哈罗铁路岩盐路基病害分析及处理

2014-07-30刘卫红刘贺业

铁道建筑 2014年7期

刘卫红，刘贺业

(1.乌鲁木齐铁建工程咨询有限公司，新疆乌鲁木齐 830026;2.中铁西北科学研究院有限公司，甘肃兰州 730000)

岩盐是一种特殊的岩石性材料，是含盐量较高的沉积物经物理化学作用形成的沉积岩，是盐渍土的极端形式。当土的含水量一定时，随含盐量的增加，盐分的胶结能力逐渐加强，从而使黏聚力增大，盐晶体充填于土体孔隙中，并起骨架作用，从而使内摩擦角增大。因此含盐量高的土体要比含盐量低的强度高。当强度达到岩石标准时，就称为岩盐。岩盐中同样含有氯化盐、硫酸盐等有机盐分，因此岩盐和盐渍土有相似的工程特性。

哈罗铁路DK298+130—DK383+934段有89 km处于罗布泊盐湖平原区，该区段海拔650～700 m。地表无植被，呈现“盐漠”景观，自然条件恶劣。该区域的大部分岩盐地段中硫酸钠含量＞2%，不适于用作路基填料。由于本线岩盐路基的长度近90 km，需要大量渗水土填料，北侧库鲁塔格剥蚀低山丘陵区及线路周边渗水土填料缺乏，远运和采用常规方法处理岩盐路基投资巨大，在考虑本区气候干燥、雨水与地表水缺乏和铁路设计标准较低等因素后，决定采用岩盐填筑路堤，以节省工程投资。本文探讨哈罗铁路采用岩盐作路基填料的适用性。

1 概述

罗布泊地区气候干热，属典型的大陆干旱性气候。昼夜温差大，最大月平均日较差达38.2℃。蒸发量大，降雨量少，日最大降雨量为20.6 mm，年最大降雨量为38.5 mm，体现出罗布泊地区降雨比较集中的特点。

罗布泊岩盐中含有大量的易溶盐和难溶盐，岩盐分析结果见表1。地下水含有大量氯化盐、硫酸盐，同时富含矿物质，水质分析结果见表2。

表1 岩盐分析结果

表2 地下水水质分析结果 g/L

2 岩盐路基的常见病害

溶蚀性:由于岩盐中含有的钾盐、钠盐等氯化盐都是可溶性盐，溶解度大、溶解速度快。在干燥的情况下岩盐的压缩性小，当与大气降水和地下水接触后，可溶性盐溶于水后，在荷载和自重的作用下会产生不同程度的溶蚀[1]。

盐胀性:盐层中含大量芒硝，芒硝的主要成分是十水硫酸钠(Na2SO4·10H2O)，当温度高于32.4℃时，十水硫酸钠会脱水成无水硫酸钠(Na2SO4)。当温度下降到32.4℃以下时，无水硫酸钠又会结合10个水分子而成为十水硫酸钠，此时它的体积是先前的3倍左右[2]。除温度外，盐类之间的相互作用也会影响硫酸钠的溶解度。在氯化钠饱和的条件下，十水硫酸钠和无水硫酸钠之间的相互转化更为频繁[3]。

3 哈罗铁路岩盐路基的病害分析

罗布泊地区的岩盐含有氯盐和硫酸盐，可能发生溶蚀和盐胀。在罗布泊地区降雨比较稀少，年最大降雨量仅为38.5 mm，大气降水对路基的影响小。虽然部分地段的地下水位较浅，但是地下水主要为饱和盐水，对岩盐路基侵蚀可以忽略不计。从气候资料可以看出，罗布泊地区的昼夜温差极大，在每年的6月份，白天最高气温为42.5℃，夜间最低气温为4.3℃，昼夜温差达38.2℃。当温度下降到32.4℃以下时，会出现盐胀。综合各种因素分析，哈罗铁路岩盐路基可发生的主要病害为盐胀，但对路基的溶蚀性要保持足够的重视。

4 哈罗铁路岩盐路基的设计思路及路基施工

4.1 设计思路

依据哈罗铁路病害的发生机理，设计哈罗铁路岩盐路基的结构。路基基床表层0.6 m采用A、B组普通土填料填筑，路基基床表层与底层之间铺设复合土工膜隔断层，复合土工膜上、下各设置0.10 m厚的中粗砂保护层，其下利用当地岩盐填筑。路基两侧加宽50 cm。0.6 m的A、B组填料可作为首道隔水层，减小大气降水对路基本体产生的影响，防止盐溶病害的发生，并且A、B组填料可以起到保温层的作用，增大路基本体的上覆荷载，抑制岩盐路基盐胀的发生。在已有的0.6 m厚A、B组填料的基础上再增加土工膜隔断层可增强隔水性。同时，在岩盐和普通土之间设置隔层，可消减岩盐中的盐分迁移到A、B组填料，产生次生病害。加宽岩盐路基，以减小大气降水对路基本体的影响。

4.2 路基施工

建立路基试验段。路基本体和路基基床底层采用岩盐作为路基填料，路基表层采用A、B组填料。路基表层和路基底层之间铺设复合土工膜隔断层，复合土工膜沿线路横向铺设、纵向搭接。横向铺设时由路基中线沿路拱向两侧平铺，其搭接宽度不应小于0.3 m，并在复合土工膜上、下各设置0.10 m厚的中粗砂保护层。复合土工膜采用质量750 g/m3，渗透系数≤10－11cm/s，断裂强度＞18 kN/m，顶破强度＞3.6 kN，撕破强力＞0.48 kN，厚度＞0.30 mm，耐腐蚀、抗冻及抗高温性能较好的材料[4-5]。