新疆地區(qū)鹽漬土路基處理技術(shù)及工程應(yīng)用

林寰宇 侯婉宜 涂鵬 高建 朱迪 馮凌宇 李靖

摘要：介紹了鹽漬土路基的鹽脹性、溶陷性和腐蝕性以及在工程中常見的病害問題，并探討了新疆地區(qū)對于鹽漬土路基常用的處理措施，包括提高路基高度、進(jìn)行路基換填、設(shè)置隔斷層、改善路基排水條件。實(shí)際項(xiàng)目采用設(shè)置隔斷層的方法，有效地隔斷毛細(xì)水上升、防止地下水下滲，避免出現(xiàn)二次漬化、翻漿、鹽脹和沉陷的情況。同時，該措施填挖深度淺，投入的工程器械較少，減少了能源消耗和廢氣排放，也符合國家“雙碳”策略的要求。

關(guān)鍵詞：鹽漬土； 路基病害； 路基處理； 工程應(yīng)用

中圖分類號：TU448文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

0引言

我國幅員遼闊，在國家大興基礎(chǔ)建設(shè)的背景下，各種類型的不良地基也逐漸在工程項(xiàng)目中遇到。新疆地區(qū)作為“一帶一路”建設(shè)和“古絲綢之路”的重要節(jié)點(diǎn)，近年來建設(shè)發(fā)展如火如荼，而其廣泛分布的鹽漬土則是典型的不良地基之一。中華人民共和國交通部頒發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)和新疆維吾爾族自治區(qū)公路行業(yè)技術(shù)規(guī)范中將易溶鹽含量大于0.3%的土定義為鹽漬土［1］。鹽漬土應(yīng)用在工程上作為路基基底和填料或者地基時，具有顯著的鹽脹性、溶陷性和腐蝕性［2］，給建設(shè)帶來了一定的局限性，也給工程帶來許多的病害，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失［3］。本文探討了鹽漬土的常見病害以及對新疆地區(qū)鹽漬土常見的處理措施，在本文案例工程中取得了較好的應(yīng)用，可為同類工程提供一定的經(jīng)驗(yàn)參考。

1鹽漬土分布及常見病害

1.1鹽漬土分布

1.1.1形成條件

鹽漬土是當(dāng)巖土層中殘存著大量的無機(jī)鹽類，地下水沿土層的毛細(xì)管升高至地表或接近地表，經(jīng)蒸發(fā)作用水中鹽分被析出并聚集于地表或地下土層中形成的［4］。

1.1.2主要分布

鹽漬土主要分布在西北干旱地區(qū)的青海、新疆、甘肅、寧夏、內(nèi)蒙古等地區(qū)；在華北平原、松遼平原、大同盆地和青藏高原的一些湖盆洼地也有分布。

絕大多數(shù)鹽漬土分布地區(qū)，地表有一層白色鹽霜或鹽殼，厚數(shù)厘米至數(shù)十厘米。鹽漬土中鹽分的分布隨季節(jié)、氣候和水文地質(zhì)條件而變化，在干旱季節(jié)地面蒸發(fā)量大，鹽分向地表聚集，這時地表土層的含鹽量可超過10%，隨著深度的增加，含鹽量逐漸減少。雨季地表鹽分被地面水沖淋溶解，并隨水滲入地下，表層含鹽量減少，地表白色鹽霜或鹽殼甚至消失。因此，在鹽漬土地區(qū)，經(jīng)常發(fā)生鹽類被淋溶和鹽類聚集的周期性的發(fā)展過程。

1.2常見病害

根據(jù)工程實(shí)踐，各類鹽漬土路基病害具有一些共性，其外在表現(xiàn)主要體現(xiàn)在諸如路面結(jié)構(gòu)出現(xiàn)縱向裂縫、路面呈現(xiàn)波狀起伏、道路平整度差、路面被拉裂、路基翻漿等［5］。路基常見病害總體可分為幾類。

1.2.1路基溶陷

鹽漬土本身具有溶陷性，即在遇水的情況下，鹽漬土中組成土顆粒之間膠結(jié)物主要成分的可溶鹽溶于水被帶走，鹽分的流失導(dǎo)致了土體強(qiáng)度降低、壓縮性增大，在自重或者車輛荷載的作用下發(fā)生下沉變形，從而路基結(jié)構(gòu)中也就出現(xiàn)了雨溝、小洞穴等現(xiàn)象，導(dǎo)致路基發(fā)生沉陷。

1.2.2路基松脹、膨脹

土中硫酸鈉（Na2SO4）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，時而脫水體積縮小，反復(fù)相變導(dǎo)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0.3 m以內(nèi)，土體疏松、足踏下陷、路肩變窄、邊坡失穩(wěn)。

1.2.3路基翻漿

鹽漬土在干燥狀態(tài)下有很高的強(qiáng)度。鹽漬土路基翻漿的破壞現(xiàn)象主要是鹽漬土中所含易溶鹽晶體在遇水溶解后，使土的輕度降低，由于在一定范圍內(nèi)鹽漬土的含鹽量越高，其液限也隨之降低，從而導(dǎo)致當(dāng)鹽漬土含鹽量較高時，鹽漬土可以在含水率不大的情況下就達(dá)到液性的狀態(tài)，使其強(qiáng)度急劇下降，在車輛荷載反復(fù)作用的情況下發(fā)生翻漿的破壞現(xiàn)象。

1.2.4路基鹽脹變形

鹽漬土路基鹽脹破壞現(xiàn)象主要發(fā)生在硫酸鹽含量較高的鹽漬土地區(qū)，這類鹽漬土?xí)跍囟葪l件或者水文地質(zhì)條件發(fā)生變化時產(chǎn)生膨脹變形，晝夜溫度變化會導(dǎo)致反復(fù)的鹽脹作用，從而導(dǎo)致了路基結(jié)構(gòu)疏松、多孔的現(xiàn)象，使道路極易遭到風(fēng)蝕破壞和發(fā)生沉陷破壞。

1.2.5路基的腐蝕破壞

含有一定水分的鹽漬土，其所含鹽分會在毛細(xì)作用下從建筑材料混凝土的一端滲入，在暴露于大氣中的另一端蒸發(fā)，因此混凝土空隙中的鹽溶液蒸發(fā)后結(jié)晶，產(chǎn)生膨脹，造成建筑材料鋼筋的銹蝕破壞、混凝土的開裂，從而大大降低了這些建筑材料的性能，最終導(dǎo)致了道路的破壞。

1.2.6路基次生鹽漬化

由于鹽漬土地區(qū)地下水中含有較多的易溶鹽類，通過毛細(xì)作用水分上升，如果路堤沒有足夠的高度，則毛細(xì)水蒸發(fā)后鹽分留于土中，填土中的含鹽量積累增大逐漸由非鹽漬土轉(zhuǎn)變?yōu)辂}漬土，影響路堤的密實(shí)度及穩(wěn)定性。

2新疆地區(qū)鹽漬土路基常用處理措施

新疆深居內(nèi)陸，地形封閉，氣候干旱，自然條件特殊，鹽漬土不僅分布范圍廣，而且鹽化程度和含鹽性質(zhì)各地差異較大。境內(nèi)道路受鹽漬化影響，形成嚴(yán)重病害，鹽漬土地區(qū)道路的修建與養(yǎng)護(hù)存在著許多特殊問題。新疆地區(qū)常用的鹽漬土路基處理措施主要有下述幾種。

2.1提高路基高度

路基高度適當(dāng)提高，路基邊緣高于地下水位或者地表長期積水位最小高度應(yīng)滿足規(guī)范要求［6］。此方法應(yīng)與排水設(shè)計(jì)綜合考慮，且適用于公路，不適用于城市道路。對于城市道路來說路基提高會影響周邊項(xiàng)目的場地標(biāo)高，增加填方量。

2.2路基換填

采用透水性材料對路床范圍內(nèi)的鹽漬土進(jìn)行換填，通常換填厚度不小于80 cm，高等級道路通常不小于100 cm。換填料一般采用礫類土或砂，新疆地區(qū)較多的主要為戈壁料和風(fēng)積沙。

2.3設(shè)置隔斷層

隔斷層設(shè)在路堤內(nèi)一定深度，以隔斷水分和鹽分進(jìn)入路基上層或路面基層。隔斷層材料可選用土工布或塑料薄膜、風(fēng)積沙或河沙、礫（碎）石、瀝青砂等。

2.3.1土工布或塑料薄膜隔斷層

中、強(qiáng)鹽漬土地區(qū)修建高級路面的道路，宜采用土工布或塑料薄膜隔斷措施，防止路基水分與鹽分上升。填方隔斷層設(shè)置在路基邊緣以下0.8～1.5 m，高出邊溝流水位20 cm以上。挖方路基隔斷層應(yīng)設(shè)置于路面墊層以下不少于30 cm處，且隔斷層應(yīng)高于邊溝流位。

2.3.2風(fēng)積沙或河沙隔斷層

用作路基隔斷層的風(fēng)積沙或河沙，其粉黏粒含量應(yīng)小于5%，總含鹽量應(yīng)小于0.3%，腐殖質(zhì)含量應(yīng)小于1%。風(fēng)積沙或河沙隔斷層宜設(shè)在路面墊層下面；填筑厚度視公路等級、水文地質(zhì)、施工機(jī)械等條件確定；二級及二級以上公路不宜小于50 cm，三、四級公路宜30～50 cm。

2.3.3礫（碎）石隔斷層

在地下水位較高的強(qiáng)鹽漬土地帶，新建高速公路及一、二級公路路基采用。礫（碎）石隔斷層厚度30～40 cm，上下設(shè)反濾層。礫（碎）石隔斷層頂面位置，應(yīng)在路肩邊緣以下不小于80 cm，同時底面應(yīng)高出路邊長期積水位或邊溝流水面20 cm以上，并設(shè)雙向外側(cè)不小于1.5%的橫坡。隔斷層礫（碎）石最大粒徑為50 mm，小于0.5 mm的土含量不大于5%。

2.4改善排水條件

地面排水困難、地下水位較高或公路旁有農(nóng)田排、灌水渠的路段，應(yīng)在路基一側(cè)或兩側(cè)設(shè)排（截）水溝以降低地下水位，排（截）水溝距路基坡腳應(yīng)不小于2 m，溝深應(yīng)低于地表1.0 m以下，溝底寬0.8～1.0 m。

在排水困難、占地容許的路段，可設(shè)計(jì)蒸發(fā)池排除地表流水，蒸發(fā)池邊緣距路基坡腳不應(yīng)小于10 m，每個池的容量不宜超過300 m3，蓄水深度不應(yīng)大于1.0 m。

3實(shí)際工程應(yīng)用

3.1工程概況

項(xiàng)目位于喀什經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)城北加工轉(zhuǎn)換區(qū)，屬于典型的暖溫帶干旱大陸性氣候，四季分明，夏無酷熱，冬無嚴(yán)寒，夏長冬短，干燥少雨，蒸發(fā)量大，多年平均氣溫1月份最低，7月份最高，氣溫年溫差較大和日溫差較大。極端最高氣溫達(dá)49.1 ℃，極端最低氣溫-24.4 ℃。由于城北加工轉(zhuǎn)換區(qū)現(xiàn)狀道路破損嚴(yán)重、路面土體鹽漬化現(xiàn)象較多，地表可見大面積白色鹽殼，因此業(yè)主強(qiáng)烈要求按照弱鹽漬土進(jìn)行處理。

3.2處理方案

按照弱鹽漬土處理，初步擬定了三個方案：

（1）換填處理。路床50 cm范圍內(nèi)采用含鹽量低的戈壁料換填，分兩層回填壓實(shí)，壓實(shí)度不小于規(guī)范要求。

（2）浸水預(yù)溶+強(qiáng)夯處理法。先用礦化度較低的水浸灌鹽漬土地基，把上部鹽漬土地基中易溶的鹽分溶解并排放到其他地方或者滲透到較深的土層中。上部土體中的易溶性鹽分隨水分溶解流失，土體空隙率增大，再采用強(qiáng)夯進(jìn)行夯實(shí)，夯擊能根據(jù)現(xiàn)場試驗(yàn)段確定。

（3）設(shè)置土工布隔斷層。采用一布一膜的復(fù)合土工膜隔斷層，設(shè)置于路面結(jié)構(gòu)以下30 cm處，并適當(dāng)提高該30 cm路基壓實(shí)度。

3.3方案比選

綜合工期、造價以及處理效果多方面考慮，本項(xiàng)目最終采用設(shè)置土工布隔斷層進(jìn)行處理（表1）。

采用土工膜隔斷層，能有效地隔斷毛細(xì)水上升，避免出現(xiàn)由于地下水毛細(xì)作用攜鹽分上升而導(dǎo)致上部土層引起的二次漬化、翻漿及鹽脹的情況。同時，也可防止地表水下滲，避免出現(xiàn)可溶鹽溶于水被帶走，導(dǎo)致土體強(qiáng)度降低、壓縮性增大，在自重或者車輛荷載的作用下發(fā)生下沉變形，從而路基結(jié)構(gòu)中也就出現(xiàn)了雨溝、小洞穴等現(xiàn)象，最終導(dǎo)致路基發(fā)生沉陷的情況。且該措施填挖深度淺，投入的工程機(jī)械及車輛較其他措施少，減少了能源消耗和廢氣排放，也符合國家“雙碳”策略的要求。

4結(jié)束語

本文探討了鹽漬土地基的特征和幾種常見的病害，并列舉了新疆地區(qū)常用的鹽漬土地基處理措施，包括提高路基高度、進(jìn)行路基換填、設(shè)置隔斷層、改善路基排水條件等方法，但在具體工程中，采用何種方式進(jìn)行地基處理，還需要結(jié)合實(shí)際工程條件，進(jìn)行合理選擇。舉例的項(xiàng)目采用設(shè)置土工膜隔斷層的方式，該方式共有三方面優(yōu)勢，一是可有效隔斷毛細(xì)水上升，避免出現(xiàn)二次漬化、翻漿及鹽脹的情況；二是阻斷了地表水帶著可溶性鹽下滲，導(dǎo)致路基沉陷的情況發(fā)生；三是該方式無需“大填大挖”，投入的工程器械較少，減少了能源消耗和廢氣排放，符合國家“雙碳”策略要求。

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［作者簡介］林寰宇（1996—），男，碩士，助理工程師，主要從事道路路基方面的工作。