鹽漬土路基工程特性及施工技術分析

楊亞雄

（中交二公局第四工程有限公司 河南省洛陽市 471013）

鹽漬土路基工程特性及施工技術分析

楊亞雄

（中交二公局第四工程有限公司 河南省洛陽市 471013）

我國存在大面積的鹽漬土地區，特別是新疆地區，鹽漬土的分布范圍很廣。由于鹽漬土擁有鹽脹性、溶陷性、腐蝕性等性質，鹽漬土的存在使得公路建設的難度增加。本文首先對新疆地區鹽漬土路面進行了簡單分類，并對于不同的鹽漬土的形成過程與對應的特性進行了分析，最后介紹了應對鹽漬土路面的常見方法。

鹽漬土路；路基；工程特性；施工技術

1 引言

鹽漬土是由于在土中受到鹽堿成分的作用，使得在土壤中含有沿途和堿土和其他煙花的物質形成的土壤的統稱。鹽漬土分布范圍在100多個國家和地區，占陸地面積的1/4，國家標準規定當土壤中可溶性鹽含量在0.3%以上時，將其列為鹽漬土行列。由于鹽漬土的復雜性，公路地質的災害也層出不窮，鹽漬土地基上的公路經常出現鹽脹、裂縫、松散等病害，再加上鹽漬土腐蝕性較強，耐磨性較弱，使得公路的養護費用相當巨大。

新疆的鹽漬化極為嚴重，新疆鹽漬土面積超過15萬km2，占全區總面積的9.5%，由于新疆面積大，氣候易變，不同區域鹽漬土的類型也不盡相同。例如在哈密地區，由于降水量少，地質為粗粒土，以結晶體的形式存在，常規的鹽漬土處理方式對其作用不大。下面將詳細分析新疆鹽漬土的路基特性，并基于這些分析給出施工過程中的技術性建議。

2 鹽漬土路基工程特性

鹽漬土的基本工程特性有以下三種：

（1）鹽脹性，主要是由于鹽晶體在有充足水的情況下會形成結晶水，使得體積變大，例如硫酸鈉，從無水硫酸鈉到生成帶有10個結晶水的晶體過程中，體積可增加3.14倍之多。由于鹽漬土路面上鹽的含量較多，因此路基的體積膨脹高度肉眼可以看見，對路基的破壞性強，嚴重影響行車安全。

（2）溶陷性，鹽漬土中含有的鹽與土壤之間形成膠體，導致在干燥時的強度高，壓縮性較小，而一旦遇水，則鹽溶于水使得路基在車輛載荷或自重下出現下沉現象。

（3）腐蝕性，鹽漬土對地下設施的腐蝕性較大，一般分為物理腐蝕與化學腐蝕兩種，物理腐蝕一般在濕度變化較大的情況，此時由于鹽的結晶導致較大的應力，使得路面脫落現象。化學腐蝕是由于酸根離子和二氧化碳、水和其他堿、鹽發生化學反應，最終導致膨脹、腐蝕的現象。如果硫酸鹽的含量超過1%則對混凝土路面有較強的腐蝕。

新疆的鹽漬土面積大，根據行程的氣候條件可以分為河流沉積類與山前沖擊類兩種。河流、湖泊在其周邊形成濕地，在氣候干旱時蒸發量較大，使得河流周圍的周圍發生鹽漬化，比如羅布泊、塔里木河等地，鹽漬化較高，鹽脹和鹽漬化的軟土較多，因此路基的工程性能較差，經常對公路造成鹽脹、腐蝕等病害。

此類地區的路基，在土中的含鹽量少時，土粒與鹽溶液之間作用，離子交換導致土粒的擴散層后，使得土顆粒變大，達到飽和狀態后結晶。土粒的結晶會使得土顆粒排列發生變化，使得顆粒的粘結力也發生一定的改變。由于在這個過程中有固體溶解為液體和液體析出為固體的過程，會出現相變，伴隨著這些相變的不斷出現，土壤的性質也在發生改變。通過上面的一系列微觀變化，在宏觀上出現鹽脹和沉陷，導致路基的軟化、膨脹，使得出現翻漿等病害。從上面的分析中發現，這種特性與水位的高低和溫度的大小有密切的關系。

表1 鹽漬土區域路基的最小高度表

另一類鹽漬土是由于天山等山脈前的平原地帶。這些平原地帶附近的鹽漬土由巖石中沉積的礦物質組成，鹽漬土的面積較大，鹽分的主要存在方式是晶體形式，沒有聚集性，鹽分自上而下沉積，與上面河流形成的鹽漬土的沉積完全不同。例如吐托鄯盆地的山前沖擊平原，鹽漬土的范圍很廣，鹽漬化的程度較高，以中強鹽漬土為主，鹽的成分為硫酸鹽和亞硫酸鹽，此區域的鹽漬土的自身特性有以下兩個方面：①在沉積方式上，此區域的鹽澤土主要是由于洪水夾帶地表上的礦物質所形成，這個過程大致在數個小時到一兩天之間。在沉積之后，隨著水分的蒸發，鹽分在土壤顆粒的縫隙中迅速結晶，而后經歷一段時間，再經過一次洪水的沖擊。所以此區域的鹽漬土在地表上沉積，水平方向、豎直方向上沒有規律性。②從表面聚集性上，此區域的鹽漬土沒有聚集性，主要是因為降雨量過少，沒有鹽漬土能移動的條件。

對于這類工程，經常采用隔斷等措施可以進行處理，不過由于土質結構較為復雜，有大顆粒間的接觸，也有土壤中的土體顆粒與鹽晶體之間的骨架結構，這種骨架結構的強度交高。對水的敏感性則主要由占主體的結構所決定。這些微觀反應下，主要宏觀表現為某些路面由于鹽晶體參與到了路基的骨架，從而出現溶陷，而有些大顆粒接觸為主體的路基則不會出現溶陷。同樣，是否出現鹽脹也取決于路基的具體鹽漬類型。

可見，研究鹽漬土路基的基本特性，需要研究鹽漬土形成的微觀結構、氣候、地表水量等特性，在遇到鹽漬土路基時，必須針對不同的環境給出正確的鹽漬土類型，并根據對應的標準進行施工。

在勘察時，需要收集施工區域的地質材料，確定鹽漬土分布的大致范圍，在設計線路時，首先要盡量繞避高鹽漬土區域，當無法繞避或繞避的工程量過大時，才在鹽漬土區域上鋪設公路。在鋪設公路時，需要結合鹽的特性、地表水、地下水等基本情況進行分析，研究可能產生的病害，并根據具體分析結果對鹽漬土地基路面施工。

3 鹽漬土路基施工技術

鹽漬土路基的處理需要根據含鹽量、地質、水文、地形等條件，因地制宜地利用設置隔斷層、提升高度、降低水位、除去鹽分、加強路面等措施，以達到路床0～80cm均處在干燥或在潮濕狀態下達到穩定，而不受水分、鹽分的影響。下面詳細介紹這些方案：

（1）設置隔斷層。指在路基內利用隔斷層隔斷，以防止水分、鹽分進入到路基的上部。隔斷層主要包括土工布、薄膜隔斷和風積沙、河沙隔斷兩種。對于中強鹽漬土區域，修建高級路面以上的公路時，可采用土工布、薄膜隔斷，以隔絕下層的水分、鹽分與上層公路之間的聯系。當鹽含量小于0.3%時，可以試用風積沙隔斷或河沙作為隔斷層，填充厚度由具體的地理環境和公路的等級具體確定，一般二級以上的公路大于50cm。當鹽漬土的地下水位較高時，可以采用20～30cm的碎石作為隔斷層。

（2）提高路基高度。提高路基高度可以減少路基上的水分、鹽分。如果提高的高度不高，則效果并不理想。因此，提高路基高度與排水設計應進行綜合考慮。表1給出了鹽漬土區域路基的最小高度標準。若凍深大于1m，則對于粉質的亞粘土硫酸鹽土質，路面地基需要高出地下水6～7m才能夠有效地防止鹽脹。

（3）降低地下水位，與提高路基高度相類似，將地下水位降低到表1中所要求的范圍，只有降低的深度較大時，才會有本質上的改變。如果氣態水分在鹽脹水分中所含的比重很大，則不適合采用這種方法。

（4）去除鹽分。去除鹽分是指將鹽漬土中的能導致鹽脹的硫酸鹽去除掉或者用其他鹽分代替的方法。主要有換填法和化學處理兩種方法。換填法可用在埋深比較淺，含鹽量很高的強鹽漬土路段。換填的材料可以是土灰和其他非鹽漬土，此法可有效消除鹽漬土路基導致的病害。對路面進行換填時，最重要的是對于深度和寬度的把握。深度的總體要求是換土層的深度要超過可溶性或鹽脹性鹽漬土的厚度，使得溶陷或鹽脹索引器的結構變形在許用范圍內。換土寬度則需要保證下臥層頂面的壓力小于此土層浸水之后的承載能力，同時也要保證周圍的鹽漬土發生沉陷時，換土部分的土體的穩定性不會有太多影響。化學方法則主要用在鹽漬土層過厚而不適宜用換填法的情況。由于含有可溶性硫酸根離子的鹽漬土容易發生鹽脹，因此將可溶性硫酸根離子轉換為沉淀即可有效防治鹽脹問題。主要化學試劑由氯化鈣和氯化鋇，與硫酸根離子反應均出現不溶性鹽。為使化學成分不受不被下層的水和鹽成分所影響，在路面的底部應當設置隔斷層。

（5）加強路面。此方法針對輕度鹽脹老公路的養護。可以在老公路的基礎上鋪上砂礫墊層或者鋪設半剛性的基層，使得路基的鹽脹幅度減少。

4 結論

本文通過分析鹽漬土的分類和不同類型鹽漬土的形成原因，新疆的鹽漬土類型以及這些鹽漬土所能帶來的病害。分析發現不同的成因導致鹽漬土的土壤性質相距甚遠，在處理鹽漬土路面問題時，必須根據當地的具體情況進行分析。最后探討了鹽漬土路基施工的具體技術，主要包括設置斷層、路基高度的提升、地下水位的降低、鹽分的祛除以及路面的加強等技術。

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1004-7344（2016）11-0141-02

2016-3-26