高速公路盐渍土地基的常见病害及防治处理

(重庆交通大学 土木工程学院 重庆 400074)

一、引言

盐土从本质上讲是指盐碱化的各种类型土壤的总称，包括盐碱土[1]。与普通土不同，盐水土壤中易溶盐的大量存在时，会导致严重的工程危害，如盐胀、化学物理腐蚀、溶陷等。

二、常见工程灾害

(一)盐胀松胀

当环境温度非常低时，深层土壤中的硫酸盐在硫酸盐土壤中水合并结晶。地基土盐胀会导致路面不平坦，膨胀甚至开裂。当环境温度升高时，结晶重溶体积又回缩。因此，在昼夜温差大的地方，地基土反复膨胀会导致路肩和路坡原有土体结构的破坏。土壤松散或多孔，其抗风蚀能力也变差[2]。

(二)路面腐蚀

盐渍土中有着大量的易溶盐，致使盐渍土产生强烈的腐蚀性，对路面结构起到腐蚀的作用，降低其稳定性和安全性，有着极大的工程危害。根据腐蚀的机理可分为两类，一类是物理腐蚀，盐水通过毛细现象进入路面结构的内部，当气温比较干燥水分蒸发后，积累在结构内部的盐分结晶膨胀，给了路面结构很大的结晶压力。另一类是化学腐蚀[2]，水盐的热运动将会导致盐分在路面板下的积累，并在长期的接触及外界条件下，路面板中一些物质被溶解，一些物质发生化学反应，随之产生一些体积很大的难溶物，给了路面结构很大的膨胀应力，当应力过大时，路面结构会随着物理腐蚀引起的晶体应力一起破坏。

(三)翻浆冻胀

盐渍土主要分布在西北等寒冷地区，无盐水的冰点高于咸水。当冬季到来，温度下降到盐水冰点时，盐渍土将冻结，如果路基冻结，水将从高温土壤渗透到低温土壤，这导致积聚在多冰层附近的水。水来自地下水，并随着毛管水的作用而上升。冻结后，冰粒和冰层的体积有所不同，从而不能容纳土壤原有的孔隙和水量，即冻胀现象。当天气变暖时，上层的冰颗粒先融化，下层的冰颗粒不融化，上层的水不能流入下层，这将导致上部土壤含水量超过极限，出现振动荷载，最终导致路基翻浆，路面泥泞和凹凸不平。

(四)次生盐渍化

次生盐渍化也实是再盐渍化，本身不是工程地质灾害，但可以促进盐渍土的其他工程地质病害[3]，如：翻浆，盐胀和冻胀等。上升的毛细管水是再盐渍化的根本原因。而盐渍土壤中毛细水的上涌有两种形式：

1.由毛细水和地下水的表面压力引起的毛管水运动。

2.土隙中有不同的溶液，它们的溶度不同的渗透压力梯度造成的矿化水渗透运动。

可以看出，向上移动的毛管水属于高盐度水(饱和盐溶液)。当毛管水上升高度大于路基填充层的厚度时，由于表面的强烈蒸发，毛细管中的水将进入大气。水溶液变少，并会在路基上留下盐晶。这将使路基填土形成一种严重的盐渍土并发展成为一个地表岩壳。岩壳的出现会使盐渍化进程结束，因为岩壳会对毛管水有隔断作用。

三、处理措施

盐渍土路基病害具有特殊性，病害无规律，不以单一方式发生。对于盐渍土地区地基的潜在病害，必须采取预防措施。预防措施分为设计阶段的预防及施工阶段的预防措施。对于施工阶段的预防来说，有以下4种方法推荐使用：强夯法，冲击碾压法，振动浸没碎石桩复合地基，换填垫层法。

(一)强夯法

强夯法是将重达100～400KN的重锤从接近30m的高空下落下，对地基产生冲撞和强烈震动，使地基土壤压实，振密，从而增强地基的承载力，提高稳定性，消除土的湿陷性。这种方法设备相对简单，施工比较方便，经济适用，节约材料。对于非饱和盐渍土基，这种方法可排除土体中的微小气泡，减小空隙，密实土体。而对于是重卤水的孔隙水，这种方法是非常缓慢且困难的。

(二)冲击碾压法

冲击式碾压机是利用冲击式夯实基础，这是一种联合摩擦和冲击压实的方法。采用这种方法，砾石垫层压实可以在软土地基表面形成地壳，应力的传递良好，地基整体性的较好，增加地基承载力。冲击碾压法具有施工方便、效率高等优点，受气候的影响较小、成本低、建设周期短、适合于大面积的地面处理。但是，这种方法有效处置深度较低，牵引设备的要求也较高。

(三)振动沉管砾石桩复合地基

振动沉管砾石桩系指将砾石等物质压入土壤孔隙成为致密桩。与土壤结合，基础整体性好，基础承载力也有所提高。

固液相盐渍土中含有可溶性盐，增加了土壤内部的内聚力。降低土壤的敏感性有利于碎石桩的施工，碎石桩堆砌后，并在短时间内恢复强度，增加碎石桩的承载力。

当地下水浅且盐土类型为氯盐土时，混凝土材料将受到地下水和盐渍土的强烈侵蚀。这两种腐蚀源对砂砾材料的影响相对较小，而且这种方法可以不经防腐处理使用。

当盐渍土地区日照时间较长，有利于盐湖区盐溶液蒸发结晶，造成盐胀。这会增加土壤紧实度和碎石桩强度，从而增加了碎石桩的承载能力。

(四)换填垫层法

挖掘松软的表土和贫瘠的土壤，分层压实或滚动换填材料。垫层换填材料一般可分为沙垫层，砾石垫层，砂垫层，干渣垫层，土垫层和石灰垫层。更换垫层法不仅可以增加承重层的承载能力，减少路基的沉降，消除土壤的膨胀。它可以防止土壤冻结，提高土壤的抗液化能力。平板振动和机械压实通常用于施工。

四、结语

外部条件的改变，使盐渍土内部元素产生了相互作用，这个作用涉及到了热学，力学和化学的原理，是一个综合复杂的领域。盐渍土路基病害具有特殊性，病害无规律，不以单一方式发生。对于盐渍土地区地基的潜在病害，必须采取预防措施。通过笔者的浅析，认为在强过盐渍土地区运用强夯法、冲击碾压法、振动沉管砾石桩复合地基等处理是比较合理的，希冀为相似盐渍土地区高等级公路的盐渍土地基处理提供参考借鉴。