楊峰 李鵬華

(中交第三公路工程局有限公司 北京 100012)

鹽漬土主要由氣、水鹽溶液、難溶結(jié)晶鹽、易溶結(jié)晶鹽、土顆粒等多種不同物質(zhì)組成，與常規(guī)土相比也有著明顯差異。無論是鹽溶液還是結(jié)晶鹽都會(huì)對(duì)土體整體的物理指標(biāo)造成影響，且當(dāng)鹽漬土中的鹽遇水溶解后，會(huì)導(dǎo)致土體的物理力學(xué)強(qiáng)度明顯降低[1]。當(dāng)鹽漬土路基浸水后，易溶鹽溶解，會(huì)隨著路基中易溶鹽性質(zhì)、含量、分布狀態(tài)等不同而造成不同程度的地基溶陷。含有硫酸鹽的鹽漬土路基，隨著溫度或濕度變化，會(huì)產(chǎn)生鹽脹現(xiàn)象，導(dǎo)致路面發(fā)生變形、鼓包等破壞現(xiàn)象。鹽漬土中的鹽溶液具有一定的腐蝕性，長期存在會(huì)腐蝕施工材料，導(dǎo)致材料的強(qiáng)度降低，從而降低路基工程的穩(wěn)定性，縮短使用壽命。所以在鹽漬土地區(qū)進(jìn)行路基施工時(shí)，如何隔鹽、排水、排鹽成為一個(gè)亟須解決的問題。

1 工程概況

新疆某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、雨季短，降雨量少且集中，晝夜溫差大。春、秋季多風(fēng)，夏季較短，冬季寒冷。有不均勻分布的風(fēng)蝕、危巖、落石、地震液化及雪害等不良地質(zhì)，特殊巖土主要為填土、軟弱地基、鹽漬土及膨脹土（巖）。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)分布長度1.1 km/5 段。鹽漬土主要由氣、水鹽溶液、難溶結(jié)晶鹽、易溶結(jié)晶鹽、土顆粒等多種不同物質(zhì)組成，與常規(guī)土之間也有著明顯差異。無論是鹽溶液還是結(jié)晶鹽都會(huì)對(duì)土體整體的物理指標(biāo)造成影響，且當(dāng)鹽漬土中的鹽遇水溶解后，會(huì)導(dǎo)致土體的物理力學(xué)強(qiáng)度明顯降低。鹽漬土是本工程中存在的主要地質(zhì)問題，因此必須采取有效措施來解決，同時(shí)提出針對(duì)性的質(zhì)量控制措施，保證工程的整體質(zhì)量和安全性[2]。

2 鹽漬土路基病害

2.1 溶陷問題

鹽漬土中一般含有較高的易溶鹽含量，在所處環(huán)境相對(duì)干燥時(shí)，土體還可以保持良好的穩(wěn)定性，但當(dāng)環(huán)境變得潮濕或有降雨時(shí)，鹽漬土中的易溶鹽遇到水發(fā)生溶解，在自身重力的影響和各種各樣的外部荷載的作用下，土體將會(huì)發(fā)生溶陷現(xiàn)象，若土體中所含鹽分是氯鹽時(shí)表現(xiàn)得更為明顯。若土體中含有大量的地下水，鹽分也會(huì)在毛細(xì)水上升的影響下大量積聚在路基處，在外部荷載、溫度、濕度等的作用下使道路產(chǎn)生沉降[3]。

2.2 翻漿問題

鹽分含量在一定區(qū)間內(nèi)的氯鹽漬土，液限和塑限較低，在寒冷季節(jié)聚冰體積大，且蒸發(fā)緩慢，將會(huì)導(dǎo)致路基發(fā)生嚴(yán)重的翻漿現(xiàn)象。當(dāng)含鹽量超過這一區(qū)間，液限和塑限增高，從而使翻漿程度降低。

2.3 鹽脹問題

鹽脹問題主要發(fā)生在含有硫酸鹽的鹽漬土中，若鹽漬土中的硫酸鹽含量大于2%，隨著氣候溫度和濕度的變化，鹽漬土中的易溶鹽不斷發(fā)生結(jié)晶與溶水現(xiàn)象，在高溫時(shí)凝結(jié)的鹽結(jié)晶較小，低溫時(shí)凝結(jié)的鹽結(jié)晶較大，導(dǎo)致結(jié)晶鹽的體積逐漸膨脹，最終使土體中生成縫隙，降低土體穩(wěn)定性，導(dǎo)致路面脹裂[4]。

2.4 鹽分遷移問題

隨著溫度的變化，土體中毛細(xì)水的不斷作用和鹽分溶解度的持續(xù)改變，導(dǎo)致土體中的鹽分以結(jié)晶鹽的形式不斷遷移。結(jié)晶鹽的不斷遷移導(dǎo)致土顆粒間的縫隙越來越大，破壞了土體的穩(wěn)定性，使土體變得松軟[5]。在降雨時(shí)，遷移到土體邊坡表面的鹽與水溶解，滲透到路基底部，將會(huì)破壞路基邊坡的穩(wěn)定性。

3 施工工藝

3.1 基底清理

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，具體如圖1 所示，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)。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。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)際含水量處于塑、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，放置位置盡可能遠(yuǎn)離路基處[6]。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1 基底清理

3.2 換填土材料的選擇

鹽漬土一般具有鹽脹性、溶陷性、腐蝕性等特性[7]。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)象的發(fā)生。綜合考慮各種因素，一般選取非鹽土或弱鹽土當(dāng)填土材料，進(jìn)行填筑前施工人員必須嚴(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。在確定好填埋高度后進(jìn)行填埋，并進(jìn)行壓實(shí)處理，填埋高度及壓實(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。

3.3 基底加固措施

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[8]。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，強(qiáng)夯法通常與浸水預(yù)溶法一起使用更為有效。強(qiáng)夯法和擠密樁法加固地基如圖2、圖3所示。

圖2 強(qiáng)夯法加固地基

圖3 擠密樁法加固地基

3.4 隔水排鹽措施

3.4.1 隔水措施

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隔斷水滲入路基是至關(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將長期處于潮濕環(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。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)，路面有水浸入時(shí)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，如圖4 所示，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[9]。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喪失其隔水效果，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，節(jié)約成本，施工質(zhì)量易于掌控。

圖4 鋪設(shè)土工布隔水層

3.4.2 排鹽措施

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。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性。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。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)象的發(fā)生，具體情況見圖5。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5 基坑土體換填

3.5 邊坡、路肩防護(hù)措施

鹽漬土自身具有的腐蝕性及未來雨水長期沖刷等因素，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。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，如圖6 所示。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。

圖6 邊坡綠化防護(hù)

4 質(zhì)量控制措施

4.1 路基填料控制

鹽漬土施工區(qū)域附近可被選取為路基填料的取料場(chǎng)的土料匱乏，且周圍土體中所含易溶鹽量隨埋深位置變化波動(dòng)較大。所以施工單位進(jìn)行土體取樣和土體含鹽量、含水量等實(shí)驗(yàn)時(shí)必須要十分謹(jǐn)慎，確保所選取的取料場(chǎng)中土料符合相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范。并在進(jìn)行后續(xù)施工時(shí)，周期性地檢查取料場(chǎng)中土體各項(xiàng)指標(biāo)是否仍然符合相關(guān)規(guī)范。新疆規(guī)范要求，路床以下，每1 000 m3填料抽檢一組，路床部分每500 m3抽檢一組。

4.2 施工過程灑水量控制

在鹽漬土地區(qū)施工時(shí)所用水源中大多含有鹽分，在將其用于施工前要進(jìn)行詳細(xì)的分析與檢測(cè)，水中的含鹽量等須符合使用要求方可投入使用。新疆地區(qū)氣候干旱，對(duì)路基進(jìn)行壓實(shí)后，路基土體含水量可能并未達(dá)到最佳標(biāo)準(zhǔn)，因此需要對(duì)其進(jìn)行灑水和悶料等處理[10]。含有鹽分的水在蒸發(fā)后，鹽結(jié)晶在填料內(nèi)不斷積聚，當(dāng)灑水量過大時(shí)會(huì)導(dǎo)致路基土體逐漸轉(zhuǎn)化為鹽漬土，從而會(huì)發(fā)生溶陷鹽脹等不良現(xiàn)象。所以，對(duì)于水源含鹽量和灑水量的控制是不可或缺的。

5 結(jié)語

鐵路建設(shè)一直是我國重要的基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目。在含鹽漬土地區(qū)進(jìn)行道路建設(shè)時(shí)，由于土壤中的含水量、含鹽量、土質(zhì)等問題，可能會(huì)比一般地區(qū)發(fā)生更多的病害。為保證施工安全穩(wěn)定，必須結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，對(duì)路基進(jìn)行有效處理，選擇合適的填筑材料和施工工藝，降低鹽漬土腐蝕和鹽脹的影響，提高鹽漬土路基強(qiáng)度，延長道路工程竣工后的使用壽命。解決鹽漬土路基施工中存在的問題，不斷推動(dòng)相關(guān)施工技術(shù)的改進(jìn)，從而推動(dòng)我國道路工程建設(shè)的進(jìn)一步發(fā)展。