新疆北疆鹽漬土路基病害處理——以呼圖壁縣工業園區道路為例

彭連杰

（新疆維吾爾自治區林業規劃設計院，新疆 烏魯木齊 830049）

0 引言

北疆即新疆的北部。天山山脈將新疆分為南北兩大部分，稱天山以北為北疆。呼圖壁縣位于新疆維吾爾自治區中北部，昌吉回族自治州西部，天山北麓中段，準噶爾盆地南緣。準噶爾盆地周圍廣泛存在著以含硫酸鹽為主的鹽漬土地區，對工程地基有非常大的危害。本文結合呼圖壁縣工業園區道路鹽漬土路基病害防治，對北疆地區鹽漬土成因及路基病害處理措施進行探討，為這一地區的鹽漬土路基病害防治提供參考。

1 項目概況

新疆維吾爾自治區呼圖壁縣工業園區道路可以進一步方便工業園與生活區的連接，是工業園基礎設施建設的重要內容之一。該道路位于呼圖壁縣大豐鎮以北約10km的省道201北側，接S201線K383+500處。工業園園區道路為城市Ⅱ級主干路，設計速度40km/h，路基寬度17.0m，全長13.114km，全部為鹽漬土路段，因此對鹽漬土路基病害的處理非常必要。

2 鹽漬土成因

2.1 鹽漬土一般成因

鹽漬土的形成鹽漬土的產生是多種因素相互作用的結果，其產生的主要條件如下［1-3］。

2.1.1 地形條件

地形條件是鹽漬土產生的主要條件，鹽漬土分布區所處地形多為低平地、內陸盆地、局部洼地以及沿海低地，這是由于鹽分隨地表、地下徑流由高處向低處匯集，使洼地成為水鹽匯集中心。

2.1.2 氣候條件

鹽漬土分布區的氣候多為干旱或半干旱氣候，降水量小，蒸發量大，年降水量不足以淋洗掉土壤表層累積的鹽分。由于新疆地區屬大陸性氣候，表現出干旱的氣候特征，蒸發量大于降水量數十倍甚至更多，這就決定了土壤中上升水流占絕對優勢。隨著地下水體中含鹽礦物不斷聚積，礦化度增高，為地表積鹽提供了物質條件。而在自然條件下，降水的淋濾作用和脫鹽作用就顯得十分微弱。

2.1.3 水文地質條件

水文地質條件也是影響土壤鹽漬化的重要因素。鹽分的積聚，與地下水水位、礦化度和礦化類型有密切關系，地下水水位越高，蒸發越強，土壤的積鹽也越快。同時，地下水礦化度愈高，地下水向土壤輸送的鹽分越多，土壤的積鹽也越重。新疆強烈蒸發的氣候條件和地下水礦化度較高的水文地質條件是新疆土壤積鹽嚴重的主要因素。

2.1.4 地層巖性

鹽漬土地段的地層巖性多為第四系松軟地層，如砂類土和粘性土，大顆粒碎石類土不會產生鹽漬化作用。一般來說粘質土的毛細管孔隙過于細小，毛細管水上升高度受到抑制，砂質土的毛細管孔隙直徑較大，地下水借毛細管引力上升的速度快但高度較小，這兩種土均不易積鹽。粉砂質土如粉土，毛細管孔徑適中，地下水上升速度既快、上升高度又高，特別易于積鹽，但當有夾粘層存在時，情況又有所不同。

2.1.5 植被

大量鹽生植物加劇了土壤的鹽漬化。新疆地區有較多胡楊、蘆葦等深根植物，在生長過程中的蒸騰作用，消耗了大量地下水，相應加大了地下水的礦化度，間接加強了土的鹽漬化。此外常見的鹽土植物以及干旱地區的深根性植物或鹽生植物，又能從土層深處及地下水中吸收水分和鹽分，將鹽分累積于植物體中。植物死亡后，有機殘體分解，鹽分回歸土壤，逐漸積累于地表，具有一定的積鹽作用。

2.1.6 人類活動的影響

人類的工程經濟活動，如不合理開墾土地而進行的土壤洗鹽、農作物大量施用化肥、污水亂排導致下游地段土層含鹽量及地下水礦化度的增高，或者不合理的灌溉，引起局部地下水位上升，造成土壤表層含鹽量增高。這些內外因的綜合影響會導致鹽漬土地區環境條件的不斷惡化，鹽漬化程度不斷加重。

2.2 本項目所在地區鹽漬土的成因

本項目路線位于大豐鎮，處于雀爾溝河的沖積扇上，平均海拔540m。紅山北麓至烏伊公路沿線，坡度較大，自然坡度在1.5%～3%，土層較??；烏伊公路以北，地勢平坦，自然坡度在0.2%～1%左右，土層較厚，地下水源充足。沖積扇邊緣在祁家湖村北，地勢平緩，土壤鹽漬嚴重，干旱缺水，屬半荒漠帶。該項目不良地質主要為洪積鹽土，其形成條件是山體中有含鹽地層，當山洪爆發時，洪水經過含鹽地層，將鹽分溶解并帶到山前洪積、沖積平原上，隨著洪水挾帶的位置沉積和下滲水的蒸發，鹽分又積聚成為鹽土。此種地帶一般地下水位很深，地下水不參與積鹽過程。

3 鹽漬土病害防治方法

3.1 常用方法

鹽漬土路基易發生溶蝕、鹽脹、凍脹、翻漿等病害。為避免或減輕這些病害，常采用以下方法［4,5］。

3.1.1 水分隔斷

水分對鹽漬土路基、路面的影響是導致路面出現翻漿破壞、路基浸水軟化的主要原因，也是硫酸鹽吸水結晶膨脹，進一步破壞路基路面的主要原因。如果沒有水分的影響，鹽分在干燥的情況下會使土基強度增加。從道路工程角度來看，這時鹽分反而是有益的。鹽分隔斷可以采用提高路基和設置隔離層兩種方法，其中設置隔斷層又分為兩種方法：一是設置砂石材料隔斷層與變形緩沖層；二是設置土工布隔斷層。

3.1.2 結構加固

在不改變道路運行環境的條件下，增強道路結構（路基路面）的強度和穩定性，同樣可以達到保持道路良好狀態的目的。目前用于增強道路結構的措施主要有：強夯法、浸水預溶+強夯法、設半剛性基層、擠密樁加固地基和石灰（水泥、瀝青）穩定土。

3.1.3 去除鹽分

鹽分是導致鹽漬土鹽脹、溶陷、腐蝕和加重翻漿的根源。去除鹽分或者把有害的鹽分轉化為無害或者危害較小的鹽分，均可以達到處治鹽漬土道路病害的目的。去除鹽分的方法有：換填法、浸水預溶法和化學處治法。鹽分轉化的方法主要有兩種：一是采用地質上的處理方法對土壤進行化學改造，使鹽分在化學作用下改變成無害鹽或降低其濃度；二是大面積的改良灌溉和種植（修建公路因考慮到工期要求故很少采用）。

3.1.4 應用大粒徑級配材料緩沖鹽脹產生的應力

緩沖層法是鋪設一層具有一定厚度的不含砂的大粒徑卵石，使鹽脹變形得到緩沖，從而減小對路面的破壞作用。緩沖層的設計應滿足兩個基本要求：一是其強度要滿足上部荷載的要求；二是緩沖層能基本消除鹽脹變形。一般選用卵石（碎石）、礫石或砂礫等，將隔斷層埋置在基底。隔斷層厚度與所用透水性土的顆粒級配、粉土含量、地下水位埋深和路基高度有關，其值可以參考已有公路路基上的隔水土隔斷層確定，亦可將路基視為非均質地層，通過求解其毛細水強烈上升的高度，獲得隔斷層厚度的最小值。大粒徑級配作為底基層材料，不但具有較高的強度和穩定性，而且具有良好的排水性能。在鹽漬土地區，蒸發強烈，降雨小，地下水在強蒸發作用下不斷向路基內上升，同時鹽溶液被一起帶動聚集在路基內，在外界溫度的循環作用下，產生鹽脹變形。一旦采用大粒徑級配材料作為底基層，可以緩沖部分鹽脹應力，改變結構的受力狀態。另外，大粒徑級配材料還具有良好的滲透性能，可以有效排除路基內的水分。

3.2 本項目所用方法

本項目沿線局部路段分布有鹽漬土，土體含硫酸鹽、亞硫酸鹽，為弱～強鹽漬土，土質為礫類土。設計中根據鹽漬化情況在園區采取如下處理方式。

3.2.1 填方路基段落，路基高度H≥120cm時，在路面邊緣以下80cm處設置兩布一膜復合土工布，土工布鋪設坡度為向外2%（如圖1所示）。

3.2.2 路基高度H＜40cm和挖方路段，在路面邊緣以下80cm處設置兩布一膜復合土工布，土工布鋪設坡度為向外2%。土工布以下0～20cm范圍內礫類土超挖，并分層回填、重新碾壓；土工布以下20～50cm范圍內礫類土翻松碾壓，并在兩側設置50cm×50cm（底寬×高）的盲溝，且采用2～4cm的礫石填充（如圖2所示）。

本項目中鹽漬土處理采用的復合土工布為兩布一膜土工布，質量不小于400g/m2，經向撕破強度不小于0.55kN，緯向撕破強度不小于0.4kN，刺破強度不小于0.5kN，CBR頂破強度不小于2.5kN。膜為不透水塑料薄膜，由聚乙烯或聚氯乙烯材料制作，厚度不小于0.2mm，質量不小于200g/m2，耐靜水壓力不小于0.2MPa；一布質量不小于100g/m2，其斷裂強度不小于35kN/m（經向）及25kN/m（緯向），伸長率不大于35%（經向）及30%（緯向）。土工布、土工膜須滿足國家標準及交通行業標準。復合土工布必須采用布與膜之間相互緊密粘貼生產的全成品整體材料，幅寬盡可能采用較寬的品種。產品在運輸和貯存中不得玷污、雨淋和破損，不得長期曝曬，做好防凍措施，置放于干燥處，防潮防火。

復合土工布應質地均勻，編制規整，不得采用黏結、斷絲、缺經少緯的次品。復合土工布應鋪設平整，不得有折皺，連接時應根據實際情況采用縫合法或搭接法。采用縫合法連接時，縫合寬度應不小于10cm；采用搭接法連接時，搭接寬度橫向應不小于30cm，縱向應不小于50cm。土工布不得直接在陽光下曝曬，以防其老化變質抗拉強度下降，并注意防止土工布在施工過程中被刺破。

圖1 路基高度H≥120cm的鹽漬土處理

圖2 路基高度H＜40cm和挖方路段的鹽漬土處理

4 結語

掌握、了解鹽漬土，進行逐步的改良和利用，有利于降低工程造價和成本，在提高工作效率的同時保證工程質量。鹽漬土地區筑路技術仍處在探索階段，如何消除鹽漬土地區水分的影響，從而將鹽漬土對公路的危害降到最小，也是確定鹽漬土地區路基路面設計的重中之重。本文對新疆地區鹽漬土成因分析及鹽漬土路基病害的處理，可供類似工程借鑒和參考。

［1］XJT J01-2001，新疆鹽漬土地區公路路基路面設計與施工規范［S］.

［2］劉濤.鹽漬土路基的設計與施工［J］.公路，2005，（10）：131-136.

［3］江華.新疆鹽漬土成因分析及鹽漬土路基病害處理［J］.路基工程，2008，（4）：215-217.

［4］楊劍.鹽漬土地區路基病害的防治措施［J］.交通標準化，2010，（15）：135-137.

［5］王兆東，張雷.鹽漬土對路基的危害及防治［J］.遼寧交通科技，2005，（1）：35-37.