張運(yùn)

【摘要】本文結(jié)合蘭州新區(qū)某工程實(shí)例，通過(guò)對(duì)鹽漬土地基處理技術(shù)的綜合分析，進(jìn)一步探討鹽漬土的處理方法，尋求更為科學(xué)合理的應(yīng)對(duì)策略，為相關(guān)工程技術(shù)人員提供參考。

【關(guān)鍵詞】鹽漬土；地基處理

1、鹽漬土簡(jiǎn)介及案例情況概述

鹽漬土是指含鹽量超過(guò)一定數(shù)量的土，廣義理解為包括鹽土和堿土在內(nèi)的，以及不同鹽化、堿化土的統(tǒng)稱，當(dāng)?shù)乇韺?.0m的厚度范圍內(nèi)易融鹽的含量大于0.3%時(shí)稱鹽漬土。鹽漬土具有較強(qiáng)的吸濕、松脹、溶失及腐蝕等特性，土中常見(jiàn)的易融鹽有氯鹽、硫酸鹽和碳酸鹽。嚴(yán)重影響建筑的穩(wěn)定性和耐久性。

蘭州新區(qū)某工程，自2014年8月完工，10月交付業(yè)主使用后，在2015年1月加工車間內(nèi)地坪小范圍發(fā)生鼓脹，施工單位將形變區(qū)域進(jìn)行了返修，而與此同時(shí)在加工車間、金屬結(jié)構(gòu)車間、裝配車間等區(qū)域也發(fā)生了不同程度的地面鼓脹，且部分區(qū)域經(jīng)返工處理后，返工部位再次發(fā)生形變，經(jīng)施工單位測(cè)量后發(fā)現(xiàn)，場(chǎng)坪部分區(qū)域產(chǎn)生了鼓脹，目前已影響了部分功能區(qū)域的正常運(yùn)營(yíng)。

2、場(chǎng)地地質(zhì)概況

建筑物所在場(chǎng)地位于蘭州新區(qū)。地貌單元屬烏鞘嶺南坡的斷陷低地-秦王川盆地。場(chǎng)地原為耕地、林地及荒地。場(chǎng)地地形開(kāi)闊、平坦。地勢(shì)整體呈東高西低、南高北低，最大高差9.29m，地勢(shì)起伏較大。氣象條件屬典型的溫帶半干旱大陸性氣候，四季分明，陽(yáng)光充足，冬季寒冷干燥，春季多風(fēng)少雨，年平均降水量300～350mm，年蒸發(fā)量1880mm；年日照量1744～2659小時(shí)，日照率60%；最大積雪厚度約14cm，標(biāo)準(zhǔn)凍土深度1.46m。

在勘察深度范圍內(nèi)場(chǎng)地上部地層主要為第四系全新統(tǒng)沖洪積碎屑沉積物，包括素填土，層厚0.4～3.2m；黃土狀粉土，累計(jì)層厚16.8～29.7m；粉砂層，累計(jì)層厚0.4～3.2m，圓礫層，累計(jì)層厚2.5～8.7m；下部地層主要為第三系強(qiáng)風(fēng)化泥巖（砂礫巖）。

該場(chǎng)地地下水屬潛水類型，穩(wěn)定水位埋深26.7～36.0m，水位標(biāo)高1890.10～1893.83m。地下水礦化度高，水質(zhì)較差。水位隨季節(jié)變化，年變化幅度1～2m。

3、設(shè)計(jì)情況概述

該項(xiàng)目在進(jìn)行地基處理時(shí)采用的是整片強(qiáng)夯法，鑒于濕陷性土層厚度為3～8米，強(qiáng)夯的高能量點(diǎn)夯采用4000kN·m的夯擊能量，低能量滿夯可采用2000kN·m的夯擊能量，點(diǎn)夯及滿夯各為至少兩遍，強(qiáng)夯對(duì)地基土的有效影響深度不應(yīng)小于6米。

3.1 設(shè)備基礎(chǔ)部分地基處理

采用天然地基的設(shè)備基礎(chǔ)部分，以強(qiáng)夯后并消除表層7米濕陷性的地基作為持力層，地基承載力特征值不小于160KPa?；A(chǔ)下應(yīng)換填1.0米厚3：7灰土，分層壓實(shí)，分層厚度不大于300，壓實(shí)系數(shù)不小于0.95。

3.2 電動(dòng)平車基礎(chǔ)處理

基礎(chǔ)下應(yīng)換填1.5米厚3：7灰土，分層壓實(shí)，分層厚度不大于300，壓實(shí)系數(shù)不小于0.95。

3.3 地坪地基處理

車間地面為耐磨混凝土地面，混凝土表面撒3厚金屬骨料耐磨面層，做法詳05J909地45C，混凝土厚度改為200。

地面做法即為：

①200厚C25細(xì)石混凝土，強(qiáng)度達(dá)標(biāo)后表面撒布金屬骨料，2～3厚金屬骨料耐磨面層，隨打隨抹光；②水泥漿一道（內(nèi)摻建筑膠）；③60厚C15混凝土墊層；④150厚粒徑5～32卵石（碎石）灌M2.5混合砂漿振搗密實(shí)或3：7灰土；⑤素土夯實(shí)。

4、施工過(guò)程概述

該項(xiàng)目地基強(qiáng)夯工程在土建單位進(jìn)場(chǎng)時(shí)已完成了相關(guān)內(nèi)容的作業(yè)。

在設(shè)備基礎(chǔ)施工時(shí)，原設(shè)計(jì)3：7灰土換填深度為1.2米，在施工了部分設(shè)備基礎(chǔ)之后，發(fā)生圖紙變更，回填深度變更為1.0米，除此之外，我方皆嚴(yán)格依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行施工。

電動(dòng)平車基礎(chǔ)施工嚴(yán)格遵循設(shè)計(jì)及相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了施工。

地坪施工時(shí)根據(jù)LS-XQGY-JS-A2014-0327聯(lián)系單，將地坪做法變更為○1250厚C25細(xì)石混凝土，強(qiáng)度達(dá)標(biāo)后表面撒布金屬骨料，2～3厚金屬骨料耐磨面層，隨打隨抹光；○2150厚粒徑5～32卵石（碎石）灌M2.5混合砂漿振搗密實(shí)或3：7灰土（實(shí)際施工中采用150厚3：7灰土進(jìn)行回填）；○3素土夯實(shí)。

在施工過(guò)程中，我方從原材料的進(jìn)場(chǎng)檢測(cè)，到施工過(guò)程的質(zhì)量控制，以及質(zhì)量批、分項(xiàng)工程、分部工程直至竣工驗(yàn)收，均嚴(yán)格按照施工圖紙要求及工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范執(zhí)行，符合要求。

5、鼓脹原因排查

一般情況下，在蘭州及周邊地區(qū)地基或地坪施工質(zhì)量出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，將造成地基的沉陷，但本工程地坪出現(xiàn)了鼓脹現(xiàn)象，與以往出現(xiàn)的情況恰恰相反，且已經(jīng)影響部分功能區(qū)域的正常運(yùn)行。因此我方分別從勘察、設(shè)計(jì)及施工過(guò)程質(zhì)量控制三方面進(jìn)行了排查。

原地勘報(bào)告中，對(duì)土的腐蝕性試驗(yàn)結(jié)果顯示易溶鹽中各項(xiàng)指標(biāo)中SO42-的含量為651～1704mg/kg，其含量較之我方施工的其它工程偏高；

設(shè)計(jì)根據(jù)該建筑物安全性、功能性等要求進(jìn)行了設(shè)計(jì)，但并未對(duì)硫酸鹽含量偏高的情況進(jìn)行針對(duì)性的設(shè)計(jì)或采取特殊處理措施；

施工過(guò)程中從原材料的進(jìn)場(chǎng)檢測(cè)，到施工過(guò)程的質(zhì)量控制及驗(yàn)收均符合規(guī)范要求。

通過(guò)對(duì)上述三方面的排查，我方初步認(rèn)為該工程地坪膨脹應(yīng)當(dāng)是由土壤中硫酸鹽過(guò)高造成的，為證實(shí)此種推測(cè)，我方委托蘭州理工大學(xué)土木實(shí)驗(yàn)中心對(duì)該區(qū)域出現(xiàn)鼓脹現(xiàn)象的原因進(jìn)行勘察、檢測(cè)和試驗(yàn)論證分析，以求查明工程病害的原因并給出相應(yīng)的處理建議。

6、破壞原因分析

通過(guò)對(duì)該場(chǎng)地原始地貌、施工過(guò)程進(jìn)行分析探討并將該區(qū)域內(nèi)土體開(kāi)挖取樣帶至實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)檢測(cè)。

2016年5月蘭州理工大學(xué)土木實(shí)驗(yàn)中心出具了《蘭州蘭石石油裝備工程有限責(zé)任公司加工車間地面鼓脹病害檢測(cè)報(bào)告》，報(bào)告中明確指出了土樣中的易溶鹽含量及其它成分遠(yuǎn)高于蘭州市其他區(qū)域土質(zhì)的含鹽量水平，且多個(gè)取樣點(diǎn)含鹽量遠(yuǎn)超出國(guó)標(biāo)《鹽漬土地區(qū)建筑技術(shù)規(guī)范》GB50942中關(guān)于鹽漬土的界定。

初步確定該項(xiàng)目硫酸鹽含量屬于鹽漬土范疇，地平膨脹是由鹽脹造成的。

硫酸鹽膨脹機(jī)理為土壤中的易溶鹽硫酸鈉、硫酸鎂隨土壤中含水量的變化以三種狀態(tài)存在。硫酸鈉：無(wú)水硫酸鈉、十水硫酸鈉、硫酸鈉溶液；硫酸鎂：無(wú)水硫酸鎂、MgSO4·nH2O（n=1，2，4，5，6，7）、硫酸鎂溶液。正是其隨含水量多少而變化造成膨脹。

同時(shí)，在換填過(guò)程中石消灰所含的鈣、鎂離子也與土壤中的鋁、硅離子形成鈣礬石和碳硫硅鈣石，其生成原理如下：

CaO+H2O=Ca（OH）2 （1）

Ca（OH）2=Ca2++2（OH）- （2）

Al2Si4O10（OH）2·n（H2O）+ 2（OH）- +10H2O

=2Al（OH）4-+4H4SiO4+ nH2O （3）

2H4SiO4=2H2SiO42-+2H+ （4）

5Ca2++6H3SiO4-+4OH-=Ca5（Si6O18H2）·4H2O+6H2O （5）

MxSO4·nH2O=XMY++ SiO42- nH2O （6）

6Ca2++2Al（OH）4-+4OH- +3（SO4）2-+26H2

O= Ca6[Al（OH）6]2·（SO4）3·26H2O （7）

Ca6[Al（OH）6]2·（SO4）3·26H2O+2H2SiO42-

+2CO32-+O2=Ca6[Si（OH）6]2·（SO4）2·（CO3）2

·24H2O+2Al（OH）4-+ SO42-+4OH-+2H2O （8）

鈣礬石無(wú)序排列的針狀結(jié)構(gòu)將導(dǎo)致土壤的體積膨脹達(dá)到200%以上。

同時(shí)，從以下幾方面也得到印證：

（1）通過(guò)對(duì)鼓脹發(fā)生的時(shí)間段進(jìn)行觀察和分析后，發(fā)現(xiàn)在冬季溫度較低時(shí)，鼓脹區(qū)域變化較為明顯。這基本符合鹽漬土鼓脹的規(guī)律。

（2）該地區(qū)降雨較少而蒸發(fā)量大，有利于土壤的鹽漬化。

（3）該地區(qū)在2003年《中華人民共和國(guó)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告 蘭州市副》中也被確定為鹽漬土地區(qū)。

（4）夯得越實(shí)，膨脹量越大。根據(jù)《鹽漬土地區(qū)建筑技術(shù)規(guī)范》第7.2.20條規(guī)定，強(qiáng)夯法和強(qiáng)夯置換法適用于處理鹽漬土中的碎石土、沙土、粉土和低塑性黏性土地基以及此類土組成的填土地基，不宜用于處理鹽脹性地基。

（5）廠房?jī)?nèi)所有換填使用的3：7灰土均為現(xiàn)場(chǎng)原土進(jìn)行的拌合，灰土中所含的鈣、鎂離子，也為鹽漬土中硫酸鹽產(chǎn)生的鹽脹反應(yīng)及鈣礬石和碳硫硅鈣石的生成提供了條件。

《工業(yè)建筑防腐設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50046-2008）4.7.2條第1款規(guī)定：當(dāng)土中含有氫離子或硫酸根離子介質(zhì)時(shí)，不應(yīng)采用灰土墊層、石灰樁、灰土擠密樁等加固方法。

《鹽漬土地區(qū)建筑技術(shù)規(guī)范》（GB/T50942-2014）第5.4.7規(guī)定，硫酸鹽為主的環(huán)境下不宜采用灰土基礎(chǔ)、石灰樁、灰土樁等；

（6）且該工程地坪于2014年7、8月進(jìn)行施工，該時(shí)期蘭州新區(qū)雨水較多，自彩板邊緣及天溝連接處流入的水進(jìn)入土壤中。后又因冬季氣溫較低，造成廠房?jī)?nèi)暖氣管破裂，水流入地基土中。廠房散水周邊均未設(shè)置排水溝，綠化帶高于散水，自彩板流下的水進(jìn)入綠化帶后滲入廠房地基土中，對(duì)土壤的含水量產(chǎn)生影響，為鹽脹提供了必要的條件。

結(jié)論：

綜上所述，該項(xiàng)目地坪鼓脹是由鹽漬土的鹽脹所導(dǎo)致。

根據(jù)理工大整治建議，可以有三種處理措施：

（1）挖除鹽漬土，回填其他合格土料；

（2）在有條件的情況下進(jìn)行加載，抑制鹽脹，大約每米厚鹽漬土須重壓7～130kPa（視易溶鹽含量而變）；

（3）可在鹽漬土中加氯化鋇進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，使易溶鹽轉(zhuǎn)化成中溶鹽或難溶鹽，消除膨脹性。

第一種措施可行且可靠。第二種措施因廠房?jī)?nèi)已安裝設(shè)備并投入使用，實(shí)施難度大不宜采用。第三種措施因鹽漬土分布不均勻，加入氯化鋇進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，在摻量上不宜控制且面積過(guò)大。工程中應(yīng)用應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況做相應(yīng)調(diào)整為宜。

參考文獻(xiàn)：

[1]《工業(yè)建筑防腐設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50046-2008）

[2]《鹽漬土地區(qū)建筑技術(shù)規(guī)范》（GB/T50942-2014）