浅谈风积沙在盐渍土路基处理中的应用

2018-02-04宋俊芳

智能城市 2018年11期

宋俊芳

湖南省农林工业勘察设计研究总院，湖南长沙 410007

我国国土面积广阔，地形地貌和地质条件复杂多样，尤其在西北地区，沙漠化、盐渍化情况较为严重[1]。随着经济建设的发展，道路建设规模不断扩大，不断向沙漠、盐渍土、软土等不良地质区域延伸。这些特殊地质土壤物理力学性质复杂，分布广泛，而且难以准确掌握其性质和规律，给道路建设带来了严重的安全隐患[2]。公路建设穿过盐渍土地区，其不良地基处理成为工程建设的关键。经过近年来的发展，目前关于盐渍土地基处理已经有一些取得成功的案例，但盐渍土物理力学性质复杂，而且盐渍土一般所处的工程环境条件较差，大大增加了地基处理难度，也限制了技术的选择[3]。因此，探寻经济、有效、环保的盐渍土地基处理技术对西北地区公路建设具有重要实践意义。

风积沙是沙漠地区的沙被风沙流搬移形成沙丘而产生的，在我国新疆地区储量丰富，取材方便。风积沙具有水稳定性好、沉降均匀、受季节影响小等特点[4]。如何针对当地实际，合理利用风积沙处理各类不良地基，并总结规律将技术进行推广是目前不良地基处理需要研究的重要课题。

1 工程概况

本文依托的国道314线新疆奥依塔克镇至布伦口段（后文简称G314线新疆奥布段）位于南疆塔克拉玛干沙漠边缘，是贯穿南疆最重要的经济带公路之一，对促进该地区的安全稳定和经济发展具有重要意义。但现有道路平、纵指标均较低，小半径处行车视距不良，不利于行车安全，部分圆曲线未设置缓和曲线。路线依山傍河以及多段通过大型洪堆积扇体地貌，河流水毁、泥石流及碎落崩塌对路线影响很大，老路部分段落路面破裂、修补较多及路基有轻微起伏。为改善该线路的运营状况，新疆自治区决定对该项目进行改建。

本项目路线呈东北向西南走向，途经奥依恰康达、盖孜边防检查站、玉其喀帕古驿站遗址等，总长度70.204km，分2个合同段：第一合同段K1548+600～K1592+000，全长43.4km；第二合同段K1592+000～K1618+600，全长26.6km。本项目沿线盐渍土主要分布在第一合同段，虽然盐渍化程度不是十分严重，但依然存在大量的亚氯盐、亚硫酸盐、中盐渍土路段，对工程建设带来了严重不利影响。

2 盐渍土特性

盐渍土是盐土和碱土以及各种盐化、碱化土壤的总称。盐渍土一般位于地表浅层，对路基的影响主要取决于盐类成分、性质、总含量、水状态关系等，其与一般土不同，除了具有溶陷性外，还具有盐胀性和腐蚀性。

盐渍土的成土条件与当地的气候、地形地貌、水文地质、盐渍土母质、植被等都有关系。盐渍土中的盐分积累是受上述作用的综合影响在地壳表层发生的各种化学过程的结果，其盐分来源于矿物风化、降雨、盐岩、灌溉水、地下水以及人为活动，盐类成分主要有钠、钙、镁的碳酸盐、硫酸盐和氯化物。

盐渍土形成后会降低土壤水分有效性，严重影响植物生长，如果在盐渍土区域修建公路会产生多种病害，只有对盐渍土地基病害分析，了解其病害机理，才能有针对性的提出合理处治措施。在我国西北地区盐渍土公路的病害主要有以下几种方式

（1）溶陷。该种病害最常见于氯盐渍土地区，其病害机理是淡水作用将盐渍土盐分流失，大大降低了岩土体强度，加之外界荷载作用使路基出现沉陷破坏。

（2）盐胀。盐胀主要发生在硫酸类盐渍土地区，包括松胀和膨胀性发生，硫酸类盐渍土的盐胀严重影响路基稳定。硫酸盐渍土的松胀性是硫酸盐的溶解度随温度而变化，土体中所含的固体盐低温时吸水结晶体积增大，温度升高脱水变成粉末状固体使其体积缩小，从而使主体结构变松甚至破坏。膨胀性主要是北方地区硫酸盐渍土的受季节温度变化影响而岩土体体积增大到缩小的过程，其影响深度及膨胀量都相当大，必须予以处理才能作为道路路基。

（3）翻浆。翻浆多见于氯盐渍土地基，其形成受土质、温度和水的影响，形成机理是由于路基中的盐渍土中所含易溶盐晶体聚冰、脱水造成土体饱水，从而经车辆荷载反复作用而形成翻浆。盐渍土的特殊物理性质决定了其病害程度，由于盐类浸水易溶解，且含盐量越高液塑限越低，特殊状态抗剪强度可接近零，对公路施工和运营安全具有极大危害。

（4）腐蚀。该类病害的机理是盐渍土中的易溶盐与金属材料反应，导致工程中使用的钢筋锈蚀、混凝土开裂，最终影响工程材料的使用性能和道路的安全运营。使这些材料性能发生劣化，最终导致道路破坏。

盐渍土盐涨等作用造成的路基失稳、路面龟裂、溶陷等道路病害，严重影响了道路的正常使用，严重时交通阻断，已成为新疆道路面临的最大病害。

3 盐渍土特殊路基处理的方案比选

目前，盐渍土路基治理常用的处理方法有换填、设置隔断层、提高路基高度、浸水预溶、强夯、化学处理等方法。

（1）换填法。对于路基含盐量超标、路床过湿压实度难以要求、低填浅挖地段，而且周边砂砾或风积沙丰富的地区，盐渍土路基处理多采用换填法。换填处理的厚度要根据地勘调查深度以及填料力学性质决定，为防止发生次生盐渍化危害，换填最浅深度不应小于1.0 m，铲除的盐渍土不得堆于路基两侧坡脚。

（2）设置隔断层。该方法是处理硫酸类盐渍土最为常见的方法之一，处治路基盐胀问题尤其简单有效，它可隔断水分和盐分上升到路基上部。根据隔断效果和材料种类，有土工膜、油毛毡等不透水性隔断，以及砂石等透水性隔断层。

实践证明：土工布隔断层具有良好的隔水、隔盐作用，而且可提高承载力和防止地基侧向变形。盐渍土路段设置土工布隔断后，各层上的含水量明显小于隔层下的土层；在隔盐方面，铺设土工布后，路堤土体的含盐量在竣工后一定时间达到极大值，而在极值出现后再未出现高值，表明设置隔断层后盐分不能通过隔断层向上转移，起到了很好的隔盐作用。

（3）提高路基高度。该方法多用于弱中、非硫酸盐渍土，其最大特征是施工简便，对于地下水位较大的盐渍土路段，该方法可阻止水分和盐分进入上部从而避免病害。在施工过程中，要清表处理、分层填筑，选择具有良好透水性的非盐渍土才能保证处治效果。

（4）化学处理法。化学处理主要针对硫酸盐渍土，盐渍土重点盐分通过化学反应生产硫酸钙、氯化钙等微溶或易溶化学物质，并且无毒无害，得到环保有效处理盐渍化病害的效果。大量的工程经验表明，在路基底部设置隔离层可更好防止下层水分和盐分的影响。

综上所述，盐渍土地基处理措施的选择必须要因地制宜，既要分析技术可行性，又要考虑取材经济条件。新疆G314线奥依塔克镇-布伦口段公路沿线由于本地区多风少雨，地表植被稀疏，生态环境脆弱，风积沙分布较广，土壤沙漠化现象严重。对于本地区丰富的风积沙而言，其透水性好，毛细水上升高度低，与砂砾料的性质基本相似。同时，风积沙是低压缩性土，而且沙颗粒之间孔隙通道畅通，所以空气和水的排出所需时间很短，在一定压力作用下完成压缩变形的时间很短，且压实强度和稳定性较好，这也与砂砾料有类似之处。因此，对本工程盐渍化程度较高的路段，采用风积沙换填+隔断层法相结合的办法是解决这一路段盐渍土病害的最优方案。采用该方法处理盐渍土特殊路基能够满足地基承载力的要求，不但充分利用了当地的风积沙材料，大大降低工程费用，又利用了土工布隔离、约束和加筋的工程作用，确保了路基处理后的实际效果。