淺談風積沙在鹽漬土路基處理中的應用

宋俊芳

湖南省農林工業勘察設計研究總院，湖南長沙 410007

我國國土面積廣闊，地形地貌和地質條件復雜多樣，尤其在西北地區，沙漠化、鹽漬化情況較為嚴重[1]。隨著經濟建設的發展，道路建設規模不斷擴大，不斷向沙漠、鹽漬土、軟土等不良地質區域延伸。這些特殊地質土壤物理力學性質復雜，分布廣泛，而且難以準確掌握其性質和規律，給道路建設帶來了嚴重的安全隱患[2]。公路建設穿過鹽漬土地區，其不良地基處理成為工程建設的關鍵。經過近年來的發展，目前關于鹽漬土地基處理已經有一些取得成功的案例，但鹽漬土物理力學性質復雜，而且鹽漬土一般所處的工程環境條件較差，大大增加了地基處理難度，也限制了技術的選擇[3]。因此，探尋經濟、有效、環保的鹽漬土地基處理技術對西北地區公路建設具有重要實踐意義。

風積沙是沙漠地區的沙被風沙流搬移形成沙丘而產生的，在我國新疆地區儲量豐富，取材方便。風積沙具有水穩定性好、沉降均勻、受季節影響小等特點[4]。如何針對當地實際，合理利用風積沙處理各類不良地基，并總結規律將技術進行推廣是目前不良地基處理需要研究的重要課題。

1 工程概況

本文依托的國道314線新疆奧依塔克鎮至布倫口段（后文簡稱G314線新疆奧布段）位于南疆塔克拉瑪干沙漠邊緣，是貫穿南疆最重要的經濟帶公路之一，對促進該地區的安全穩定和經濟發展具有重要意義。但現有道路平、縱指標均較低，小半徑處行車視距不良，不利于行車安全，部分圓曲線未設置緩和曲線。路線依山傍河以及多段通過大型洪堆積扇體地貌，河流水毀、泥石流及碎落崩塌對路線影響很大，老路部分段落路面破裂、修補較多及路基有輕微起伏。為改善該線路的運營狀況，新疆自治區決定對該項目進行改建。

本項目路線呈東北向西南走向，途經奧依恰康達、蓋孜邊防檢查站、玉其喀帕古驛站遺址等，總長度70.204km，分2個合同段：第一合同段K1548+600～K1592+000，全長43.4km；第二合同段K1592+000～K1618+600，全長26.6km。本項目沿線鹽漬土主要分布在第一合同段，雖然鹽漬化程度不是十分嚴重，但依然存在大量的亞氯鹽、亞硫酸鹽、中鹽漬土路段，對工程建設帶來了嚴重不利影響。

2 鹽漬土特性

鹽漬土是鹽土和堿土以及各種鹽化、堿化土壤的總稱。鹽漬土一般位于地表淺層，對路基的影響主要取決于鹽類成分、性質、總含量、水狀態關系等，其與一般土不同，除了具有溶陷性外，還具有鹽脹性和腐蝕性。

鹽漬土的成土條件與當地的氣候、地形地貌、水文地質、鹽漬土母質、植被等都有關系。鹽漬土中的鹽分積累是受上述作用的綜合影響在地殼表層發生的各種化學過程的結果，其鹽分來源于礦物風化、降雨、鹽巖、灌溉水、地下水以及人為活動，鹽類成分主要有鈉、鈣、鎂的碳酸鹽、硫酸鹽和氯化物。

鹽漬土形成后會降低土壤水分有效性，嚴重影響植物生長，如果在鹽漬土區域修建公路會產生多種病害，只有對鹽漬土地基病害分析，了解其病害機理，才能有針對性的提出合理處治措施。在我國西北地區鹽漬土公路的病害主要有以下幾種方式

（1）溶陷。該種病害最常見于氯鹽漬土地區，其病害機理是淡水作用將鹽漬土鹽分流失，大大降低了巖土體強度，加之外界荷載作用使路基出現沉陷破壞。

（2）鹽脹。鹽脹主要發生在硫酸類鹽漬土地區，包括松脹和膨脹性發生，硫酸類鹽漬土的鹽脹嚴重影響路基穩定。硫酸鹽漬土的松脹性是硫酸鹽的溶解度隨溫度而變化，土體中所含的固體鹽低溫時吸水結晶體積增大，溫度升高脫水變成粉末狀固體使其體積縮小，從而使主體結構變松甚至破壞。膨脹性主要是北方地區硫酸鹽漬土的受季節溫度變化影響而巖土體體積增大到縮小的過程，其影響深度及膨脹量都相當大，必須予以處理才能作為道路路基。

（3）翻漿。翻漿多見于氯鹽漬土地基，其形成受土質、溫度和水的影響，形成機理是由于路基中的鹽漬土中所含易溶鹽晶體聚冰、脫水造成土體飽水，從而經車輛荷載反復作用而形成翻漿。鹽漬土的特殊物理性質決定了其病害程度，由于鹽類浸水易溶解，且含鹽量越高液塑限越低，特殊狀態抗剪強度可接近零，對公路施工和運營安全具有極大危害。

（4）腐蝕。該類病害的機理是鹽漬土中的易溶鹽與金屬材料反應，導致工程中使用的鋼筋銹蝕、混凝土開裂，最終影響工程材料的使用性能和道路的安全運營。使這些材料性能發生劣化，最終導致道路破壞。

鹽漬土鹽漲等作用造成的路基失穩、路面龜裂、溶陷等道路病害，嚴重影響了道路的正常使用，嚴重時交通阻斷，已成為新疆道路面臨的最大病害。

3 鹽漬土特殊路基處理的方案比選

目前，鹽漬土路基治理常用的處理方法有換填、設置隔斷層、提高路基高度、浸水預溶、強夯、化學處理等方法。

（1）換填法。對于路基含鹽量超標、路床過濕壓實度難以要求、低填淺挖地段，而且周邊砂礫或風積沙豐富的地區，鹽漬土路基處理多采用換填法。換填處理的厚度要根據地勘調查深度以及填料力學性質決定，為防止發生次生鹽漬化危害，換填最淺深度不應小于1.0 m，鏟除的鹽漬土不得堆于路基兩側坡腳。

（2）設置隔斷層。該方法是處理硫酸類鹽漬土最為常見的方法之一，處治路基鹽脹問題尤其簡單有效，它可隔斷水分和鹽分上升到路基上部。根據隔斷效果和材料種類，有土工膜、油毛氈等不透水性隔斷，以及砂石等透水性隔斷層。

實踐證明：土工布隔斷層具有良好的隔水、隔鹽作用，而且可提高承載力和防止地基側向變形。鹽漬土路段設置土工布隔斷后，各層上的含水量明顯小于隔層下的土層；在隔鹽方面，鋪設土工布后，路堤土體的含鹽量在竣工后一定時間達到極大值，而在極值出現后再未出現高值，表明設置隔斷層后鹽分不能通過隔斷層向上轉移，起到了很好的隔鹽作用。

（3）提高路基高度。該方法多用于弱中、非硫酸鹽漬土，其最大特征是施工簡便，對于地下水位較大的鹽漬土路段，該方法可阻止水分和鹽分進入上部從而避免病害。在施工過程中，要清表處理、分層填筑，選擇具有良好透水性的非鹽漬土才能保證處治效果。

（4）化學處理法。化學處理主要針對硫酸鹽漬土，鹽漬土重點鹽分通過化學反應生產硫酸鈣、氯化鈣等微溶或易溶化學物質，并且無毒無害，得到環保有效處理鹽漬化病害的效果。大量的工程經驗表明，在路基底部設置隔離層可更好防止下層水分和鹽分的影響。

綜上所述，鹽漬土地基處理措施的選擇必須要因地制宜，既要分析技術可行性，又要考慮取材經濟條件。新疆G314線奧依塔克鎮-布倫口段公路沿線由于本地區多風少雨，地表植被稀疏，生態環境脆弱，風積沙分布較廣，土壤沙漠化現象嚴重。對于本地區豐富的風積沙而言，其透水性好，毛細水上升高度低，與砂礫料的性質基本相似。同時，風積沙是低壓縮性土，而且沙顆粒之間孔隙通道暢通，所以空氣和水的排出所需時間很短，在一定壓力作用下完成壓縮變形的時間很短，且壓實強度和穩定性較好，這也與砂礫料有類似之處。因此，對本工程鹽漬化程度較高的路段，采用風積沙換填+隔斷層法相結合的辦法是解決這一路段鹽漬土病害的最優方案。采用該方法處理鹽漬土特殊路基能夠滿足地基承載力的要求，不但充分利用了當地的風積沙材料，大大降低工程費用，又利用了土工布隔離、約束和加筋的工程作用，確保了路基處理后的實際效果。

4 結語

就地取材和降低造價是工程建設過程中的首要控制因素，因為這牽扯到工程建設的實施意義和控制目標。本次研究的風積沙換填鹽漬土特殊路基的最終方案總結為風積沙換填+土工布隔斷的設計方案，即將鹽漬土表層進行清除，采用風積沙回填，在路基中部設置兩布一膜復合土工布做隔斷層，阻斷毛細水攜帶鹽分上升。

該方案采用風積沙處理鹽漬土，其強度高、穩定性好，處理后的地基不僅能滿足地基承載力的要求，而且也有利于地基排水，減小路基工后的沉降。同時，還能充分利用風積沙，變廢為寶，降低工程造價，也有利于環境的保護，為新疆地區以及大西北地區類似的工程提供經驗借鑒。

新疆地區鹽漬土地基處理受其特殊水文氣象條件影響，與其他特殊土處理具有明顯的特殊性，下一步需對該地區鹽漬土的物理力學等性能展開更深入的研究。

要基于論文關于風積沙特性分析以及處治鹽漬土技術研究，針對不同鹽漬化程度的需處理地基的處治技術進行跟深入的試驗研究，提高研究成果實用性。

[1] 陳發明.風積沙在鹽漬土地區路用性能的研究與應用[D].武漢：武漢理工大學，2008.

[2] 楊曉華，張莎莎，郭永建.鹽漬化軟弱土地基處治措施對比分析[J].鄭州大學學報（工學版），2010，31（2）：22-26.

[3] 石照青，劉軍勇.新疆鹽漬土地區公路軟弱地基處理技術[J].土工基礎，2013，27（3）：10-12，22.

[4] 劉迪祥.沙漠公路風積沙路基施工技術研究[J].中國建材技術，2014（S1）：172-173.