新疆地區鹽漬土公路路基病害及施工處理技術

郭兆焱

(中交一公局橋隧工程有限公司，湖南 長沙 410000)

1 鹽漬土介紹

鹽漬土是堿土、鹽土、碳性土質、鹽性土質的總稱，具體至公路建設領域，鹽漬土則指存在地表下方1.0 m深同時滿足易溶鹽平均含量>0.3%的各類土質，也包含任何地表高度內易溶鹽含量>0.5%的土質，其分布廣泛，在內陸干旱地區、部分濱海地區均有大量鹽漬土。

道路建設中易受鹽漬土的影響，導致道路缺乏穩定性，出現路基鹽脹、溶陷、腐蝕等各類型病害。相比于其它施工環境，鹽漬土道路工程更為脆弱，伴隨外界自然環境的變化，鹽漬土狀態隨之改變，具體表現為氣體縫隙的擴寬或發生一系列理化現象，此過程中逐步形成新的形態，并持續損傷道路結構，導致路基變形、局部土體塌陷等[1]。研究資料以及工程實例充分證明，鹽漬土的物化性質缺乏穩定性，對自然條件的感敏度較高，若自然環境發生變化，鹽漬土的形態、體積較前一階段均有較大的改變，這一持續性的變化過程嚴重損傷了道路路基，難以維持路基的穩定性，進一步導致道路整體結構失穩，道路性能大打折扣。

2 主要病害及其機理分析

2.1 溶陷性

鹽漬土易溶鹽含量較多，包含鉀鹽、鈉鹽等多種類型，干燥環境下其強度表現相對較好，但在含水量增加的情況下鹽分發生大規模溶解，受土壤自重和行車荷載等多方面因素的作用，導致土體發生較明顯的溶(濕)陷現象，且在氯鹽鹽漬土地區體現得更為明顯。從氯鹽性質來看，其對溫濕度均具有極高的敏感度，隨溫度升高而出現持續性的吸水溶解，從而造成路基溶陷失穩；對于地下水含量偏高的地區，由于受到毛細水上升的影響，迫使鹽分發生遷移并大量轉移至路基層，導致公路路面質量下降，后續運營階段又受行車荷載等多方面作用，道路損害愈發明顯；與之不同的是，硫酸鹽在溫度升高時的適應能力更強，其溶解度隨之減小，避免大范圍發生結晶水溶解現象，溶陷概率相對較低[2]。在濕陷性問題的處理工作中，土體易溶鹽含量、毛細水遷移等方面的控制均是重要突破口。

2.2 鹽脹和松脹

鹽脹和松脹通常是由硫酸鹽漬造成的，當土壤中硫酸鹽含量超過2%后膨脹量會明顯增加，路基會出現肉眼可見的膨脹高度，為行車安全帶來較大的隱患。但在環境恢復至干燥狀態后伴有結晶水析出現象，土體體積減小并具有松脹特性[3]。新疆地區鹽漬土的膨脹量實際表現主要與溫度有關，夏季高溫時加大鹽分溶解度，鹽析出的結晶較少；進入秋冬季節后溫度大幅下降，鹽分溶解度較前階段明顯降低，吸水結晶過程中出現明顯的體積膨脹。并且，新疆位于我國西部，因其地理位置的特殊性具有晝夜溫差大的特點，進入夜間時溫度降低，對應的溶解度減小，產生過飽和溶液后出現了鹽分析出現象，由此形成結晶，導致土壤較日間狀態發生更明顯的膨脹；白天溫度回升溶解度隨之加大，硫酸鹽晶體快速溶解，使得土壤體積減小。在硫酸鹽的反復結晶與溶解的過程會造成土體產生空隙結構，導致土體失穩結構被破壞。

2.3 翻漿病害

翻漿是鹽漬土地區極為普遍也是危害較大的病害，除了水和粉質土質量外，含鹽量和冰點也將對其造成影響，從而發生翻漿[4]。此處以氯鹽漬土為例展開分析，在氯鹽含量偏低的情況下土壤冰點存在下降趨勢，水分聚流持續時間延長，因此增加了土壤發生凍脹的幾率，當春融時溫度升高翻漿病害則表現地更為嚴重。但是若含鹽量足夠大時，路基的凍脹翻漿程度則會隨著土壤冰點的進一步降低而明顯減弱。硫酸鹽漬土的特點在于受鹽分的影響導致其土壤整體的冰點下降，當然此影響程度微弱；碳酸鹽漬土鮮有冰點大范圍變動現象，但受其高強密水性能的影響出現路基凍脹翻漿現象?；谏鲜龇治?，針對翻漿病害的防治工作中應高度注重對含鹽量和土基水分傳遞兩方面的控制，最大限度減少氯鹽含量，同時阻隔土體水分流動[5]。

2.4 鹽分遷移提升

鹽分遷移的出現是基于土體水分的毛細作用和鹽分溶解度變化的共同結果。在白天溫度偏高的環境中，毛細作用的出現導致路基工作區被迫抬升；夜間溫度偏低時將出現鹽分溶解度下降的情況，此時結晶析出并導致土體膨脹。在晶體體積長期反復變化的情況下土體的空隙也會逐漸變大，土體結構逐漸疏松，導致路基土的完整性被破壞。鹽分大量聚集至邊坡表面時，降雨環境中表層鹽分因沖刷作用而發生流動，沿疏松的土體最終滲入深層路基，不利于邊坡穩定性。

3 鹽漬土公路路基病害的處理措施

3.1 提高路基高度法

通過提高路基高度的方式可實現對部分水分和鹽分的有效阻隔，緩解鹽漬對上部路床穩定性所造成的不良影響[6]。針對路堤凍害和次生鹽漬化的處理，可行途徑是提高路堤高度，要求其必須超出最小填土高度，且要綜合地下水最高位、臨界凍結深度等方面的因素選擇最合適的最小填土高度控制指標。當然，提高路基高度法的適用范圍較窄，僅在弱中且非硫酸鹽漬土地段中較為合適。

3.2 換填法

換填法的主要應用場景為含鹽量相對偏高的路基、低填淺挖地段。合理控制換填厚度是此法的關鍵，應以地勘資料為依據，綜合填料性能而確定，至少達到1.0 m。對于換填土的選擇通常以非鹽漬土為宜，并具有較好的強度性能表現，例如可選擇礫石土、風積砂。鏟除所得的鹽漬土應統一堆放至路基兩側坡腳處，再借助運輸設備轉移到與換填現場相距至少為30 m的區域，從而避免次生鹽漬化現象。

3.3 浸水預溶法

浸水預溶法的關鍵要點在于：對路基預先浸水，通過持續性的滲透作用溶解易溶鹽，發生滲流后進入至深度較大的土層中，伴隨易溶鹽的溶解將促使原土顆粒分布狀態發生變化，在土體自重的綜合作用下具有更良好的密實度?；诮A溶法的應用有助于改善路基土鹽膠結構，緩解路基土含鹽量過大的問題，避免大范圍的鹽漬土溶陷現象[7]。結束浸水作業后需晾曬處理，通過此方式調整路基含水率，在符合要求后組織后續施工。此后加強對表面高程、進水后土的性能指標等方面的檢驗，從多角度出發評估預溶后路基土的性能情況。浸水預溶法在厚度較大、滲透性較好的砂、礫石土、粉土和粘性鹽漬土地區具有較好應用效果。

3.4 強夯法

經過浸水處理后路基土強度下降，為解決此問題需對路基土體采取加固措施。強夯法的優勢在于操作便捷、成本低、適應能力強[8]，此法通常與浸水預溶法綜合使用，首先經過浸水處理，再通過強夯的方式提高土體強度。強夯的作用在于：①提高路基土的干密度，減小孔隙比，以免出現溶陷沉降現象；②提高壓實度；③提高路基土均勻性，避免差異沉降現象。

3.5 降低地下水位法

在提高地表排水能力的同時盡可能降低地下水水位，由此解決雨水浸泡路基的問題，并避免因地下水上升而導致次生鹽漬化。此外，路基上游的取土坑面積可適當擴大，使其發揮出蒸發池的作用，提高地表水蒸發效率。路基上游可施作大排水溝，在其作用下攔截地表水。

3.6 設置隔斷層法

隔斷層法指的是在路基某處增設隔斷層從而達到阻止毛細水上升的效果，以免水分和鹽分進入路基上部[9]。隔斷層的可選形式較多，應以隔斷材料特性以及現場情況為準作出選擇，如土工布隔斷層、風積砂或河砂隔斷層、礫石隔斷層和瀝青砂、油毛氈等隔斷層。土工膜、瀝青砂、油毛氈屬不透水性隔斷層，其作用在于隔斷下層毛細水的上升，并具有阻斷氣態水上升的效果；礫石和風積砂屬透水性隔斷層，僅具備隔斷毛細水上升的能力。若因現場情況特殊而無法實施提高路基高度等上述方法時，可采取滲水土填筑的方式，由此形成毛細水隔斷層[10]。關于位置的選擇以路堤底部較為合適，其厚度應視滲水土顆粒粒徑而定?？紤]到隔斷層施工便捷、對路基鹽脹的控制效果好等多重特點，因此可作為首選方法，其在強鹽漬土地段的應用效果良好。

4 討論與建議

根據區域內特殊的鹽漬土變化，結合鹽漬士的工程特性，治理辦法是徹底切斷鹽源，也就是切斷水的毛細管道和汽道，切斷上下層土粒的聯接。要做到這點，只有采用封閉性隔斷層，其主要是隔斷毛細水上升時的一種結構，是對砂礫適氣性隔斷層相對而言的?，F新疆境內的一些高等級公路，對于鹽漬士路基段采用了聚乙烯防滲土工膜作為鹽漬土路基的封閉性隔斷層來處理路基，實踐證明，設置聚乙烯防滲土工膜隔斷層處理鹽漬土路基是一種經濟有效的處理方法。鹽漬土路基段往往缺乏砂礫、風積沙等透水材料，用聚乙烯防滲土工膜作為鹽漬土路基的封閉性隔斷層處理路基，較常規的砂礫(風積沙)透水層處理措施可大大節約工程建設資金。

5 結語

鹽漬土作為特殊的土質，其明顯加大了公路建設難度。工程實踐中應采取全方位的質量控制措施，全面分析鹽漬土的性質從而確定合理的措施降低其影響，保證公路路基的質量符合建設標準。