李林忠，冶金順，冶金祥，王 鵬，孫建聿，李書山，孫雙魁，任永軍，何 遠

(1.中國電建集團青海省電力設計院有限公司，青海 西寧 810008；2.國家電網青海省海北供電公司，青海 海北州 812200)

0 引言

鹽漬土通常指的是土體中鹽與堿的含量過高，土體產生鹽化或者堿化的土質稱為鹽漬土。國內外對于鹽漬土的定義也存在差異，前蘇聯(lián)相關部門規(guī)定〔1〕，當土體中的含鹽量超過0.5 %時，工程設計將該土體定義為鹽漬土，需要地基處理。我國鐵道部頒布的相關規(guī)程規(guī)范表示，土體的易溶鹽的含量大于0.5 %的土質按照鹽漬土進行勘察設計；我國交通行業(yè)對鹽漬土的界定為易溶鹽含量超過0.3 %的土體按鹽漬土進行地基處理〔2〕。鹽漬土的特殊屬性，通常在巖土勘察或者鹽漬土地基的設計歸為特殊土進行處理。鹽漬土的三相屬性決定鹽漬土的特殊性質，其液態(tài)的鹽溶液、固態(tài)的鹽結晶對土體的物理指標存在影響，對工程建設產生較大的困難；鹽漬土的易溶性直接影響地基土體的性質，鹽漬土地基浸水后，其地基土體的結構屬性、結構狀態(tài)以及土質分布狀況均發(fā)生改變，對上部工程結構產生極大的危害〔3〕。因此，隨著西部開發(fā)及西北地區(qū)經濟的發(fā)展，鹽漬土地區(qū)的工程建設增多，鹽漬土對工程的危害也日益凸顯，針對西北地區(qū)鹽漬土地基處理技術的研究可以有效地為工程實施提供軟技術支撐。

2008年，G·V·Dobrovol’skii等相關學者的研究表明，鹽漬土地區(qū)采用灌注樁、預制樁等地基處理方式可以有效改善地基的屬性，增加地基的承載，保障上部結構的安全與穩(wěn)定性〔4〕。我國學者的研究闡述，采用強夯法可以消除新疆黃土鹽漬土的不均勻沉降〔5〕；根據工程特性分析，對于不同路基不同地段的鹽漬土采取換填法、灌注樁以及設置隔斷層，可以有效改善土質的性狀，增加地基的穩(wěn)定性〔6〕；戴榮里的研究表明，采用換填法與土工膜處置地下水相結合的施工工藝，其地基承載與建筑沉降均達到規(guī)范要求〔7〕。本文針對青海地區(qū)鹽漬土對某工程的影響，根據實際工程的地質狀況，提出技術合理、經濟適宜的地基處理方式，以滿足工程的勘察設計要求，并通過該工程地基處理的技術，為同類工程在地基處理方面提供一定的技術借鑒。

1 鹽漬土的工程危害及地基處理技術

1.1 鹽漬土對工程的危害

我國鹽漬土地域分布及空間分布較廣，各地的鹽漬土均存在地域分布的差異性，其鹽漬土的形成、特性及元素組成有明顯的特征差異，不同區(qū)域的鹽漬土其危害特性不同。青海地區(qū)的鹽漬土一般特性為鹽漬土地基對建構筑物的影響和地下水有密切的關系；在含鹽量相同的情況下，土顆粒越細，表現(xiàn)出的鹽脹鹽溶的特性越明顯，土顆粒越粗，特性表現(xiàn)越不明顯。

1.1.1 鹽漬土地基的鹽脹性

鹽漬土地區(qū)的鹽脹性對工程存在極大的危害性，其主要發(fā)生在易溶的硫酸鹽漬土與亞硫酸鹽漬土區(qū)域。當土體溫度動態(tài)變化較大時，地下水以上的土層發(fā)生明顯的鹽脹性，其溫度較低時，鹽溶液達到飽和狀態(tài)，土體中的鹽溶液以結晶的狀態(tài)析出，土體體積增大，發(fā)生鹽脹現(xiàn)象；其溫度較大時，土體的鹽結晶體發(fā)生相態(tài)變化，土體體積減小。以此往復的循環(huán)作用，使得地基的力學性能變化較大，對建、構筑物存在危害〔8,9〕。

1.1.2 鹽漬土地基的腐蝕性

鹽漬土地區(qū)的腐蝕性危害分布較廣。根據相關研究表明〔10,11〕，鹽漬土地區(qū)的建筑物腐蝕的危害主要源自兩個方面：一是液相鹽液體與高礦化地下水，通過毛細水直接作用在建筑物基礎上，與建筑材料發(fā)生化學反應，促使建筑物的基礎發(fā)生結構破壞；二是建筑材料本身含鹽，毛細水的向上作用與材料內鹽結晶，產生內應力，促使結構產生破壞。

1.1.3 鹽漬土地基的溶陷性

鹽漬土地區(qū)的溶陷性指的是鹽漬土浸水后，土體的可溶鹽溶解、流失，導致土體結構強度發(fā)生改變，促使土體的飽和自重壓力發(fā)生變化，使得地基承載力下降并產生土體的沉降。相關研究表明〔12〕：鹽漬土的結晶溶解以及潛蝕效應引起鹽漬土浸水后受荷載作用而產生地基土的沉降變形。

1.2 鹽漬土地基處理技術

鹽漬土地基處理就其本質而言為了改變土體的力學屬性，改善或減弱地基土體因浸水而發(fā)生鹽脹、溶陷及腐蝕等特性以及改善或防止因地基土體發(fā)生形變而導致建筑物基礎結構的損傷破壞。鹽漬土地基處理技術的選擇依據其方法的適用性與局限性，針對鹽漬土的含鹽類別、含鹽量、土體分布狀態(tài)、鹽脹特性及物理屬性的不同選擇不同的地基處理方法。

(1)換填墊層法〔13〕

換填墊層法是將不良土體去除，換填符合地基承載的土體進行夯實或者碾壓，作為建、構筑物的持力層，可以有效改變建、構筑物的承載力與地基抗變形能力。該方法適用于鹽溶性區(qū)域廣、易溶性較大的地區(qū)，換填深度一般為1 m～5 m，地基換填超過5 m的深度，其方法工程造價過大，經濟實用性不高。

(2)強夯法〔14〕

對于土體結構密實性差，土體具有大孔隙的非飽和鹽漬土，采用強夯法將土體強制壓實，提高建筑物的地基承載力，減少或者消除土體的不均勻性以及防止土體的變形與沉降。工程實例表明，經強夯法處理的鹽漬土地基其承載力滿足工程設計的規(guī)程規(guī)范，對于含鹽量比較低且飽和度低的鹽漬土處理效果較好。

(3)浸水預溶法〔15〕

浸水預溶法對液相鹽液體與礦度化較低的鹽漬土進行浸水，使得土體中的溶鹽排放到其他區(qū)域或滲透到深層土體中，促使鹽漬土的含鹽量降低，到達土體的承載力要求。該方法對滲透性較差的土質不適用，且浸水預溶法需要較大的水量處置鹽漬土，對水源的要求較高。

(4)樁基〔16〕

當某地區(qū)鹽漬土含鹽量較高、鹽漬土土層厚度較大時，采用樁基技術處理鹽漬土地基。樁基由深樁與頂部承臺相結合，其樁穿過較厚的鹽漬土土層，將上部建、構筑物的結構荷載傳遞到樁底部承載能力較好的土體。根據工程實例分析與研究，鹽漬土地區(qū)采用灌注樁比預制樁更加符合地基要求。

(5)固化劑處置法〔17〕

固化劑處置法處理鹽漬土地基是將不良的鹽漬土土體通過無機固化劑與高分子固化劑改良成為滿足工程規(guī)范承載力要求的地基土。相關研究表明〔17〕，采用固化劑對鹽漬土土體進行大量的試驗后，其力學性能、地基抗變形、地基承載力均得到明顯的改善。

(6)設置隔斷層〔18〕

通常設置隔斷層分為砂礫石隔斷層與土工布隔斷層。粒徑較大的砂礫石以及級配砂礫石設置的隔斷層，其隔斷層可以有效地阻斷毛細水的上升，且隔斷層保障地基的整體性，提升地基的力學性能，增強地基的承載力；土工布隔斷層不僅有效地阻斷毛細水的上升，而且可以防止地表水的下滲，土工布作為建筑軟技術，對于鹽漬土地基的處理推廣性較高。

2 工程實例

2.1 工程概況

某工程位于青海地區(qū)，其交通便利。該站址地貌屬湟水河南岸III級階地，微地貌為塔爾山山前沖洪積扇。據踏勘調查和勘察、試驗及鄰近工程地質資料表明，站區(qū)內地基土主要由第四系全新統(tǒng)沖、洪積物(Q4)組成，0.0 m～15 m為黃土狀粉土夾粉粘土層，地基土屬鹽漬土，具鹽脹性、溶陷性、腐蝕性、濕陷性。

場內地基土結構較為簡單，自上而下分別為①層人工填土、②層黃土狀土。①層人工填土：雜色，密實，干，主要由漂石、卵石為主，泥巖碎塊、土次之。該層分布厚度為0 m～1.80 m。黃土狀土：棕紅色、黃褐色，中密，稍濕～濕～飽和，堅硬～硬塑，土質不均勻，具孔隙，水平層理明顯，以粉土為主，粉質粘土次之。確定出各土層的承載力特征值分別為：濕陷性黃土狀土為180 kPa，非濕陷性黃土狀土為160 kPa，飽和黃土狀土(地下水位以下)為80 kPa。

2.2 鹽漬土特性分析及地基處理方案

依據地質勘測資料分析得到，該工程建設區(qū)域場址為鹽漬土地基，具有鹽脹性、溶陷性、濕陷性及腐蝕性等特性。本地基處理方案著重解決場地地基土的四種特性帶來的危害。經對場地地基土的工程地質特性綜合分析與評價，依據相關規(guī)程規(guī)范對特殊巖土的處理方法和要求，結合有關工程地基處理實際經驗，分別對場地地基土的四種特性進行處理。

2.2.1 鹽脹性消除

根據地質勘測資料，場地內地基土的鹽脹性具有以下特點：

(1)地基土中的石膏、芒硝碎顆粒是多年來山洪爆發(fā)后沖積形成的，場地土中的含鹽量較為穩(wěn)定，無明顯的補充來源。

(2)場地內地下水豐富，黃土狀土中含有大量的上層滯水，而且補給充分。地表以下10 m處的黃土達到或接近飽和狀態(tài)，而不具鹽脹性。因此，場地內具有鹽脹性的鹽漬土厚度約9 m。

根據鹽脹特性分析，結合本工程建(構)筑物的類型和結構特征，對于上部具有鹽脹性的土層，可采用卵石換填或級配砂換填的方式解決。

2.2.2 溶陷性消除

本建設場址的溶陷性為Ⅱ級或Ⅲ級，針對場地內鹽漬土的溶陷特性及溶陷等級，結合本工程建(構)筑物的類型和結構特征，宜采用卵石換填或級配砂換填法或素土夯密樁法進行局部處理，消除其溶陷性。

2.2.3 腐蝕性防護

針對場地內地基土、地下水對混凝土結構、對鋼筋混凝土結構中的鋼筋、對鋼結構的腐蝕性評價，采取控制水灰比、最少水泥用量、鋁酸三鈣含量及防護層厚度等方法進行防護。

2.3 地基處理方案比選

根據站址場地內存在的不良地質作用以及相應的地基處理方式，提出采用卵石換填或級配砂換填法、素土夯密樁法作為本工程建設場地地基處理的備選方案。

1)卵石換填或級配砂換填法

將具有濕陷性、鹽脹性的土層挖除，并回填如卵石、級配砂、素土等，分層夯實作為持力層，達到消除濕陷性、鹽脹性的目的，同時能提高黃土狀土的承載力。該方法施工簡單易行，同時可以消除地基土的濕陷、溶陷和鹽脹。此方法在我省的大部分民用建筑中廣泛應用，有較好的效果和成熟的工程施工經驗。

2)素土夯密樁法

素土夯密樁法是指采用一定的手段，通過振動、擠壓使地基土體孔隙比減小，提高強度，達到地基處理的目的。可以看出該方法同樣能消除場地內存在的濕陷性和溶陷性，也可消除地基土的鹽脹性，采用夯密樁法可有效的控制投資，縮短工期；施工工藝相對簡化，可靠宜行。

2.3.1 站區(qū)建構筑物的地基處理方案

根據站內建構筑物的重要等級及工藝要求，對不同的建構筑物采用不同的處理方式，達到安全可靠、經濟合理的目的，具體處理方式如下：

1)主控通信樓(主變壓器、電抗器)

方案一：采用卵石換填或級配砂換填法，在滿足規(guī)程規(guī)范的要求下，換填深度為2 m，上部采用0.3 m厚素土做緩沖層。地下水較淺的區(qū)域采用土工布隔斷，減少毛細水對基礎的影響。

方案二：采用素土擠密樁，樁長約6.5 m，樁徑400 mm，成樁后600 mm，樁間距0.9 m。樁頂上部做0.5 m厚素土封閉層及0.5 m厚碎石緩沖層。

2)110 kV室外配電裝置

方案一：采用卵石換填或級配砂換填法，在滿足規(guī)程規(guī)范的要求下，換填深度為3 m，上部采用0.5 m厚素土做緩沖層。

方案二：根據GIS設備的重要性及設備自身的要求，采用素土擠密樁，樁長約8 m，樁徑400 mm，成樁后600 mm，樁間距0.9 m。樁頂上部做0.5 m厚素土封閉層及0.5 m厚碎石緩沖層。

3)330 kV室外配電裝置

方案一：采用卵石換填或級配砂換填法，在滿足規(guī)程規(guī)范的要求下，換填深度為3 m，上部采用0.3 m厚素土做緩沖層。

方案二：采用素土擠密樁，樁長約5 m，樁徑400 mm，成樁后600 mm，樁間距0.9 m。樁頂上部做0.5 m厚素土封閉層及0.5 m厚碎石緩沖層。

4)330 kV繼電器室和綜合電氣室

方案一：采用卵石換填或級配砂換填法，在滿足規(guī)程規(guī)范的要求下，換填深度為3m，上部采用0.5 m厚素土做緩沖層。

方案二：采用素土擠密樁，樁長約6 m，樁徑400 mm，成樁后600 mm，樁間距0.9 m。樁頂上部做0.5 m厚素土封閉層及0.5 m厚碎石緩沖層。

5)投資比較

方案一：1 350萬元；

方案二：1 580萬元。

2.3.2 地基處理比選結果

站址場地采用一種處理方式，很難同時消除地基土的濕陷性、溶陷性及鹽脹性。從地質資料中可以看出，場地處理的關鍵是如何消除地基的濕陷性，同時還要考慮地基土的鹽脹性及溶陷性。根據地質報告資料顯示、專家評價意見、經濟指標以及施工便易性等各方條件因素的綜合分析，本次鹽漬土地基處理采用卵石換填或級配砂換填法，且地下水較淺的區(qū)域采用土工布隔斷。

3 結論

該工程項目建設投運后，經過幾年的運行，其建構筑物及場區(qū)內未發(fā)生大面積或者建筑結構的損傷破壞；建設業(yè)主邀請相關專家進行評審論證及現(xiàn)場調查，專家均同意卵石換填或級配砂換填法以及土工布隔斷地下水的地基處理方案。根據現(xiàn)場調查及專家的論證，證明該地基處理的技術可以有效解決鹽漬土地區(qū)的地基處理問題，可以為青海地區(qū)鹽漬土區(qū)域的建設提供軟技術支撐。