鹽量分類屬中鹽漬土，不考慮其鹽脹性及溶陷性。同時，在路線終點處有地下水出露，地下水埋深在原狀地表下3.0～3.3m。

鹽漬土路基處理原則

在選擇鹽漬土地基處置方案時應(yīng)遵循以下基本原則：

第一，因地制宜、綜合治理。設(shè)計人員應(yīng)結(jié)合工程所在區(qū)域的水文、地質(zhì)、環(huán)境等條件和鄰近項目的建設(shè)經(jīng)驗來選擇合理的處治方案；

第二，處理徹底，不留后患。選擇的處治措施應(yīng)盡量將鹽漬土的不良影響完全消除，以減少鹽漬土影響城市道路的正常運營；

第三，技術(shù)可行，經(jīng)濟(jì)合理。

在選擇鹽漬土地基處治方案時應(yīng)進(jìn)行多方案必選，即方案首先要滿足技術(shù)性要求，并在此基礎(chǔ)上盡量節(jié)約處理費用。

鹽漬土路基處理方案

1.地基處理

由于該項目路基基底鹽漬土埋深較淺（0.5-0.8m），且鹽分聚集呈團(tuán)塊狀，透鏡體狀、帶狀分布。為保證道路路基的施工質(zhì)量和安全運營，采用換填法對鹽漬土進(jìn)行處理，即將路床底面以下鹽分聚集的部分土體挖除，換填含鹽量符合設(shè)計要求的非鹽漬土，分層碾壓回填至基底標(biāo)高，同時要確保壓實度和承載力滿足規(guī)范要求。

2.路面防滲

由于城市道路所處場地土為鹽漬土，為了避免機(jī)動車道兩側(cè)4m寬綠化帶內(nèi)灌溉水滲入路基產(chǎn)生溶陷現(xiàn)象，擬在機(jī)動車道路緣石外鋪設(shè)聚丙烯34絲防滲膜（復(fù)合土工膜），其深度自天然砂礫墊層頂部向下1.6m，且防滲膜相關(guān)技術(shù)指標(biāo)均符合國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

結(jié)語

本文結(jié)合某城市道路詳細(xì)探討了鹽漬土地基的分類、基本工程特性、常見處治措施等，主要得到以下幾方面結(jié)論：

易溶鹽含量＞0.5%的土體為鹽漬土，同時根據(jù)平均含鹽量大小可分為弱鹽漬土、中鹽漬土、強(qiáng)鹽漬土、過鹽漬土四類。

鹽漬土基本工程特性有鹽脹（縮）性、溶陷性、毛細(xì)水現(xiàn)象等。

鹽漬土路基的常見處治措施包括換填法、強(qiáng)夯、提高路基高度、浸水預(yù)溶法等。

鹽漬土路基處治方案選擇時應(yīng)遵循因地制宜、處理徹底、技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理等原則，并從地基處理和路面防滲兩方面著手。