盐岩用于路基填筑的应用研究

2021-11-27赵鹏

山东交通科技 2021年5期

赵鹏

（中国公路工程咨询集团有限公司，北京 100089）

引言

盐渍土广泛分布于我国西部地区，尤其是新疆维吾尔自治区和青海省。随着西部经济的快速发展，在盐渍土地区修建的工程项目越来越多。由于盐渍土具有盐胀性和溶陷性，如何有效地处理盐渍土成为工程界的一个重要课题。张朝晖和杨科等 [1-3]通过石灰、粉煤灰的改良作用，研究了盐渍土用于路基填料的可行性，试验表明，通过掺灰改良后，盐渍土的物理力学性能满足公路路基填料的相关要求；张明亮和付黎明等[4-5]通过室内模拟试验，对盐渍土地区公路路基内的水盐迁移规律进行了研究，研究表明，根据路基填料类型的不同，路基内含盐毛细水的上升高度在45～60 cm之间，随着水中含盐量及路面荷载的增加，毛细水的上升高度及速度逐渐降低，且水泥具有良好的抑制毛细水上升的能力；毛爱民等[6]通过对既有盐渍土路基的现状调查，发现在路基内设置隔断层可有效地阻止盐分迁移，但会加剧覆盖效应，使得隔断层下的路基聚盐作用增强；张文等[7]通过现场取样，对盐渍土路基隔断层的集配进行了试验研究，结果表明，卵砾石隔断层中的粗粒组粒径宜在2～5 mm之间，且含量应大于75%，最佳厚度在30～100 cm之间；陈子敬[8]通过室内试验及模拟计算，研究了盐渍土路基中隔断层位置对路基边坡稳定性的影响，结果表明当隔断层设置于路基底部时，随着隔断层厚度的增加，路基边坡的稳定性逐渐降低。

1 工程概况

G215线格尔木境内的新建工程项目区具有典型的内陆高原干旱水文地质特征，沿线为柴达木盆地湖积平原风蚀地貌，表现为盐渍化荒漠景观和风积沙景观。路线区地形平坦，地形坡度小于3%，是第四纪古湖泊消失后的干盐滩，无植被生长，表层分布有盐霜。

根据地质调查及钻探结果揭露情况，区内地层由亚砂土夹细砂组成，顶部为灰白色盐盖，盐盖厚0.3～5.0 m。地面发育有蜂窝状溶蚀凹坑，规模不一，溶蚀深度0.2～0.5 m。盐层出露段石盐晶体完整，呈中粗粒状，含量在30%以上。

2 区内盐渍土性质

2.1 易溶盐含量

对深度为0.00～8.20 m地层进行取样分析，结果表明，样品中Cl-含量为557.50～68 731.10 mmol/kg，SO42-含量为4.00～1 984.45 mmol/kg，Cl-/SO42-比为7.43～640.37，易溶盐含量4.07%～74.60%，大多为氯盐渍土，局部为亚氯盐渍土。经统计全线盐渍土路段共长60.57 km，其中过氯盐渍土路段长 56.87 km，占比93.9%，强盐渍土路段长3.70 km，占比6.1%。部分试验结果见表1。

表 1 盐渍土易溶盐含量

2.2 溶陷性评价

根据《盐渍土地区建筑技术规范》（GB/T 50942—2014），场地内盐渍土溶陷性分成K100+800前和K100+800后两段进行评价。

2.2.1 K100+800前盐渍土溶陷性

K100+800前地貌类型以沙漠地貌为主，地层岩性为风积粉砂、细砂，出露于地表或在盐层下，粒度均匀，分选性好，具有风成斜层理。勘察中揭露厚度0.30～5.00 m，大多数钻孔未揭露地下水，属于干孔。通过室内压缩试验测得溶陷系数，见表2，该段盐渍土溶陷系数为0.003～0.008，溶陷系数分区＜0.01，可不考虑其溶陷性。

表 2 盐渍土溶陷系数

2.2.2 K100+800后盐渍土溶陷性

K100+800后地貌类型以湖泊平原地貌为主，地层岩性为盐岩、细砂、粉砂、粉土，勘察中揭露厚度5.00～8.30 m。钻探过程中大多数钻孔揭露地下水，地下水位埋深为0.30～1.50 m，局部地段地下水位最深为4.00 m。根据《盐渍土地区建筑技术规范》（GB/T 50942—2014）第4.2.1条规定，该段可不计溶陷性对建（构）筑物的影响。

2.3 盐胀性评价

盐渍土盐胀性主要由于硫酸钠结晶吸水后，体积膨胀造成，根据室内土中易溶盐分析结果，区内盐渍土类型局部为亚氯盐渍土，大多为氯盐渍土，土中Cl-含量均大于5倍的SO42-，硫酸、亚硫酸、碳酸含量很少，硫酸钠的含量不超过1%，故可不考虑盐胀性的影响。

2.4 腐蚀性评价

盐渍土腐蚀性主要表现在对混凝土和金属材料的腐蚀，腐蚀性评价以Cl-、SO42-作为主要腐蚀性离子。根据室内土中易溶盐分析结果，区内盐渍土类型局部为亚氯盐渍土，大多为氯盐渍土，土对混凝土的腐蚀性为微腐蚀性和弱腐蚀性，按地层渗透性土对混凝土的腐蚀性为微腐蚀性，综合评价土对混凝土的腐蚀性为微腐蚀性和弱腐蚀性。

3 盐岩填筑的可行性

由于项目区周围均为盐渍土区域，普通路基填料较为匮乏，如采用普通填料填筑路基，则需从项目区范围外较远的地方取料。同时由于路基内隔断层的存在，地下水位较高的路段，隔断层下的普通路基填料亦将逐渐的盐渍化。而项目区内的盐岩较丰富，根据张媛等[9-11]的研究成果，纯盐岩的抗压强度属软岩范畴，且盐岩的抗压强度、弹性模量随着盐岩中杂质的不同而有所增加；纯盐岩的内摩擦角大于含有其他杂质的盐岩，而纯盐岩的黏聚力则小于含有其他杂质的盐岩；通过调查与模拟分析，由于低矿化度水的渗入对盐岩产生溶蚀，使得盐岩强度降低，是导致青藏铁路察尔汗段工后不均匀沉降的主要原因。因此，在做好路基防排水措施的前提下，抗压强度及CBR值满足路基规范要求的盐岩可用于盐渍土路段的路基填筑。

4 盐岩填筑方案

根据周围项目的实施经验及相关研究成果，K130前后29.48 km范围内的路基采用盐岩填筑。其中盐岩的总含盐量应＞75%，路基施工用水为饱和卤水，饱和卤水中固体含量不宜＜300 g/L。施工时先使用破碎机将盐岩破碎成10～15 cm 粒径的盐块，再进行分层填筑，每层厚度控制在30 cm 以内，在初压后用饱和卤水充分灌缝，最后再用压路机碾压密实、整平。

盐岩填筑路段于路面结构层下设置复合土工膜+15 cm中粗砂的隔断层。复合土工膜在距两侧边坡30 cm处向下延伸至地面线以下20 cm，边坡两侧的复合土工膜上采用30 cm的砂砾包边。通过设置砂砾和复合土工膜以防止低矿化度水从路面或者边坡渗入盐岩路基内。对于地下水位较高的路段，在两侧路堤边坡坡脚处设置3 m宽的护坡道，并在护坡道外开挖排盐沟以降低地下水位。