鹽漬土路基處理與施工探討——以蘭新二線哈密南環(huán)線為例

陳平，胡明，雷用

（解放軍后勤工程學院軍事土木工程系，重慶 401311）

鹽漬土是指含鹽量超過一定數(shù)量的土。國內(nèi)外有關鹽漬土含鹽量與含鹽類別標準的規(guī)定歷來不同，到目前為止還沒有一個關于鹽漬土地基科學的、權威的定義，但不同含鹽量的地基，都危害著工程建設項目。本文研究中將鹽漬土定義為：地表下1m內(nèi)，易溶鹽含量平均大于0.3%的土[1]，有較強的吸濕、松脹、溶蝕和腐蝕等特性的不同程度鹽堿化土的總稱。

土壤鹽漬化發(fā)生在氣候干旱，地下水位高、土壤水分蒸發(fā)量大而且含有較多可溶性鹽的地區(qū)。它是一定氣候、地形、水文地質(zhì)等自然條件共同對水鹽運動產(chǎn)生影響的結果[2]。新疆地區(qū)是鹽漬土主要分布區(qū)，因此在鐵路、公路施工過程中常遇到路基鹽漬化的問題。蘭新二線哈密南環(huán)線工程面臨著同樣的難點問題。因此，根據(jù)路基的危害形式，對在施工中選料及路基填筑、路基防護等方面提出針對性質(zhì)量控制措施，是完成蘭新二線哈密南環(huán)線項目的重要前提。

1 鹽漬土對工程的危害

在高含鹽量地區(qū)，特別是在高地下水位地區(qū)，鹽分能降低地（路）面強度、減弱封層作用，從而導致地（路）面的破壞。鹽漬土病害主要有鹽脹、翻漿、濕(溶)陷和腐蝕等類型。

鹽脹是鹽漬土地區(qū)道路主要病害之一，鹽漬土中Na2SO4的鹽脹特性使鹽漬土路基產(chǎn)生不同程度的鹽脹變形[3]，氣溫升高時，鹽脹形成的芒硝晶體失水使鹽漬土體產(chǎn)生疏松，路基浸水后在車輛荷載作用下，使路面產(chǎn)生不均勻溶陷變形[4]。鹽漬土地區(qū)公路工程翻漿系指“路床中的土體受水的侵入而變軟，泥漿化乃至翻冒，從而導致路床土體承載能力下降，道路表面不均勻起伏、松軟或破裂冒漿等的病害現(xiàn)象”。含鹽量愈多，土的液塑限愈低，則可在較小的含水量時達到液性狀態(tài)，抗剪強度降低到近于零。氯化鹽土有明顯的保濕性，從而使土壤長期處于潮濕、飽和狀態(tài)，易產(chǎn)生“液化”現(xiàn)象。硫酸鹽漬土春融時結晶體脫水也可以加重翻漿的作用，可見易溶鹽的存在使鹽漬土翻漿更容易形成。

鹽漬土中NaCl，Na2SO4等鹽類的腐蝕作用能使混凝土構造物、金屬物等設施產(chǎn)生麻面和疏松等損壞。實踐證明，在以氯鹽為主的鹽漬土地區(qū)，鋼筋混凝土結構破壞的主導原因是Cl-引起的鋼筋銹蝕[5]。

在一定條件下，氯鹽也能損害混凝土，不過氯鹽對混凝土的破壞形式較對鋼筋的腐蝕次之[6-7]。硫酸鹽的腐蝕破壞作用，主要破壞對象是混凝土本身，目前，我國以硫酸鹽為主的鹽漬土地區(qū)，破壞除發(fā)生在建筑物外，還常見于混凝土道路、橋梁、機場等[7]。

2 鹽漬土地基處理方法 （蘭新二線哈密南環(huán)線案例分析）

2.1 工程概況

根據(jù)挖探實測并結合鐵路工程地質(zhì)手冊經(jīng)驗值，哈密南環(huán)線路基區(qū)間毛細水上升高度采用3.3m，地下水埋深一般大于10m，超限土層厚度一般小于1.0m。線路通過鹽漬土地段，區(qū)內(nèi)分布較廣，地表往往有白色鹽霜沉積。據(jù)調(diào)查：地表的鹽份隨季節(jié)水文條件的變化而變化，冬春季節(jié)，由于大氣降水少，蒸發(fā)量大，地表的鹽份有所增加，眼觀泛白；夏秋季由于大氣降水有所增加，地表鹽份被淋溶帶走或下滲，地表鹽份減少，眼觀較輕，呈局部分布。其中部分鹽漬土地段已進行剝除表土、浸泡排堿等措施改造為農(nóng)田。鐵路的修建會不同程度地引起次生鹽漬化問題，因此設計及施工中均應按照鹽漬土地段采取措施。

線路經(jīng)過地段分布的鹽漬土類型有中亞硫酸鹽漬土、中硫酸鹽漬土、強亞硫酸鹽漬土、超亞硫酸鹽漬土、中亞氯鹽漬土、中氯鹽漬土、強亞氯鹽漬土、超亞氯鹽漬土等，總長度約15000m，成份以粉質(zhì)粘土、粉土和粉細砂為主。

2.2 地基處理及加固

除常規(guī)地基處理方法外，本段重點采用的地基加固處理措施有：土工格柵、填卵（礫）石墊層等方法。

2.2.1 一般地基處理

當?shù)鼗鶙l件良好時，對雨季滯水或地下水位高的低洼地段，清除表層種植土，路堤底部填筑滲水性填料，并采用重型機械振動碾壓技術壓實至路堤本體壓實標準；對旱地或山地，應清除地表雜草，地表松土厚≯0.3m時，原地采用壓實技術進行填前壓實；松土厚＞0.3m時，采用翻挖、分層回填壓實，或采取其它加固措施。當基底土密實且地面橫坡緩于1:10時，清除草皮雜物；當?shù)孛鏅M坡為1:10～1:5時，將原地表土翻挖壓實符合設計要求；當?shù)孛鏅M坡坡度陡大于1:5時，自上而下挖臺階，臺階頂面做成4%的內(nèi)傾斜坡，沿線路橫向挖臺階寬度、高度滿足設計要求，沿線路縱向挖臺階寬度不小于2.0m。

2.2.2 設置隔斷層[8]

在路基設置隔斷層，防止水分和鹽分進入路基上部。

砂石材料隔斷層不僅隔斷毛細水上升通道，還可以增進地基的整體強度，削弱或控制土基的不均勻變形，其厚度可通過計算確定。隔離層也可作為緩沖層，使下面土的鹽脹變形得到緩沖，不破壞地基表面的平整，這種方法在我國硫酸鹽含鹽地層地區(qū)已經(jīng)得到廣泛的應用。

2.2.3 路基換填處理

路基換填厚度、范圍按設計要求進行，若施工中發(fā)現(xiàn)設計換填底部以下仍存在軟弱土層或人工棄填土時，全部清除至硬底。換填區(qū)域采用機械開挖，留有30～50cm厚的人工清理層，換填底要平整、排水通暢。

2.2.4 CFG樁操作要點

CFG樁由碎石、石屑、砂、粉煤灰摻水泥加水拌和，采用長螺旋鉆機成孔，鉆至設計高程后提鉆和泵送混凝土同步進行，并利用泵壓成樁，是介于剛性樁與柔性樁之間的一種具有較高粘結強度的樁型。

（1）施工準備：平整場地，清除障礙物，標記處理場地范圍內(nèi)地下構造物及管線，處理完后整平。測量放線，定出控制軸線，依據(jù)設計文件確定打樁場地邊線并標識。測定樁體位置，樁位用白灰或木樁標識。

（2）鉆機就位：通過懸掛在鉆桿導向架側面的垂球及在導向架上標出的對照線位置來調(diào)整鉆機的水平和鉆桿的垂直度。垂直度的容許偏差不大于1%。

（3）試樁：復核實際地質(zhì)與施工圖中的資料是否一致，必須試樁。

（4）開鉆:鉆進速度一般要先慢后快，鉆進過程中要隨時檢查鉆桿的垂直度，不能晃動，鉆位不能偏移，如果有異常情況，必須馬上調(diào)整，放慢鉆進速度，否則會使鉆桿、鉆頭損壞，鉆孔位容易偏斜。

（5）鉆進成孔：螺旋鉆初鉆給進量每轉(zhuǎn)控制在10～30mm，正常后可提速為臨界轉(zhuǎn)速的1.2～1.3倍，砂土中取高值、粘土中取低值，所以應盡量采用中高轉(zhuǎn)速、低扭矩、少進刀的工藝，使得螺旋葉片之間保持較大空間，提高成孔效率。根據(jù)鉆機塔身上的進尺標記，成孔到達設計標高時，停止鉆進。

（6）混合料攪拌：按照配合比進行配料，每盤料攪拌時間控制在60～120s，坍落度控制在160～200mm。

（7）灌注及拔管：鉆到設計標高后，停鉆準備灌注，當混凝土充滿鉆管內(nèi)后開始拔管，嚴禁先拔管后泵送混凝土。拔管時鉆桿停止轉(zhuǎn)動，嚴禁邊拔管邊轉(zhuǎn)動，應邊灌注邊提鉆，均勻提升，拔管速度控制在2～3m/min左右。 提拔鉆桿要采用靜止提拔，在特殊情況下采用邊旋轉(zhuǎn)提拔，同時通過混凝土輸送泵的泵送次數(shù)來確定實際投料量，必須保持混凝土面始終高于鉆頭面，鉆頭低于混合料面15～25cm。確保鉆桿內(nèi)管及輸送軟、硬管內(nèi)混合料連續(xù)。

（8）樁頭控制：為了防止樁頭表層呈砂漿或純水泥漿狀態(tài)，而造成樁的混凝土強度達不到設計和規(guī)范要求，在灌至樁頂時采用鋼筋制成的探灰器進行量測，按設計和規(guī)范要求，預留不低于500mm的浮漿層。灌注完成后，樁頂蓋土封頂進行養(yǎng)護。

（9）鉆機移位：灌注完成后鉆機后退移至下一樁位鉆孔。

（10）挖除樁頂土：首先測定地面標高，并作出標記，計算挖土深度，用小型挖機將土挖至設計樁頂標高以上20cm處，剩余20cm人工清底挖除。

（11）樁頭處理：采用人工配合小型機具開挖基坑，鑿除保護樁頭（50cm），鑿除時要避免擾動樁頭以下樁身的質(zhì)量。

（12）CFG樁檢測：CFG樁施工完成后28d進行檢測。用小應變儀檢測，靜載試驗抽樣復核，小應變儀隨機抽檢10%，主要檢測樁長、樁身是否完整、有無縮頸等現(xiàn)象。CFG樁單根樁承載力應不小于500kN。

（13）鋪設褥墊層：褥墊層厚度宜為150～300mm，具體由設計確定。

2.2.5 墊層及土工格柵鋪筑

2.2.5 .1墊層施工方法

（1）測量放線：測量控制樁間距在20m。控制樁測設完成后，在施工段的一端打入鋼筋樁，掛繩控制墊層厚度。

（2）攤鋪與整平：采用推土機和平地機組合攤鋪，專人負責指揮卸料、布料，卸料后用推土機推平，虛鋪厚度大于設計厚度5～7cm，可根據(jù)現(xiàn)場壓實情況調(diào)整。用推土機初平，根據(jù)放線標高及虛鋪厚度，用白灰標出推平標高，以便推土機推平。平地機在推土機初平后進行整平，先用壓路機靜壓一遍，然后上平地機。平地機刮平時調(diào)整好刀片橫向坡度和刀片切入深度，先大面積推平，再循序漸進刮平，直到達虛鋪高度為止。

（3）碾壓：經(jīng)壓路機初壓、平地機刮平后，檢測表面高程及路拱橫坡，檢測合格后，立即用壓路機在路基全寬范圍內(nèi)壓實，由兩側向中心碾壓。碾壓時，配合人員隨機指揮作業(yè)，碾壓輪橫向錯半輪，壓路機行走速度為1.5～2km／h，密實度增大后，可適當增加碾壓速度。先靜壓1～2遍，振動4～6遍。達到規(guī)定遍數(shù)后，由實驗人員檢查密實度，直到合格為止。

2.2.5 .2墊層施工工藝標準及要求

施工前應進行壓實工藝試驗，確定施工參數(shù)，并報監(jiān)理單位確認。砂、碎石墊層的壓實質(zhì)量符合表1的規(guī)定。

表1 砌體施工允許偏差及檢測頻次和方法

2.2.5 .3土工格柵選擇與施工方法

路堤地段于碾壓面上鋪設0.3m厚卵礫石，卵礫石內(nèi)鋪設一層拉伸強度不小于80kN/m的單向土工格柵；路塹地段于基床底層內(nèi)鋪設一層拉伸強度不小于80kN/m的單向土工格柵。

土工格柵施工方法：

（1）對基底進行清理整平后壓實，并整理至設計路拱形狀。

（2）按設計位置測放土工格柵鋪設范圍，沿路幅寬度整齊鋪設土工格柵并用U型鋼筋固定格柵，鐵線將格柵連為整體受力結構，土工格柵縱向搭接20cm～30cm。

（3）每層格柵填料的虛填厚度必須嚴格控制，鋪筑好的格柵未填料前，嚴禁機械設備在其上行駛、碾壓。鋪設好土工格柵后嚴禁在填筑第二層時汽車等機械設備在已鋪設好的土工格柵上調(diào)頭，損傷已鋪設好的土工格柵。

（4）施工過程中不得對格柵造成斷裂、損壞，鋪設完成經(jīng)驗收合格后由人工或小型機具運送滿填砂礫，當填料高度大于0.3m時方允許用重型壓實機具平整壓實。

3 結論

（1）含鹽量、水和土質(zhì)是導致鹽漬土病害的主要因素，這些是可以控制的，而溫度、降雨等外界氣候條件是較難控制的，所以治理鹽漬土的關鍵是含鹽量、水及土質(zhì)。

（2）填卵（礫）石墊層可以隔斷毛細水上升通道，而且能增加地基強度，在工程中獲得了良好的效果。

（3）不同土工格柵的性能各異，因此應慎重選擇土工材料，應從類型、強度、孔徑等方面選擇土工格柵并滿足工程的基本要求。

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