臨海高等級公路鹽漬土路基填筑施工與改良方法研究

蔡曉飛

(1.南京交通職業技術學院;2.江蘇省交通運輸廳臨海高等級公路建設管理辦公室)

1 引 言

臨海高等級公路是江蘇實施國家沿海開發戰略的基礎性、支撐性重點工程，地處東部沿海地區，鄰近海岸線自北向南串聯連云港、鹽城、南通三市，全長530 km，其中鹽漬土路段達72 km，占全線的14%。鹽漬土對公路建設影響很大，經常會產生道路的翻漿、鹽脹、溶陷、網裂、次生鹽漬化等病害，鹽漬土特殊的工程性質會嚴重影響公路的穩定性和耐久性。

臨海高等級公路沿線地下水位比較淺、礦化度高、氣候干燥、蒸發量大，土壤中鹽分含量普遍較高，尤其地勢低洼處和邊溝內，水分蒸發后土壤鹽漬化程度日益嚴重，土壤鹽漬化現象非常普遍，特別嚴重地區如鹽城市東臺段K253 +500～K256 +200、南通市如東段K69 +500～K72 +200，鹽漬土易溶鹽總量大于3%，判別為中鹽漬土。鹽漬土路堤填筑在江蘇省公路建設中首次遇到，沒有成功的經驗和完備的理論儲備，對鹽漬土路基填筑施工與改良方法研究，對臨海高等級公路建設具有實際意義。

2 鹽漬土的工程性質

2.1 吸濕軟化

鹽漬土吸濕軟化是因含有大量的吸附性鈉離子和土周圍的潮濕環境所造成的。因此解決吸濕軟化的工程防護措施應使濱海鹽漬土處于封閉或隔離狀態，以保持土的含水率不變;或向土中摻入化學改性材料，以增強土顆粒的憎水性。

2.2 溶陷性

土的含水率增加，鹽顆粒溶解，鹽顆粒原先占據的空間成為空穴，增加了土的孔隙率，土在自重或外力作用下產生溶陷;溶陷量的大小取決于浸水程度與時間、土中鹽的含量與相態、土的結構、上覆荷載大小與持續時間等因素。鹽漬土中鹽類溶解后將會影響土體的物理力學性質，降低土的強度，產生路基溶陷。溶陷程度較大的鹽漬土作路基時，必須采取防沉降措施。

2.3 鹽脹性

碳酸鹽和氯鹽鹽漬土的鹽脹是由于吸附性陽離子具有強親水性，遇水后與膠體顆粒相互作用，形成穩固的結合水薄膜，引起土體膨脹。蒸發使濱海鹽漬土中的水分散失，鹽分結晶，引起土的鹽脹。臨海路的地下水位埋藏較淺，鹽漬土顆粒細小，毛細水上升高度較大;春季蒸發作用使鹽分隨毛細水不斷向表層積聚，加劇了表層土的鹽脹程度。

2.4 腐蝕性

鹽漬土中含有較多的Cl－和SO2－4，對鋼筋和混凝土產生一定的腐蝕。鹽漬土的腐蝕可以是土中的鹽與建筑材料發生反應而引起的破壞作用，也可以是鹽溶液在毛細作用下從路基潮濕一側進入路基，由暴露在大氣中的另一端蒸發，路基土孔隙中的鹽溶液濃縮后結晶膨脹造成對構筑物內部應力增大，引起破壞。

3 鹽漬土的改良

3.1 置換改良

路塹地段的鹽漬土路基，含水量往往較高，很難達到壓實要求，可采用墊層換填處理，將路基基底超挖并不小于30 cm 的厚度，改用其他好的粘土、砂土、灰土等材料鋪填并碾壓密實，并做好防水處理，可以消除因鹽漬土的工程性質引起的病害，確保上層路面工程的施工質量。這種方法也用于臨海路鹽漬土的含鹽量較大的路段。

3.2 水泥改良法

水泥土中水泥、土和水間發生復雜的化學作用，包括水泥自身的凝結硬化作用和水泥水化產物與土間的物理化學作用，改變鹽漬土的性能。這種方法主要用于地下水位較高，可通過水泥土的設置增加土體的板體性、隔斷地下水的上升，如東段部分鹽漬土施工路段采用的就是4%水泥改良處理鹽漬土，并有針對性的鋪設土工布隔離層，截斷路基下部的含鹽毛細水的上升。

3.3 石灰改良法

石灰土初期主要表現在土粒的結團、塑性降低，最佳含水量的增加和最大干密度的減少。石灰土后期由于結晶結構的形成，強度和耐久性得到提高。石灰加入土中，除了產生物理吸附作用，還產生復雜的化學作用，其強度提高的主要原因是石灰土中離子交換反應、火山灰反應、氫氧化鈣的結晶反應、氫氧化鈣碳酸化反應。東臺段部分鹽漬土施工路段采用的就是5%石灰進行改良處理，并取得較好效果。

3.4 水泥石灰綜合穩定

水泥的使用可以提高路基土的早期強度，增加填筑路基的板體性，但費用較高;采用石灰改良鹽漬土，后期強度較高，但路基的早期強度及板體性一般。使用水泥石灰綜合穩定鹽漬土的效果比水泥稍差，比單純用石灰要好，但其施工工藝較復雜，施工可操作性不如單一使用石灰或水泥方便，在臨海高等級公路上并未大規模采用。

4 鹽漬土路基填筑方法

4.1 鹽漬土作為路基填料的要求

鹽漬土用作路基填料時，土中易溶鹽容許含量:總含鹽量不得大于8%，其中氯鹽含量不得大于5%;硫酸鹽含量不得大于2%;碳酸鹽含量不得大于0.5%。夾有鹽塊、淤泥、腐殖質和其他雜物的土不能用于填筑路基。鹽漬土填筑路堤的可用性，應視不同公路等級和路堤填筑部位，按表1 確定。

表1 氯鹽漬土及亞氯鹽漬土用作路基填料的可用性

4.2 原地面處理

對路堤基底范圍內表層鹽霜、鹽殼、高含鹽土、腐殖質土等和植被及其根系必須嚴格清除，清除表土深度應根據試驗確定，一般不小于30 cm。清除后的基底應做好原地面臨時排水設施，鹽漬土原土基為軟弱土體，含水量超過液限，厚度在1 m 以內必須全部清除，換填砂、砂礫、爐渣等透水性材料，缺乏透水性材料的地區，可在路基下部填筑摻4%～6%水泥土，阻止毛細水上升;原地面軟土和表層耕植土清除后，回填摻4%～6%水泥土，水泥土填土要求高出原地面不小于30 cm。

4.3 路基填筑與防護

(1)路堤填料應按表1 的規定選取，不得夾有草根和鹽塊及其他雜物，有機質含量不能大于1%。路堤填料的液限大于50%，塑性指數大于26 的土，以及含水量超過規定的土，不得直接作為路堤填料。

(2)路基的壓實宜采用重型壓實標準，鹽漬土路堤應分層填筑壓實，最大松鋪厚度不超過30 cm，碾壓時使土的含水量接近最佳含水量，宜按最佳含水量+1～3%控制。在地下水位高的地區，粘性鹽漬土宜在夏季施工，砂性鹽漬土宜在春季和夏初施工。

(3)路基壓實度應滿足《公路工程技術標準》(JTG B01－2003)的規定，見表2 所示。

表2 鹽漬土地區路基壓實度

(4)高等級公路采用鹽漬土填筑的路堤，應增設邊坡坡面防護，采用不含鹽素土包邊處理，包邊寬度不小于1.5 m。

4.4 隔斷層鋪筑

摻石灰、水泥處理的弱鹽漬土，可以不作隔斷層;在中鹽漬土、地下水位淺(地下水埋深＜1 m)、路堤填土高度小(填土高度小于毛細水上升高度)的路段，為截斷路基下部的含鹽毛細水設置的隔離層，宜設置在路基底面，路床頂以下80 cm深度處，同時應高出路邊長期積水位或邊溝流水位20 cm 以上。隔斷層采用復合土工膜、土工膜等土工合成材料。

土工布隔排水層應設上、下保護層，保護層材料為砂或含細粒土砂，粉粘粒含量應小于15%。隔斷層厚度(包括土工布隔排水層和保護層厚度)一般為40 cm，保護層兼起排水作用，厚度應不小于20 cm。為了利于排水，隔排水層應設不小于2%的橫坡，但最大不應超過5%。

土工合成材料應按路基橫斷面相應的寬度全斷面鋪設，并鋪設平展緊貼下承層，不允許有褶皺。土工合成材料鋪設完成后，嚴禁行人、牲畜和各種車輛通行，并應盡快填筑上面的保護層或填料。上面第一層填料(含保護層或排水層)應采取輕型推土機、前置式裝載機或人工攤鋪，厚度不小于30 cm，不得夾有帶棱角的石塊。

4.5 施工組織與排水

路基排水除應按現行《公路路基施工技術規范》(JTG F10－2006)有關規定施工外，并應執行下列規定。

施工中必須按設計要求，做好施工場地及附近的臨時排水設施，并盡量與永久性排水設施相結合;路基一側或兩側有取土坑時，取土坑的位置尺寸必須嚴格按設計要求執行;在排水困難地段或取土坑有被水淹沒可能時，應在路基一側或兩側取土坑外設置高度不小于0.5 m、頂寬不小于1 m 的縱向護堤;在地下水位較高地段，除擋導表面水外，應加深兩側邊溝或排水溝，以降低路基下的地下水位;路基填料應及時攤鋪、碾壓，每層均確保不小于1.5%的路拱橫坡，使施工中雨水能及時順利排出。

對中央分隔帶和沿線設施的施工要求:當設置封閉型中央分隔帶時，應在路面施工時及時封閉，防止雨、雪水由分隔帶滲入路基。封閉材料可采用瀝青混凝土、水泥混凝土、防滲土工合成材料及其他形式的防滲材料，沿線設施挖基坑后應及時安裝回填，不能及時處理時，應用防滲材料將基坑覆蓋，嚴防水流進入。

4.6 施工質量檢測

施工階段的質量檢測應包括:路基土的含水量、含鹽量;改良與未改良填土的壓實度、成型和強度狀況、CBR 值;鹽漬土改良施工情況。

5 小 結

針對鹽漬土的工程性質，結合臨海高等級公路的特點，對改良鹽漬土的一般方法進行了闡述，并介紹了臨海高等級公路典型鹽漬土路段改良方法。結合工程實際，系統提出了鹽漬土路段的路基填筑方法。

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