楊峰 李鵬華

(中交第三公路工程局有限公司 北京 100012)

土主要由固相、液相、氣相三相組成，其中固相主要表現(xiàn)為固體顆粒，液相主要表現(xiàn)為液態(tài)水，氣相主要表現(xiàn)為氣態(tài)水。而鹽漬土的組成與一般土的組成有著很大的差異，鹽漬土中還包含含鹽溶液、可溶性結(jié)晶鹽等[1]。鹽漬土類型從含鹽種類來分可分為氯鹽土、硫酸鹽土、碳酸鹽土三類。其中，在我國(guó)新疆等西部地區(qū)分布最多的是氯鹽土，也是該項(xiàng)目施工過程中所需處理的主要鹽漬土種類。由于氯鹽土中存在大量的陽(yáng)離子，氯鹽漬土在雨水沖刷時(shí)，會(huì)吸收大量的水分，當(dāng)水分吸收過多達(dá)到一定量值后會(huì)導(dǎo)致土壤松軟，從而大大降低路基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性。在高溫干旱的條件下時(shí)，氯鹽土中所含水分受熱蒸發(fā)，土體顆粒間的黏聚性降低，土體變得干燥松散，容易出現(xiàn)裂縫，在荷載長(zhǎng)期的作用下最終可能會(huì)導(dǎo)致路基結(jié)構(gòu)破壞，產(chǎn)生嚴(yán)重的安全事故。

1 工程概況

某新疆鐵路工程地處溫帶干旱大陸性氣候區(qū)，其特點(diǎn)是氣候干燥，旱季長(zhǎng)、雨季短，降雨量少且集中，晝夜溫差變化較大。春、秋季多風(fēng)，夏季短促，冬季寒冷。鐵路沿線局部地表分布鹽漬土，多分布于河道、地形低洼等洪水易積聚地段，地表松軟，可見白色鹽霜，鹽漬土全線累計(jì)分布長(zhǎng)度為1.1 km/5段。結(jié)合過往工程經(jīng)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)鹽漬土對(duì)道路工程的安全性與使用周期有很不利的影響，而鹽漬土路基與普通土路基的施工工藝大致相同，所以必須對(duì)鹽漬土路基的施工工藝進(jìn)行一定的優(yōu)化和處理，從而解決由鹽漬土所帶來的各種施工問題與后續(xù)的工程安全性與使用周期問題。

2 鹽漬土路基常見病害種類

2.1 溶陷問題

由于在氯鹽漬土中存在較多的陽(yáng)離子導(dǎo)致其具有較大的吸水性，所以，在氯鹽漬土地區(qū)，當(dāng)氯鹽土土體與水接觸時(shí)，土體內(nèi)的易溶氯鹽會(huì)與水相溶，隨著含水量的不斷增大，土體中與水溶解的氯鹽越來越多，這會(huì)導(dǎo)致土體的含鹽量降低，土顆粒間的黏聚力降低，使土體原有的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)被破壞，在土體受到大于路基承載力的荷載作用時(shí)，路面就會(huì)發(fā)生沉陷現(xiàn)象[2]，嚴(yán)重時(shí)會(huì)在路基結(jié)構(gòu)中會(huì)產(chǎn)生洞隙，導(dǎo)致路基的承載能力下降，在工程投入使用時(shí)具有較大的安全風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 翻漿問題

鹽漬土的含鹽量會(huì)隨著鹽漬土含水量的增大而減小，當(dāng)鹽漬土的含水量較大時(shí)，其含鹽量會(huì)較小，土體黏性較低，路基的承載能力也隨著降低，在長(zhǎng)期荷載和自身重力的擠壓作用下，路基結(jié)構(gòu)內(nèi)部的泥漿被排出路面，這些泥漿會(huì)使路面變得潮濕松軟，在過往車輛通行時(shí)很容易造成交通事故[3]，如圖1所示。由于氯鹽漬土與硫酸鹽土、碳酸鹽土相比，氯鹽土的吸水性更強(qiáng)，所以翻漿問題在氯鹽漬土分布地區(qū)發(fā)生的可能性更大。

2.3 鹽脹問題

鹽脹現(xiàn)象大多發(fā)生在硫酸鹽廣泛分布的區(qū)域，隨著溫度的改變硫酸鹽漬土體中的硫酸鹽不斷結(jié)晶溶解，當(dāng)溫度較低時(shí)，硫酸鹽與水溶解并結(jié)晶，土體的含鹽量降低，隨著結(jié)晶鹽體積的不斷積聚，土體的體積也不斷增大，當(dāng)增大到一定程度時(shí)還會(huì)使路面變得隆起不再平整，而當(dāng)溫度升高時(shí)，形成的結(jié)晶鹽又會(huì)溶解成鹽溶液，從而使土體中出現(xiàn)孔隙，變得松軟，路基的承載能力也會(huì)隨之下降，如圖2 所示。在受到荷載作用時(shí)，很容易出現(xiàn)安全性問題。

圖2 土體鹽脹現(xiàn)象

2.4 腐蝕問題

在鹽漬土存在的區(qū)域，土體中存在的鹽可能會(huì)腐蝕施工過程中所使用到的鋼支撐等結(jié)構(gòu)，在長(zhǎng)期的腐蝕的作用下，被腐蝕的結(jié)構(gòu)質(zhì)量、穩(wěn)定性等也會(huì)越來越低，當(dāng)結(jié)構(gòu)所受到的荷載超過其被腐蝕后的承載能力時(shí)，結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，這可能會(huì)造成很嚴(yán)重的安全事故。

3 鹽漬土路基病害處理與預(yù)防措施

3.1 對(duì)基底進(jìn)行清理

造成鹽漬土地區(qū)施工發(fā)生病害的可能性比一般地區(qū)可能性要大主要是由鹽漬土中含鹽量、含水量及土體物理性質(zhì)所導(dǎo)致的，因此在施工前要優(yōu)先采取有效的措施處理基底，先對(duì)基底的含水量、含鹽量、物理力學(xué)指標(biāo)等進(jìn)行檢測(cè)，如圖3 所示。當(dāng)基底表面有積水時(shí)，可以將土體中積水排出并將排水后的土體進(jìn)行攤鋪晾曬（厚度不得低于50 cm），直至含水量符合設(shè)計(jì)要求再回填[4]。當(dāng)實(shí)際含水量大于土體液限時(shí)，應(yīng)將原基底土體挖出1 m，再選取具有強(qiáng)滲水性的土進(jìn)行回填。當(dāng)實(shí)際含水量處塑、液限之間時(shí)，應(yīng)在原基底表面下1 m 處用強(qiáng)滲水性的土鋪設(shè)一層20 cm 的土層。對(duì)于含鹽量超標(biāo)的鹽漬土應(yīng)作棄土處理，放置到盡可能遠(yuǎn)離路基處。除此之外，還應(yīng)該將基底表面的廢棄物、花草根須等清理干凈，最后對(duì)基底進(jìn)行碾壓，直至壓實(shí)度符合規(guī)范要求。

圖3 路基底部清理

3.2 選擇新的換填土材料

鹽漬土一般具有鹽脹性、溶陷性、腐蝕性等特性[5]，這些特性都會(huì)對(duì)路基的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性造成一定的影響，且隨著溫度、濕度等的環(huán)境變化會(huì)導(dǎo)致路基出現(xiàn)翻漿、凍脹、溶陷等一系列問題，對(duì)于路基含鹽量高、路床含水量大，但是路基壓實(shí)度不能滿足壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)的路基土體，通常采用換填路基土體的方法來解決，從而大大降低土體的溶陷性，避免因鹽漬土作用導(dǎo)致路基發(fā)生破壞現(xiàn)象。綜合考慮經(jīng)濟(jì)、效益等各種因素，一般選取非鹽土或弱鹽土當(dāng)填土材料，進(jìn)行填筑前必須嚴(yán)格檢測(cè)回填土體的含水量、易溶鹽含量等指標(biāo)，當(dāng)指標(biāo)不合格時(shí)應(yīng)放棄使用，選取新的土體進(jìn)行檢測(cè)，直至各項(xiàng)指標(biāo)合格予以采用[6]，如圖4所示。在確定好填埋高度后進(jìn)行填埋，并進(jìn)行壓實(shí)處理，填埋高度與壓實(shí)度要符合相關(guān)規(guī)范。被置換出的鹽漬土應(yīng)放置到盡可能遠(yuǎn)離路基的地方，避免換填后的路基再次發(fā)生鹽漬化。

圖4 路基土體換填

3.3 對(duì)基底結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固

對(duì)于非飽和的鹽漬土，其土粒間空隙較大，呈現(xiàn)大孔隙結(jié)構(gòu)或架空結(jié)構(gòu)，土體較為松散，具有較小的密度、抗剪強(qiáng)度、含鹽量等,這時(shí)就需要對(duì)其進(jìn)行加固處理，可以采用強(qiáng)夯法、擠密樁法等來對(duì)其進(jìn)行加固。強(qiáng)夯法對(duì)施工人員的專業(yè)素質(zhì)要求不高，節(jié)約時(shí)間和施工成本，具有很強(qiáng)的適用性，可以在保障路基土體的均勻性與完整性的同時(shí)，使原土體結(jié)構(gòu)得到改善，進(jìn)而避免溶陷現(xiàn)象的發(fā)生，使其符合設(shè)計(jì)和使用的規(guī)范要求，如圖5所示。強(qiáng)夯法通常與浸水預(yù)溶法一起使用更為有效。

圖5 強(qiáng)夯法加固地基

3.4 對(duì)基底采取防水措施

當(dāng)有水滲入鹽漬土中時(shí)，鹽漬土中的易溶鹽與水溶解，容易導(dǎo)致溶陷現(xiàn)象的出現(xiàn)，并破壞路基的穩(wěn)定性，因此采取措施有效地?cái)嗨疂B入路基是至關(guān)重要的，通常會(huì)采用提高路基高度和設(shè)置隔水層的辦法。對(duì)于不含硫酸鹽的鹽漬土，且為弱鹽漬土或中鹽漬土?xí)r，若路基的排水進(jìn)行得不夠理想或者路基在長(zhǎng)期處于潮濕環(huán)境下，可以將路基的整體建造高度提升到可以使路床以上的部分不再受到鹽漬土發(fā)生不良作用的影響高度，降低路基中鹽分和水分的含量，從而避免路堤發(fā)生凍脹等現(xiàn)象[7]。提升的最低高度應(yīng)高于地下水位的最高水位、土體中毛細(xì)水上漲的最高位置及臨界凍結(jié)位置三者中的最高處。在使用該處理方法時(shí)，要先將路基土體清理干凈，將路基上部的雜草等清理干凈，進(jìn)行填埋工作時(shí)，要采用透水性好的非鹽漬土根據(jù)相關(guān)規(guī)范進(jìn)行分層填埋。但是在鹽漬土路基施工中選用的透水性好的土進(jìn)行填筑時(shí)，雖然可以阻止液態(tài)水四處流動(dòng)，防止路基土體中的毛細(xì)水上升，但是當(dāng)液態(tài)水在溫度較高的情況下受熱蒸發(fā)時(shí)，滲透性好的填料并不能阻止帶有鹽分的水蒸氣上升，當(dāng)隨著水蒸氣上升的鹽分積累到一定量時(shí)，路面在有水浸入有可能導(dǎo)致路基軟化，甚至發(fā)生翻漿、鹽脹等現(xiàn)象。所以隔水層一般鋪設(shè)在路堤的下部，這樣可以阻止底部液態(tài)水在高溫情況下受熱蒸發(fā)變成水蒸氣帶著鹽分上升，確保路基的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定[8]。一般通常選用土工布來作為隔水層材料，為了防止隔水層受到損壞使其喪失它隔水效果，還可以在隔水層的上方下方各鋪設(shè)一層以砂為主要材料的保護(hù)層，形成一個(gè)復(fù)合結(jié)構(gòu)。該方法操作簡(jiǎn)單，既可節(jié)約成本，又可使施工質(zhì)量易于掌控。

3.5 對(duì)基底結(jié)構(gòu)采取除鹽措施

通常用浸水預(yù)溶、用非鹽漬土換填、化學(xué)藥劑中和的辦法進(jìn)行處理。對(duì)于以砂、礫石為主要成分構(gòu)成的厚度大、滲透性能好的鹽漬土，其土體顆粒間空隙架構(gòu)較大，緊密性不好，當(dāng)有水滲透到土體中時(shí)，土體中的結(jié)晶鹽就會(huì)溶解，從而滲透到更深的土層中，導(dǎo)致土層中的原有結(jié)構(gòu)遭到改變，在土體的自重作用下被壓實(shí)，地基的抗剪強(qiáng)度降低，進(jìn)而有可能出現(xiàn)土體塌陷的現(xiàn)象[9]。因此，在進(jìn)行施工前，可以采用浸水預(yù)溶的方法對(duì)土體進(jìn)行處理，提前使路基的土鹽膠架構(gòu)發(fā)生變化，大大降低土體中鹽分含量，提高鹽漬土的物理力學(xué)性質(zhì)，消除或減少地基因鹽溶造成路面塌陷的可能，但這種方法需要大量的施工用水，因此還需考慮施工取水時(shí)是否方便，如圖6 所示。采用非鹽漬土進(jìn)行換填的方法來解決可以大大降低土體的溶陷性，避免因鹽漬土作用導(dǎo)致路基發(fā)生破壞現(xiàn)象。換填土一般采用非鹽漬土，在換填前應(yīng)對(duì)土體進(jìn)行試驗(yàn)篩選，在確定好填埋高度后進(jìn)行填埋，并進(jìn)行壓實(shí)處理，填埋高度與壓實(shí)度要符合相關(guān)規(guī)范。

圖6 浸水預(yù)溶法

3.6 對(duì)邊坡采取防護(hù)措施

考慮到鹽漬土自身具有的腐蝕性及未來雨水長(zhǎng)期沖刷等因素，都有可能引起路基邊坡變得松軟喪失穩(wěn)定性、路肩被腐蝕破壞，這些都會(huì)對(duì)路基的整體穩(wěn)定性造成影響，大大提高了事故發(fā)生的可能性[10]。所以，必須采取相應(yīng)的防護(hù)措施來預(yù)防這一情況的發(fā)生，一般選取綠色防護(hù)與工程防護(hù)為主要手段。綠色防護(hù)就是在路基邊坡上栽種植被，利用這些植被根系與土體間的作用使邊坡的穩(wěn)定性得到提高。工程防護(hù)就是在邊坡、路肩處鋪設(shè)一層混凝土，以此來阻擋雨水對(duì)邊坡、路肩的沖刷。

4 結(jié)語(yǔ)

鐵路建設(shè)一直是我國(guó)至關(guān)重要的基礎(chǔ)建設(shè)工程，在含有鹽漬土的地區(qū)進(jìn)行道路施工時(shí)，由于土體中含水量、含鹽量以及土質(zhì)的問題，可能發(fā)生的病害比普通地區(qū)要多得多，為了保障施工的安全性和穩(wěn)定性，必須先對(duì)路基結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行有效處理，選擇合格的填土材料與施工工藝，盡量規(guī)避在冬季施工，降低鹽漬土的腐蝕性、鹽脹性產(chǎn)生的影響，提高鹽漬土路基的強(qiáng)度，延長(zhǎng)竣工后道路工程的使用壽命。施工工作人員必須在工程施工中不斷地總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，解決鹽漬土路基施工中存在的問題，不斷促進(jìn)相關(guān)施工工藝的改良，以使我國(guó)道路工程的發(fā)展取得進(jìn)一步的提高。