鹽漬土路基道路工程病害處理方法研究

楊峰 李鵬華

(中交第三公路工程局有限公司 北京 100012)

土主要由固相、液相、氣相三相組成，其中固相主要表現為固體顆粒，液相主要表現為液態水，氣相主要表現為氣態水。而鹽漬土的組成與一般土的組成有著很大的差異，鹽漬土中還包含含鹽溶液、可溶性結晶鹽等[1]。鹽漬土類型從含鹽種類來分可分為氯鹽土、硫酸鹽土、碳酸鹽土三類。其中，在我國新疆等西部地區分布最多的是氯鹽土，也是該項目施工過程中所需處理的主要鹽漬土種類。由于氯鹽土中存在大量的陽離子，氯鹽漬土在雨水沖刷時，會吸收大量的水分，當水分吸收過多達到一定量值后會導致土壤松軟，從而大大降低路基結構的穩固性。在高溫干旱的條件下時，氯鹽土中所含水分受熱蒸發，土體顆粒間的黏聚性降低，土體變得干燥松散，容易出現裂縫，在荷載長期的作用下最終可能會導致路基結構破壞，產生嚴重的安全事故。

1 工程概況

某新疆鐵路工程地處溫帶干旱大陸性氣候區，其特點是氣候干燥，旱季長、雨季短，降雨量少且集中，晝夜溫差變化較大。春、秋季多風，夏季短促，冬季寒冷。鐵路沿線局部地表分布鹽漬土，多分布于河道、地形低洼等洪水易積聚地段，地表松軟，可見白色鹽霜，鹽漬土全線累計分布長度為1.1 km/5段。結合過往工程經驗可以發現鹽漬土對道路工程的安全性與使用周期有很不利的影響，而鹽漬土路基與普通土路基的施工工藝大致相同，所以必須對鹽漬土路基的施工工藝進行一定的優化和處理，從而解決由鹽漬土所帶來的各種施工問題與后續的工程安全性與使用周期問題。

2 鹽漬土路基常見病害種類

2.1 溶陷問題

由于在氯鹽漬土中存在較多的陽離子導致其具有較大的吸水性，所以，在氯鹽漬土地區，當氯鹽土土體與水接觸時，土體內的易溶氯鹽會與水相溶，隨著含水量的不斷增大，土體中與水溶解的氯鹽越來越多，這會導致土體的含鹽量降低，土顆粒間的黏聚力降低，使土體原有的穩定結構被破壞，在土體受到大于路基承載力的荷載作用時，路面就會發生沉陷現象[2]，嚴重時會在路基結構中會產生洞隙，導致路基的承載能力下降，在工程投入使用時具有較大的安全風險。

2.2 翻漿問題

鹽漬土的含鹽量會隨著鹽漬土含水量的增大而減小，當鹽漬土的含水量較大時，其含鹽量會較小，土體黏性較低，路基的承載能力也隨著降低，在長期荷載和自身重力的擠壓作用下，路基結構內部的泥漿被排出路面，這些泥漿會使路面變得潮濕松軟，在過往車輛通行時很容易造成交通事故[3]，如圖1所示。由于氯鹽漬土與硫酸鹽土、碳酸鹽土相比，氯鹽土的吸水性更強，所以翻漿問題在氯鹽漬土分布地區發生的可能性更大。

2.3 鹽脹問題

鹽脹現象大多發生在硫酸鹽廣泛分布的區域，隨著溫度的改變硫酸鹽漬土體中的硫酸鹽不斷結晶溶解，當溫度較低時，硫酸鹽與水溶解并結晶，土體的含鹽量降低，隨著結晶鹽體積的不斷積聚，土體的體積也不斷增大，當增大到一定程度時還會使路面變得隆起不再平整，而當溫度升高時，形成的結晶鹽又會溶解成鹽溶液，從而使土體中出現孔隙，變得松軟，路基的承載能力也會隨之下降，如圖2 所示。在受到荷載作用時，很容易出現安全性問題。

圖2 土體鹽脹現象

2.4 腐蝕問題

在鹽漬土存在的區域，土體中存在的鹽可能會腐蝕施工過程中所使用到的鋼支撐等結構，在長期的腐蝕的作用下，被腐蝕的結構質量、穩定性等也會越來越低，當結構所受到的荷載超過其被腐蝕后的承載能力時，結構發生破壞，這可能會造成很嚴重的安全事故。

3 鹽漬土路基病害處理與預防措施

3.1 對基底進行清理

造成鹽漬土地區施工發生病害的可能性比一般地區可能性要大主要是由鹽漬土中含鹽量、含水量及土體物理性質所導致的，因此在施工前要優先采取有效的措施處理基底，先對基底的含水量、含鹽量、物理力學指標等進行檢測，如圖3 所示。當基底表面有積水時，可以將土體中積水排出并將排水后的土體進行攤鋪晾曬（厚度不得低于50 cm），直至含水量符合設計要求再回填[4]。當實際含水量大于土體液限時，應將原基底土體挖出1 m，再選取具有強滲水性的土進行回填。當實際含水量處塑、液限之間時，應在原基底表面下1 m 處用強滲水性的土鋪設一層20 cm 的土層。對于含鹽量超標的鹽漬土應作棄土處理，放置到盡可能遠離路基處。除此之外，還應該將基底表面的廢棄物、花草根須等清理干凈，最后對基底進行碾壓，直至壓實度符合規范要求。

圖3 路基底部清理

3.2 選擇新的換填土材料

鹽漬土一般具有鹽脹性、溶陷性、腐蝕性等特性[5]，這些特性都會對路基的結構穩定性造成一定的影響，且隨著溫度、濕度等的環境變化會導致路基出現翻漿、凍脹、溶陷等一系列問題，對于路基含鹽量高、路床含水量大，但是路基壓實度不能滿足壓實標準的路基土體，通常采用換填路基土體的方法來解決，從而大大降低土體的溶陷性，避免因鹽漬土作用導致路基發生破壞現象。綜合考慮經濟、效益等各種因素，一般選取非鹽土或弱鹽土當填土材料，進行填筑前必須嚴格檢測回填土體的含水量、易溶鹽含量等指標，當指標不合格時應放棄使用，選取新的土體進行檢測，直至各項指標合格予以采用[6]，如圖4所示。在確定好填埋高度后進行填埋，并進行壓實處理，填埋高度與壓實度要符合相關規范。被置換出的鹽漬土應放置到盡可能遠離路基的地方，避免換填后的路基再次發生鹽漬化。

圖4 路基土體換填

3.3 對基底結構進行加固

對于非飽和的鹽漬土，其土粒間空隙較大，呈現大孔隙結構或架空結構，土體較為松散，具有較小的密度、抗剪強度、含鹽量等,這時就需要對其進行加固處理，可以采用強夯法、擠密樁法等來對其進行加固。強夯法對施工人員的專業素質要求不高，節約時間和施工成本，具有很強的適用性，可以在保障路基土體的均勻性與完整性的同時，使原土體結構得到改善，進而避免溶陷現象的發生，使其符合設計和使用的規范要求，如圖5所示。強夯法通常與浸水預溶法一起使用更為有效。

圖5 強夯法加固地基

3.4 對基底采取防水措施

當有水滲入鹽漬土中時，鹽漬土中的易溶鹽與水溶解，容易導致溶陷現象的出現，并破壞路基的穩定性，因此采取措施有效地斷水滲入路基是至關重要的，通常會采用提高路基高度和設置隔水層的辦法。對于不含硫酸鹽的鹽漬土，且為弱鹽漬土或中鹽漬土時，若路基的排水進行得不夠理想或者路基在長期處于潮濕環境下，可以將路基的整體建造高度提升到可以使路床以上的部分不再受到鹽漬土發生不良作用的影響高度，降低路基中鹽分和水分的含量，從而避免路堤發生凍脹等現象[7]。提升的最低高度應高于地下水位的最高水位、土體中毛細水上漲的最高位置及臨界凍結位置三者中的最高處。在使用該處理方法時，要先將路基土體清理干凈，將路基上部的雜草等清理干凈，進行填埋工作時，要采用透水性好的非鹽漬土根據相關規范進行分層填埋。但是在鹽漬土路基施工中選用的透水性好的土進行填筑時，雖然可以阻止液態水四處流動，防止路基土體中的毛細水上升，但是當液態水在溫度較高的情況下受熱蒸發時，滲透性好的填料并不能阻止帶有鹽分的水蒸氣上升，當隨著水蒸氣上升的鹽分積累到一定量時，路面在有水浸入有可能導致路基軟化，甚至發生翻漿、鹽脹等現象。所以隔水層一般鋪設在路堤的下部，這樣可以阻止底部液態水在高溫情況下受熱蒸發變成水蒸氣帶著鹽分上升，確保路基的結構穩定[8]。一般通常選用土工布來作為隔水層材料，為了防止隔水層受到損壞使其喪失它隔水效果，還可以在隔水層的上方下方各鋪設一層以砂為主要材料的保護層，形成一個復合結構。該方法操作簡單，既可節約成本，又可使施工質量易于掌控。

3.5 對基底結構采取除鹽措施

通常用浸水預溶、用非鹽漬土換填、化學藥劑中和的辦法進行處理。對于以砂、礫石為主要成分構成的厚度大、滲透性能好的鹽漬土，其土體顆粒間空隙架構較大，緊密性不好，當有水滲透到土體中時，土體中的結晶鹽就會溶解，從而滲透到更深的土層中，導致土層中的原有結構遭到改變，在土體的自重作用下被壓實，地基的抗剪強度降低，進而有可能出現土體塌陷的現象[9]。因此，在進行施工前，可以采用浸水預溶的方法對土體進行處理，提前使路基的土鹽膠架構發生變化，大大降低土體中鹽分含量，提高鹽漬土的物理力學性質，消除或減少地基因鹽溶造成路面塌陷的可能，但這種方法需要大量的施工用水，因此還需考慮施工取水時是否方便，如圖6 所示。采用非鹽漬土進行換填的方法來解決可以大大降低土體的溶陷性，避免因鹽漬土作用導致路基發生破壞現象。換填土一般采用非鹽漬土，在換填前應對土體進行試驗篩選，在確定好填埋高度后進行填埋，并進行壓實處理，填埋高度與壓實度要符合相關規范。

圖6 浸水預溶法

3.6 對邊坡采取防護措施

考慮到鹽漬土自身具有的腐蝕性及未來雨水長期沖刷等因素，都有可能引起路基邊坡變得松軟喪失穩定性、路肩被腐蝕破壞，這些都會對路基的整體穩定性造成影響，大大提高了事故發生的可能性[10]。所以，必須采取相應的防護措施來預防這一情況的發生，一般選取綠色防護與工程防護為主要手段。綠色防護就是在路基邊坡上栽種植被，利用這些植被根系與土體間的作用使邊坡的穩定性得到提高。工程防護就是在邊坡、路肩處鋪設一層混凝土，以此來阻擋雨水對邊坡、路肩的沖刷。

4 結語

鐵路建設一直是我國至關重要的基礎建設工程，在含有鹽漬土的地區進行道路施工時，由于土體中含水量、含鹽量以及土質的問題，可能發生的病害比普通地區要多得多，為了保障施工的安全性和穩定性，必須先對路基結合施工現場的實際情況進行有效處理，選擇合格的填土材料與施工工藝，盡量規避在冬季施工，降低鹽漬土的腐蝕性、鹽脹性產生的影響，提高鹽漬土路基的強度，延長竣工后道路工程的使用壽命。施工工作人員必須在工程施工中不斷地總結經驗，解決鹽漬土路基施工中存在的問題，不斷促進相關施工工藝的改良，以使我國道路工程的發展取得進一步的提高。