鹽漬土地區公路路基病害處理

摘要：在我國，大面積的鹽漬土主要存在于新疆、青海以及甘肅等西北地區。土中易溶鹽受溫度、含鹽量、含水量的影響。本文通過分析硫酸鹽漬土鹽脹率的變化規律指出了含鹽量、含水量、初始密度之間的交互作用，對硫酸鹽漬土地區的基礎處理提供參考，它們對鹽脹影響程度都有不同。對防治建筑工程的鹽脹危害有重要指導意義。

關鍵詞：硫酸鹽漬土 鹽脹率 影響因素

我國西北地區分布著大面積的鹽漬土。鹽漬土在四季氣溫周期性變化過程中，土的物理力學性質發生劇烈的變化，鹽漬土中鹽分的遷移和聚集，反復結晶與溶解，給這些地區的交通、工業與民用建筑帶來嚴重的危害。隨著西部大開發的深入，在鹽漬土上修筑的工程進一步增多，土體鹽脹和凍脹造成工程破壞的例子屢見不鮮，它主要是由于硫酸漬土中硫酸鈉結晶引起的，為保證工程建筑安全運行，我們需要深入展開硫酸鹽漬土鹽脹及抑制技術研究。

1 硫酸鹽類鹽漬土的鹽脹影響因素

硫酸鹽漬土鹽脹隨含水量、硫酸鈉含量、初始干容重和溫度等因素的改變而變化，且有一定規律性。

1.1 含水量對鹽脹的影響

實驗研究表明[1]，最佳含水量是硫酸鹽漬土最大膨脹值的界限。由于土壤在最佳含水量時容易達到最佳夯實密度，即此時土的空隙率較小，但是如果發生鹽脹，土壤也會跟著變形。當土壤中的含水量大約或小于最佳含水量時，土壤不易達到最佳密度，此時土壤的空隙率相對較大，使得鹽脹變形受到限制。因此，在不包括吸附水的情況下，當土中的含水量大于或小于最佳含水量時，膨脹量都會呈現不同程度的降低。

1.2 含鹽量對鹽脹的影響

由于硫酸鈉吸水結晶而導致土體的鹽脹。土體的鹽脹程度會隨著土體中鹽分的增加逐漸變大，而多余的鹽分則不直接參與鹽脹，只有當鹽分增加到不能被土中水分完全溶解時才會發生鹽脹現象。因此，含鹽量增加的最初，鹽脹率顯著增大，但是隨后趨勢逐漸變緩[2]。

1.3 初始干密度對鹽脹的影響

當初始干密度達到最小值以后，最終鹽脹率起初隨初始干密度的變大而增大，在相同含水量、含鹽量和降溫速率的條件下，最終鹽脹率起初隨初始干密度的變大而降低，存在一個最低鹽脹值區間，初始干密度與其最終鹽脹率的關系大致為倒二次拋物線型[3]。

1.4 降溫過程中的鹽脹規律

鹽脹過程在一定的溫度范圍內表現的十分劇烈。土體的鹽脹過程隨著試件溫度的進一步降低，會表現出較為緩慢的增長。對此規律可作如下解釋：

1.4.1 隨著溫度進一步降低，一直降低到土體的凍結溫度時，溶液中就會析出硫酸鈉結晶。隨之土壤中的液態水含量就會減少，土體中水開始結冰，體積膨脹1.09倍，土體凍結后產生的膨脹是鹽脹和凍脹，故土體鹽脹過程表現為緩慢的增長。

1.4.2 最初鹽脹隨著溫度的降低表現出緩慢增長的趨勢，由于溶液中析出硫酸鈉結晶導致硫酸鈉溶解度降低，從而使得土體中的硫酸鈉溶液的計算濃度大于硫酸鈉溶解度。硫酸鈉析出結晶的速度隨著溶液濃度的逐漸減小而趨于穩定，由于水分被Na2SO4·10H2O帶走的不是很多，隨著析出硫酸鈉結晶，其溶液濃度迅速變大、硫酸鈉結晶析出速度急劇增大，Na2SO4·10H2O從溶液中帶走大量的水分，試樣凍結前土體產生的膨脹是鹽脹，土中固相體積增大4.18倍，故表現為劇烈的鹽脹過程。

2 硫酸鹽漬土鹽脹的抑制

在硫酸鹽漬土中摻入氯鹽可以使得硫酸鈉的溶解度隨氯鹽濃度增加而減小，因為將硫酸鈉置于不同濃度的氯化鈉溶液中，并控制在同一溫度下，測得硫酸鈉的溶解度隨氯化鈉溶液濃度增加而減小。同時，析出的Na2SO4便以粉末狀態存在，而芒硝晶體析出量降低。另外以固體顆粒存在的NaCl對土顆粒具有一定的粘固性，從而使得土體抵抗膨脹壓力的能力增強，故能夠很好地抑制鹽脹。

這種方法對治理硫酸鹽漬土路基的病害很有效，但是對于硫酸鹽漬土并不是摻入氯鹽的量越多，抑制鹽脹的效果就越好。硫酸鹽漬土的鹽脹受Na2SO4和Cl-/SO42-兩因素的影響，不能簡單地用Cl-/SO42-指標來評判鹽脹。當Na2SO4含量較低時，Cl-/SO42-對鹽脹具有抑制作用；當Na2SO4含量較高時，Cl-/SO42-對鹽脹的抑制作用局限在一定的比值范圍內，超過這一范圍的界限值，Cl-/SO42-反而對鹽脹具有促進作用。

3 硫酸鹽漬土路基鹽脹病害處理

對硫酸鹽漬土路基鹽脹病害的整治有多種方法：可用滲水土將路基換填或加高，設置毛細水隔斷層，還有緩沖層法、增設護坡等等。這里主要介紹用灌注氯化鈣抑制鹽脹的方法[2]。

3.1 灌注氯化鈣抑制鹽脹的原理

用灌入氯鹽的辦法來抑制硫酸鹽漬土的鹽脹，通過上述分析發現當土中Cl-/SO42-的比值增大到4左右時，抑制鹽脹的效果最為顯著。在硫酸鹽漬土中摻入氯鹽之所以能減少鹽脹，是因為硫酸鈉在氯鹽溶液中其溶解度隨氯鹽濃度增加而減小。這種方法對治理硫酸鹽漬土路基的病害很有效，灌注氯鹽的方法有人工和機械兩種。

3.2 灌注工藝

按定位、鉆孔、封孔、灌漿拔鉆、填孔和沖管五道工序進行。封孔采用濕潤土研鉆桿周圍搗實，灌漿壓力0.1～0.15Mpa，流量為1.5～2.0l/m。灌注法的最大優點是施工安全，不干擾行車，工序簡單，勞動強度小，特別是灌注氯化鈣帶進路基中附加水分少，不需其他加固工程，省工省料。缺點是機械灌注工效較低。灌注祛的效果可以長期保持，如果是路基高度不夠，使路基產生次生鹽潰化而造成路基的膨脹和松脹，灌注法的效果就不能持久，因為在這樣的情況下，灌注法雖降低了路基土體中的硫酸鹽含量，但地下水（包括溶解于水中的硫酸鹽）仍然能夠不斷地轉移到路基的土體中，使硫酸鹽的含量不斷增加，再造成路基膨脹和松脹。因此，灌注氯化鈣整治硫酸鹽漬土路基病害的方法，可在生產中推廣使用，但必須注意它的使用范圍。

4 結束語

影響鹽漬土鹽脹率的因素很多，溫度、初始干密度、含鹽量、含水量等因素都是主要因素。氯鹽對硫酸鹽漬土鹽脹有抑制作用，利用灌入氯鹽的辦法來抑制硫酸鹽漬土的鹽脹，這種方法對治理硫酸鹽漬土路基的病害很有效。鹽漬土地區的路基病害產生是一個復雜的過程，目前國內缺乏系統研究鹽漬土地區路基病害的相關成果，工程經驗也不十分成熟。建議在防治鹽漬土地區路基病害時注重對新的路基路面結構的研究。

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作者簡介：井浩（1978-），男，陜西興平人，大學本科，講師，研究方向：公路橋梁、巖土工程。