黃河沖積平原鹽漬土對路基設計的影響研究

文 / 魏同軍

引言

在地下水礦化度較高、蒸發作用較強的情況下，容易形成鹽漬土，像內陸洼地、河岸漫灘、三角洲洼地等，都是鹽漬土廣泛分布的地區。黃河下游沖積平原的地表鹽堿化情況較為嚴重，亞氯鹽、硫酸鹽、亞硫酸鹽的含量明顯偏高。在公路工程建設中，經常會遇到各種復雜特殊地質，鹽漬土就是其中較為常見的一種。鹽漬土存在的溶陷性、鹽脹性等特點，會對路基造成嚴重破壞。因此在此類地質環境下進行公路工程施工，必須要提前做好路基設計，消除鹽漬土的不良影響。結合鹽漬土的形成原因及危害方式，路基設計思路主要有兩種，一種是更換土壤，即挖出鹽漬土，重新填筑良好土壤；另一種是設置隔斷層，將鹽漬土與路基隔離開來。

一、鹽漬土的特性

（一）鹽脹性

硫酸鹽和一些較為常見的易溶鹽相比，其膨脹性最強，硫酸鹽的體積會在沉淀結晶時增大，脫水時減小。干旱地區晝夜溫度差異極大，硫酸鹽受到溫度變化影響，體積變化過于頻繁，導致土體疏松。而在冬季時，溫度大幅度的下降，會有大量結晶產生，土體膨脹速度極快。正常情況下，含鹽量小于2%時，膨脹不會產生較大危害，超出此范圍時則會快速膨脹。碳酸鹽的吸附性陽離子含量極大，和水相遇時會和膠體顆粒相互作用形成水薄膜，由此減弱土顆粒間的內聚力，土體也會隨之膨脹。

（二）力學性質

含水量達到一定程度時，由于土粒中存在鹽分，導致土粒間不斷加大距離，內聚力也會不斷減少，隨之減弱土體強度。所以，潮濕狀態下，土有越大的含鹽量，強度則會越低。含鹽量到某個狀態之后，土中的水含量將會減少，鹽分會陸續結晶，隨之增加土的內聚力，強度和不含鹽的同類土相比卻是更高的。

（三）濕陷性和水穩性

鹽漬土在遇水時極易出現膨脹的現象，而易溶鹽和水接觸時還極易溶解，受到溶蝕作用后的地基極易塌陷。某些地區鹽漬土與黃土有著極為相似的結構，都存在濕陷性。

（四）壓實性

水中有著越大的含鹽量，密度也會不斷減小，若含鹽量達到某個狀態時，將會不符合標準密度，土體也難以壓實，繼而出現沉降現象。

（五）有害毛細水

有害毛細水若上升，會使得地基土出現軟化現象，土的強化若被降低，繼而會導致凍脹、鹽脹等病害的出現。土的礦物成分、粒度成分、水溶液溫度、土顆粒排列等都是影響毛細水上升的關鍵因素。

二、鹽漬土對公路路基的危害分析

（一）鹽脹危害

鹽漬土中含有大量的硫酸鹽，當土壤溫度降低時，硫酸鹽會吸水結晶，體積增大，導致土體發生膨脹；當土壤溫度升高后，硫酸鹽又會因為脫水導致體積減小。在反復脹縮之后，土體變得十分松軟。如果在鹽漬土上進行公路建設，那么路基就會因為鹽脹危害，導致承載力明顯降低，出現路基沉降、路面開裂等問題。在我國北方地區，鹽漬土的溶脹情況比較常見，這也是造成路基沉降、翻漿等質量病害的主要原因。

（二）溶陷危害

鹽漬土中的硫酸鹽、氯化物等都屬于易溶于水的成分。在土壤比較干燥的情況下，以晶體形式存在，硬度較大，土壤整體強度較高；但是在降雨之后，這些成分遇水溶解，一方面是導致土體結構變得松散，壓縮性增強；另一方面鹽分隨水流失，孔隙率上升。在這種地質上修建公路，當路面有車輛駛過，路基受到壓力后沉降，路面也因為失去支撐而發生斷裂的情況。

三、鹽漬土環境下的路基設計

（一）工程概況

某公路工程位于黃河下游地區，全線長度104.4km。根據地質勘察結果，該地區表面土體以粉土、黏土為主，其中有35.8km為鹽漬土路段（硫酸鹽≥0.5%、氯鹽≥1.0%）。為保障路基穩定，需要對路基進行優化設計。

（二）平面線形設計

結合地質勘察結果，明確該公路沿線鹽漬土的分布范圍，以及鹽漬化程度和鹽漬土的深度。在此基礎上進行平面線形設計，對于穿過鹽漬土邊緣的，或者鹽漬土零星分布區域，優先考慮更改線路走向，繞過鹽漬土范圍。如果線路穿過大范圍的鹽漬土分布區域，不能繞開的，則采取換填法或隔斷法進行處理。

（三）鹽漬土路基處理

1.基底處理

在鹽漬土取樣分析的基礎上，可通過檢測得到路堤基底和護坡道表層土的含鹽量。如果實際含鹽量超出容許含鹽量，則需要將這部分鹽漬土挖除。在確定開挖深度后，使用挖掘機與人工配合的作業模式?？墒紫壤脵C械開挖，在即將達到設計深度后替換成人工開挖，避免出現超挖的情況?；滋幚頃r，注意以路基中線為基準，兩側做成傾斜5%的橫向坡面，方便排水?；组_挖完畢后，利用工具完成底面、坡面的壓實、平整處理，然后選擇礫石回填，深度大約在50cm。使用小型壓路機反復碾壓3-5遍，保證回填密度。

2.路基填料

在基底填筑完成并壓實以后，選擇非鹽漬土進行路基回填。優先考慮素土，如果公路工程附近沒有可以選擇的素土，也可以選擇含水率、含鹽率較低的粘土。本次工程中，路基設計深度為1.8m，除了路堤回填的50cm礫石，需要回填的非鹽漬土厚度為130cm。

3.壓實度控制

對于回填的路基材料，應將其壓實以提高路基強度。由于回填料的厚度較大，為保證壓實效果，本次工程中采取分層填筑、層層壓實的方式。第一層為30cm，壓實后再填筑第二層，填料厚度為50cm。重復上述步驟完成第三層的回填。三層填筑、壓實后，檢測填料實際厚度和路基設計厚度的差值，繼續平鋪填料保證壓實之后路基高度能夠達到標高值。要注意，每完成一層壓實后，需要測量土體密實度，如果未達到標準，則需要增加1-2遍的碾壓，確保路基土的密實度達標。

4.設置毛細水隔斷層

在路基夯實處理的基礎上，土壤中大部分毛細管被破壞，但是還有部分毛細管存在，為了徹底阻止毛細水升降導致地基土中鹽分聚積，還應設置封閉型隔斷層，起到雙重保護效果。尤其是在一些低洼路段，設置毛細水隔斷層尤為必要。理論上來說，隔斷層應當位于路基深度的1/2處，但是在實際工程中可以根據地質條件、地下水位等因素，靈活進行調整。通常情況下位于路基深度的1/3-2/3處都能夠起到預期的隔斷效果。對于路基土體成分比較單一的地區，只選擇風積砂或河砂隔斷層即可；對于路基土體成分較為復雜，位于低洼處的路段，則考慮使用“兩層夾一膜”的復合式隔斷層。這樣一來，對毛細水的阻斷率可以達到100%，徹底解決了含鹽地下水隨著毛細管上升，在路基土壤中富集的問題。

5.路基防護措施

在鹽漬土地質條件下進行公路路基施工，除了要做好路基本身的優化設計和施工處理外，還應重點關注路基邊坡的防護設計。根據以往經驗，公路邊坡因為植被稀少，在夏季雨水較為集中的時節，邊坡因為遭到雨水沖刷而出現水土流失的情況并不少見。隨著土壤中養分大量流失，形成了鹽漬土。而邊坡的鹽漬化，也會間接地影響路基土壤的化學成分，造成路基土的鹽漬化。為避免此類問題，在公路工程建設中還要做好路堤邊坡的優化設計。例如，降低路基邊坡的坡度，或者在邊坡表面撒播草種、栽植灌木，起到護坡、固土的作用。另外，栽種一些耐鹽堿的植物，也能逐漸改良土壤，對降低邊坡土壤的鹽漬化程度也有積極效果。工程中應在路基邊坡處進行了以下設計：對于邊坡填土高度超過2.5m的地方，使用C30預制混凝土砌塊在邊坡上做網格防護；在砌塊空心處填土并撒播草種進行綠化；對于邊坡填土高度不足2.5m的地方，于坡面換填20cm的素土，并在素土上栽種灌木。

（四）鹽漬土路基設計原則及注意事項

1.設計原則

在路基設計中，對于地表鹽漬土應堅持以改良為主、更換為輔的設計原則。鹽漬化程度較低的，可以在路基開挖之后，通過設置河砂與土工膜形成隔斷層的方式，阻斷毛細水，達到防止路基土鹽漬化程度加深的效果。同時在道路兩側的邊坡上栽種耐鹽堿的植物，可以保證路基穩定。鹽漬化程度較重的，基于路基安全性、穩定性考慮，要使用挖掘機將表層鹽漬土挖除，然后重新用礫石、素土等回填并壓實。同時設置隔斷層，可以有效改良路基土質。除此之外，路基設計中還應堅持防治結合、預防為主的原則。做好路基排水設計，將雨水及時疏導、排出。

2.注意事項

在鹽漬土路基設計中，為保證鹽漬土的處理效果應注意以下事項：第一，前期的地質勘察能夠為路基設計提供必要的參考，基于勘察資料，設計人員才能掌握公路沿線鹽漬土的分布范圍、深度以及鹽漬化程度等基本信息，進而提高設計方案的科學性和可行性。第二，路基設計不僅要考慮路基加固效果，還要兼顧成本。

結語

我國黃河沖積平原地區因為地理條件、氣候特點等原因，形成了大面積的鹽漬土。在修建公路工程時，要認識鹽漬土對路基穩定性的危害，進而采取針對性的路基設計方案，以消除鹽漬土的不利影響，營造良好的路基施工條件。在開展前期調研的基礎上，分別采取基底處理、路基填料、壓實度控制、設置毛細水隔斷層等措施，能夠達到改良土質、加固地基的效果。