路堤填筑試驗的粗粒鹽漬土路基防治對策探究

李長春

（中交第二航務工程局有限公司第五工程分公司，湖北 武漢 430000）

我國西北內陸的青海、新疆及甘肅等地，氣候是非常典型的干旱、半干旱地區，鹽漬土分布廣泛。該地區建成的公路主要病害有坑槽、翻漿、鹽脹、路面起伏等，在很大程度上限制該地的經濟發展及行車的舒適度。并且在鹽漬土中有可溶鹽，會和建筑材料之間發生反應，從而改變材料性質，腐蝕公路構筑物，使得構筑物的正常運營與壽命受到很大影響。在鹽漬土地區，公路地質勘察設計的主要挑戰就是處治鹽漬土病害，以及遴選合適、優質的路基填料。

1 粗粒鹽漬土賦存特征

為了了解鹽漬土地區公路病害，需要調查西北地區高速公路和國道的路基面，對路基填料進行分段取樣，之后測試易溶鹽，以分析鹽漬土危害路段的情況。在上述工作基礎上，應重點總結土體鹽分的規律，大部分鹽分和土層之間呈現平行條帶狀分布，其形態主要分為四種：不連續鹽分現象、富集鹽分塊狀結晶、毛細蒸發連片及毛細蒸發條帶分布晶簇狀鹽分。另外，因為鹽脹變形，改變了鹽分的形態，呈現波形分布，這種情況在地表下1～3m處比較明顯。有相關研究表明，上覆荷載有著抑制粗粒鹽漬土的作用，所以，在設計路基結構時，要設置鹽脹抑制層。根據鹽脹層優化設計路基結構，能夠有效防治粗粒鹽漬土路基。

2 路用性能

粗粒土作為路基填料其適用性與含鹽量有很大關系，并且對后期維持路基穩定有著很大的影響。

評價路基填料性能的指標主要是回彈模量、無側限抗壓強度及CBR。在砂礫土、角礫土路用性能中含鹽量存在臨界值，這個臨界值與土中細顆粒之間成正比，此外，CBR和平均含鹽量之間服從高斯分布，如式（1）、式（2）所示。

在式（1）、式（2）中，D表示平均含鹽量。

相比砂礫土，角礫土CBR和平均含鹽量之間沒有很大的相關性，與細粒含量、土體均勻性有關。增加含鹽量會使路基回彈模量下降。另外，填筑路基時，需要在最優含水量的情況下進行。

土樣的無側限抗壓強度不受側向限制時單軸強度破壞最大。土體是非常多見、常用的建筑材料及承載體，需要確定其承載力，所以，在工程建設中，必須考慮土體的抗壓強度。

3 鹽脹規律與預測模型

根據試驗結果，在某個鹽漬土地區分別設置2.0%角礫土，含鹽1.0%；2.0%砂礫土，含鹽1.0%；不含鹽砂礫土，以探究不同路基變形規律。路基填料級配見表1。為了分析土工膜抑制路基鹽脹變形的情況，還設置了含鹽2.0%角礫+土工膜路基、含鹽2.0%砂礫+土工膜路基兩組試驗。經過取土、分層碾壓等流程，采取原施工方法填筑七種路基鋪設工作，采集數據可借助溫度與變形監測設備。

表1 路基填料級配表（%）

通過地層溫度的研究表明，其與環境溫度變化比較總會出現一定的滯后，并且這種滯后時間會因為地層深度的增加而增加，這種情況與降溫、升溫過程沒有關系。地層溫度年變化為周期正弦曲線，如式（3）所示。

式（3）中不同深度各參數擬合系數見表2。

表2 不同深度各參數擬合系數

4 路基加筋防治效果

可根據粗粒土鹽脹層和鹽脹變形機理優化設計路基結構，土工膜鋪設能夠有效限制路基變形。在清楚鹽脹層的情況下，為防止地表水和地下水滲入，需要合理設置土工膜進行隔斷，以有效控制路基水分，使其處于一個干燥的狀態，不會發生次生鹽漬化侵襲的情況，從而有效治理路基鹽脹。

雖然路基不管設不設置土工膜都會因為溫度變化而發生變形，但是，設置土工膜的路基對溫度變化的敏感度變小，由此能夠得出，在溫度變化時，設置土工膜能夠減少變形。土工膜有著保溫、減水的效果，土體溫度因保溫效果變化非常小，導致土中很難發生硫酸鹽形成芒硝晶體的情況，從而抑制路基隆起。其減水效果能夠阻斷自由水進入土體，當土體中的水分減少時，硫酸鹽形成不了芒硝晶體，并且因土體缺水也會抑制凍脹發生。綜上所述，在鹽漬土路基防治過程中應用加筋法效果比較明顯。

5 結語

本文以內陸干旱地區鹽漬土路基成果為基礎，利用荷載試驗、路基填筑試驗及室內試驗，研究了該地區的路基防治措施，得出如下結論：

（1）該地區是由鹽脹抑制層、水鹽運移隔斷層及鹽分富集結晶層組成的鹽脹結構模式。根據此點，設計路基結構時，要設置鹽脹抑制層，鹽脹抑制層要有緩沖鹽脹力和足夠的附加荷載特點。

（2）粗粒土CBR和平均含鹽量之間服從高斯分布，對于影響鹽漬土的承載性能存在著臨界含鹽量，并且該臨界值和細顆粒之間成正比。在防治路基鹽脹的過程中，填筑的前提要保證密實度的控制及最優含水量，而對于路基承載力的穩定，采取防水措施非常關鍵。

（3）該地區路基地溫隨著氣溫年變化而出現周期正弦曲線，從地表往下溫度出現衰減，到臨界深度之后，溫度不再出現變化，其臨界深度在4～6m之間。

（4）基于路基的變化模式，提出鹽漬變形預測模型，并配合容許變形量和行業規范，以評價路基場地和路基填料。

（5）通過路基填筑試驗看出，粗粒鹽漬土路基通過鋪設土工膜，能夠有效抑制鹽脹變形，對填料體積與軟化變形方面有很好的抑制作用。