鹽漬土路基設(shè)計(jì)與施工方法研究

李 民，聶子涵，吳楚鋼

重慶交通大學(xué)， 重慶 400074

1 項(xiàng)目概況

新疆維吾爾自治區(qū)和豐工業(yè)園區(qū)位于和布克賽爾蒙古自治縣和什托洛蓋鎮(zhèn)以南約15 公里、國(guó)道217 的東側(cè)約4 公里處，工業(yè)園區(qū)西側(cè)距離在建克拉瑪依至阿勒泰高速公路約2 公里，工業(yè)園區(qū)東南距在建的奎北鐵路鍋布哈爾賽站約12 公里，工業(yè)園區(qū)東北邊界與工業(yè)園區(qū)相距最近的村莊昆得令村約3.5公里。規(guī)劃區(qū)南北向和東西向跨度均約4.5 公里，大體上呈規(guī)則的矩形。工業(yè)園園區(qū)道路的建設(shè)是工業(yè)園基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要內(nèi)容之一；和豐工業(yè)園區(qū)通往和什托洛蓋鎮(zhèn)連接道路的建設(shè)可以進(jìn)一步方便工業(yè)園與生活區(qū)的連接。本項(xiàng)目位于新疆維吾爾自治區(qū)塔城地區(qū)和布克賽爾蒙古自治縣和什托洛蓋鎮(zhèn)以南約15 公里、國(guó)道217 的東側(cè)約4 公里處，工業(yè)園區(qū)西側(cè)距離在建克拉瑪依至阿勒泰高速公路約2 公里，工業(yè)園區(qū)東南距在建的奎北鐵路鍋布哈爾賽站約12 公里。和豐工業(yè)園區(qū)道路為城市Ⅱ級(jí)主干路，設(shè)計(jì)速度40km/h，連接線為二級(jí)公路，設(shè)計(jì)速度80km/h。工業(yè)園區(qū)道路路基寬度17.0m，連接線路基寬度15.0m。本項(xiàng)目鹽漬土路段長(zhǎng)10.4km，占路線總長(zhǎng)的78%，很有必要對(duì)鹽漬土處理方式進(jìn)行分析。

2 鹽漬土成因

鹽漬土的形成以及產(chǎn)生是由于許多種因素的共同作用，鹽漬土形成的主要因素有：

1）水文和地質(zhì)的因素

地下水的水位，水質(zhì)的礦化類型以及水質(zhì)的礦化程度，都會(huì)影響到水中鹽分的累積和聚集。地下水因礦化所含有的鹽分越多，由于地下徑流，就會(huì)向土壤中帶去更多的鹽分；另一方面，由于地下水水位較高，蒸發(fā)作用強(qiáng)，使得鹽分沉積加快，都會(huì)加快形成鹽漬土。新疆省氣候干旱少雨，地下水礦化程度高，是新疆地區(qū)鹽漬土形成的主要原因。

2）地形地貌的因素

鹽漬土多分布于局部洼地，低平地，沿海低地和內(nèi)陸盆地。鹽分隨著地表和地下徑流，由高向低匯集而成，促使較為低矮的地方漸漸形成水鹽的聚集地區(qū)。

3）氣候的因素

新疆氣候較為干旱，夏季降水稀少，日照強(qiáng)烈，導(dǎo)致地下水蒸發(fā)大，土壤中沉積的鹽分不能由平時(shí)的降水稀釋分流，地下水由于蒸發(fā)大大強(qiáng)于降水量，使得土壤中的水分呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，加之新疆水質(zhì)礦化程度高，地下水含鹽量較大，從而由上升水流將鹽分帶至地表逐漸堆積，形成鹽漬土。

4）植被的因素

大量的鹽生植物的生長(zhǎng)會(huì)加快加重土壤的中的鹽分堆積，從而加快鹽漬土的形成。新疆地區(qū)多為胡楊等深根植物，其生長(zhǎng)的蒸騰作用強(qiáng)烈，使得地下水大量的消耗，會(huì)使得地下水中鹽分含有率相對(duì)增加，間接的加劇了地下水的礦化程度，鹽生植物從地下水中吸取鹽分，鹽分會(huì)在植物中堆積，直至植物死亡后鹽分會(huì)在地表沉積，一方面也加重了土壤的鹽漬化。

5）人類的活動(dòng)也是鹽漬土的形成因素之一

在人類的許多工程經(jīng)濟(jì)、建設(shè)活動(dòng)中，工業(yè)廢料廢水的胡亂排放、不合理灌溉、化肥的過(guò)量使用等等因素，都將導(dǎo)致地下水的礦化程度加劇。

6）地層巖石性質(zhì)的因素

鹽漬土地區(qū)多為第四系松軟地層。大顆粒碎石、砂質(zhì)土和粘質(zhì)土類不易產(chǎn)生鹽漬化作用，這兩種土質(zhì)中，由于土壤毛細(xì)管孔隙過(guò)大或者過(guò)于細(xì)小，導(dǎo)致水沿著土壤毛細(xì)管上升困難，不易積鹽。粉砂質(zhì)土土壤的毛細(xì)管孔徑大小有利于地下水上升容易積鹽。

本項(xiàng)目路線位于和什托洛蓋盆地西北緣中段，沿山麓分布剝蝕、堆積的山前沖洪積扇地貌，受洪流侵蝕切割，呈崎嶇梳狀垅崗。不良地質(zhì)主要為洪積鹽土，其形成條件是山體中有含鹽地層，春季雪水融化形成山洪，洪水將含鹽地表土壤的鹽分帶至山前洪積地區(qū)，又由于蒸發(fā)作用鹽分沉積形成鹽漬土。

3 鹽漬土的處理方法

鹽漬土路段路容易發(fā)生病害，如凍脹、鹽脹以及翻漿。為了減輕或預(yù)防病害，常用的處理方法有：

1）將路基范圍內(nèi)水分阻斷

水分會(huì)導(dǎo)致鹽漬土路段的路基軟化、路面翻漿破壞。硫酸鹽吸水膨脹，是導(dǎo)致路基路面破壞的主要原因。而另一方面，鹽分在干燥的條件下是有益于道路的，因?yàn)樵跊](méi)有水的條件下鹽分會(huì)使得土基的強(qiáng)度有所增加。可使用的處理方法為隔離層阻斷鹽分或者提高路基高度。鹽分隔斷可以采用提高路基和設(shè)置隔離層兩種方法，其中設(shè)置隔斷層有兩種方法，設(shè)置砂石材料隔斷層、變形緩沖層和設(shè)置土工布隔斷層。

2）加強(qiáng)路基路面強(qiáng)度

增強(qiáng)道路路基路面結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，也可以達(dá)到減輕或預(yù)防病害發(fā)生的效果。其方法主要有：擠密樁加固地基、強(qiáng)夯法加固路基、浸水預(yù)溶+強(qiáng)夯法加固路基、設(shè)置半剛性基層等。

3）除去土壤中的鹽分

導(dǎo)致鹽漬土病害的根源是土壤中的鹽分。降低土壤中的鹽分或稀釋至無(wú)害程度也是處理鹽漬土的一種方法，常用方法有：化學(xué)處治法，換填法以及浸水預(yù)溶法。

4）級(jí)配材料采用大粒徑材料，可以有效的緩沖土壤中鹽脹作用產(chǎn)生的應(yīng)力

常用的方法是緩沖層法。將大粒徑級(jí)配用以底基層，不僅有利于強(qiáng)度和穩(wěn)定性要求，并且排水性能優(yōu)良，避免水分在路基下聚集。底基層采用大粒徑級(jí)配，對(duì)于鹽脹應(yīng)力有著有效的緩沖作用，可以改變路基路面結(jié)構(gòu)的受力。設(shè)置大粒徑卵石緩沖層（具備一定厚度且不含砂土），設(shè)計(jì)緩沖層要考慮兩個(gè)要求：一方面考慮緩沖層應(yīng)可以有效的消除鹽脹作用產(chǎn)生的應(yīng)力，另一方面考慮承受上部結(jié)構(gòu)荷載的強(qiáng)度要求。緩沖層一般采用礫石、砂礫以及卵石，隔斷層應(yīng)埋置在基底。厚度值可以參考已有公路路基隔水土隔斷層確定。厚度大小受顆粒級(jí)配、路基高度以及地下水位深度影響。

本項(xiàng)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(qiáng)鹽漬土，土質(zhì)為礫類土。設(shè)計(jì)中根據(jù)鹽漬化情況在園區(qū)采取如下處理方式：

1）填方路基段落，路基高度H ≥120cm 時(shí)，在路面邊緣以下80cm 處設(shè)置兩布一膜

復(fù)合土工布，土工布鋪設(shè)坡度為向外2%。如圖1 所示：

圖1 鹽漬土處理

2）填方路基段落，路基高度120cm ≥H ≥80cm 時(shí)， 在路面邊緣以下80cm 處設(shè)置兩布一膜復(fù)合土工布，土工布鋪設(shè)坡度為向外2%。土工布以下0 ～20cm 范圍內(nèi)礫類土超挖，并分層回填重新碾壓，土工布以下20 ～50cm 范圍內(nèi)礫類土翻松碾壓。如圖2 所示：

圖2 鹽漬土處理

3）路基高度H ＜40cm 和挖方路段，在路面邊緣以下80cm 處設(shè)置兩布一膜復(fù)合土工布，土工布鋪設(shè)坡度為向外2%。土工布以下0～20cm范圍內(nèi)礫類土超挖，并分層回填重新碾壓；土工布以下20 ～50cm 范圍內(nèi)礫類土翻松碾壓，并在兩側(cè)設(shè)置50cm×50cm（底寬×高）的盲溝，且采用2 ～4cm 的礫石填充。如圖3 所示：

圖3 鹽漬土處理

本項(xiàng)目中鹽漬土處理采用的復(fù)合土工布為兩布一膜土工布，質(zhì)量不小于400g/m2，經(jīng)向撕破強(qiáng)度不小于0.55kN，緯向撕破強(qiáng)度不小于0.4kN，刺破強(qiáng)度不小于0.5KN，CBR 頂破強(qiáng)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(zhì)量不小于200g/m2，耐靜水壓力不小于0.2MPa；質(zhì)量不小于100g/m2，其斷裂強(qiáng)度不小于35KN/m(經(jīng)向)及25KN/m(緯向)，伸長(zhǎng)率不大于35%(經(jīng)向)及30%(緯向)。土工布、土工膜須滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及交通行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。復(fù)合土工布必須采用布與膜之間相互緊密粘貼生產(chǎn)的全成品整體材料，幅寬盡可能采用較寬的品種。產(chǎn)品在運(yùn)輸和貯存中不得玷污、雨淋和破損，不得長(zhǎng)期曝曬，做好防凍措施，置放于干燥處，防潮防火。

復(fù)合土工布應(yīng)質(zhì)地均勻，編制規(guī)整，不得采用黏結(jié)、斷絲、缺經(jīng)少緯的次品。復(fù)合土工布應(yīng)鋪設(shè)平整，不得有折皺，連接時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況采用縫合法或搭接法。采用縫合法連接時(shí)，縫合寬度應(yīng)不小于10cm，采用搭接法連接時(shí)，搭接寬度橫向應(yīng)不小于30cm，縱向應(yīng)不小于50cm。土工布不得直接在陽(yáng)光下曝曬，以防其老化變質(zhì)抗拉強(qiáng)度下降，并注意防止土工布在施工過(guò)程中被刺破。

4 結(jié)論

隨著西部大開(kāi)發(fā)的日益深入，我們將會(huì)面臨越來(lái)越多的特殊路段。鹽漬土路基是新疆地區(qū)存在較為普遍的特殊路基之一。鹽漬土地區(qū)筑路技術(shù)仍處在探索階段，如何消除鹽漬土地區(qū)水分的影響，從而將鹽漬土對(duì)公路的危害降到最小，也是鹽漬土地區(qū)路基路面設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。本文針對(duì)新疆地區(qū)鹽漬土的成因及鹽漬土路基病害的處理方法進(jìn)行討論，可供類似工程借鑒和參考。

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