新疆东北部某铁路沿线粗颗粒盐渍土特征

庞学栋PANG Xue-dong

（中交铁道设计研究总院有限公司，北京 101304）

0 引言

盐渍土是工程中一种特殊岩土现象[1]，特别是在我国西北部的新疆地区[2]，由于气候干燥、蒸发强烈，在长期过程中，地表形成了较厚的盐渍土。新疆东北部的哈密、昌吉戈壁地区分布大量粗颗粒细圆砾土和细角砾土，加之特殊的气候条件，形成了粗颗粒盐渍土[3]。盐渍土对铁路工程建设有较多不利的影响，查明盐渍土的特征是保证铁路建设和运营安全的重要一环。

1 工程概况

拟建铁路位于新疆维吾尔自治区东北部的昌吉回族自治州和哈密市境内，东经89°56′～94°43′，北纬41°43′～43°46′，该铁路东端自红淖铁路引出，沿天山北麓向西，经伊吾县、巴里坤哈萨克自治县、木垒哈萨克自治县和奇台县及准东经济技术开发区，西端与乌将铁路相接，总长约430 公里。

2 沿线自然特征

2.1 地貌及地层岩性

研究区地貌主要为山前倾斜冲洪积平原，山前剥蚀丘陵、盆地边缘洪积平原、盆地边缘剥蚀丘陵，地势总体呈南高北低的态势。地表多分布第四系冲洪积细圆砾土、细角砾土等，局部出露上第三系和侏罗系泥岩、砂岩和砾岩等。

2.2 气象特征

研究区属中温带干旱大陆性气候区，其特点是气候干燥，旱季长、雨季短，降雨量少而且集中，昼夜温差变化较大，春、秋季多风，夏季短促，冬季寒冷。年平均气温5.2℃～11.8℃；极端最高气温37.9℃～45.1℃，极端最低气温-40.4℃～-26.9℃；年平均降水量19.4～321.1mm；年平均年蒸发量974.7～3900mm。气候干燥、蒸发强烈的气候条件为盐渍土的形成提供了必要条件。

2.3 地下水特征

研究区地下水主要赋存于河床、河漫滩等第四系松散沉积层中，受大气降水、高山融雪及地表水的补给。地表局部有短时洪流，地下水位埋藏较深，随季节变化波动较大，地下水位埋深多在0.8～25m 不等。

3 粗颗粒盐渍土特征

选取铁路沿线87 处地表土样进行易溶盐分析试验，每处在0～1.0m 和2.0～3.0m 深度范围内各取一组土样，共计174 组易溶盐试验分析数据。由以上174 组试验数据分析铁路沿线粗颗粒盐渍土的特征。

3.1 盐渍土粒径特征

沿线地表多分布洪积细圆砾土和细角砾土，厚度0.5～10m 不等。多呈棕黄色、灰褐色，砾石母岩多为砂岩、凝灰岩、凝灰质砂岩、玢岩等，尖棱状，颗粒不均。其中，粒径2～0.5mm 占比15.8%～19.6%；粒径2～20mm 占比37.2%～52.8%；粒径大于20mm 占比0%～18.2%，余为杂砂及粉黏粒充填，稍湿-饱和，稍密-密实。

3.2 盐渍土类型特征

由试验数据，沿线分布盐渍土类型有：硫酸盐渍土、亚硫酸盐渍土、亚氯盐渍土和氯盐渍土。174 组数据中，硫酸盐渍土99 组，占比56.9%；亚硫酸盐渍土46 组，占比26.4%；亚氯盐渍土15 组，占比8.6%；氯盐渍土14 组，占比8.1%。

3.3 含盐量特征

依据试验结果，分析盐渍土中含盐量、主要阳离子（Na++K+、Ca2+、Mg2+）和主要阴离子（CO2-+HCO3-、SO42-、Cl-）的含量特征。盐渍土含盐量在0.37%～10.73%；其中，硫酸盐渍土和亚硫酸盐渍土的含盐量在0.37%～1.79%，依据《盐渍土地区建筑技术规范》[4]属中盐渍土；氯盐渍土和亚氯盐渍土的含盐量在1.0%～10.73%，依据《盐渍土地区建筑技术规范》属中～强盐渍土。

土中主要阳离子（Na++K+、Ca2+、Mg2+）含量随盐渍土含盐量变化规律[5]，见图1。Na++K+离子含量占比在0.02%～3.9%，多小于1.0%，离子含量随含盐量增加呈线性关系增加，绝对数值变化较大。Ca2+离子含量占比在0.01%～0.29%，多小于0.2%，离子随土中含量随含盐量增加的趋势明显，绝对数值变化不大；Mg2+含量占比在0.01%～0.10%，Mg2+离子随土中含盐量增加而增大的趋势不明显，绝对数值变化不大。

图1 土中代表性阳离子含量特征图

土中主要阴离子（CO2-+HCO3-、SO42-、Cl-）含量随盐渍土的含盐量变化规律[6]，见图2。CO2-+HCO3-离子含量占比在0.05%～0.09%，离子随土中含盐量增加而增大的趋势不明显，绝对数值变化不大；SO42-含量占比在0.16%～1.12%，多小于0.8%，随土中含盐量增加的趋势明显，绝对数值变化不大；Cl-离子含量占比在0.02%～5.33%，多小于2%，离子含量随含盐量增加呈近线性关系增加，绝对数值变化较大。

图2 土中代表性阴离子含量特征图

3.4 侵蚀性特征

依据试验结果，分析土层中不同深度、不同位置代表性阳离子（Mg2+）和代表性阴离子（SO42-、Cl-）的侵蚀性特征。

沿线土样中Mg2+离子含量在57.36～1012.46mg/kg，对于地表不同深度的土样：整体来看，地表0～1.0m 深度Mg2+离子含量要大于地表2.0～3.0m 深度Mg2+离子含量；对于沿线不同位置处土样，Mg2+离子含量差别较大。依据Mg2+离子含量，依据《岩土工程勘察规范》[7]为弱腐蚀性。

沿线土样中Cl-离子含量在240～15000mg/kg，见图3，对于地表不同深度的土样，DK315 前整体上地表0～1.0m深度Cl-离子含量与地表2.0～3.0m 深度Cl-离子含量基本一致，变化较小；DK315 后不同深度处Cl-离子含量差别较大，一般为地表0.5～1.0m 深度含量大于地表2.0～3.0m 深度。对于沿线不同位置，DK315 前段Cl-离子含量多小于750mg/kg，为微腐蚀性，少量小于7500mg/kg，为弱腐蚀性；DK315 后Cl-离子含量多大于750mg/kg，依据《岩土工程勘察规范》为弱腐蚀性，部分大于7500mg/kg，为中腐蚀性。

图3 土中氯离子空间分布特征图

沿线土样中SO42-离子含量在1583.13～11214.72mg/kg，见图4，对于地表不同深度的土样，整体上地表0.5～1.0m 深度SO42-离子含量与地表2.0～3.0m 深度SO42-离子含量变化较大。对于沿线不同位置，SO42-离子含量多在750～9000mg/kg，依据《岩土工程勘察规范》为弱～中腐蚀性，个别地段大于9000mg/kg，为中腐蚀性。

图4 土中硫酸根离子空间分布特征图

4 盐渍土防治对策

拟建铁路沿线工点多为路基工程和桥梁涵洞工程，沿线盐渍土含盐量特征整体变化较大，不同段落应依据工点处环境土的侵蚀、工程特点选用不同的防治对策。对于路基工程：①当路基填方高度满足不发生次生盐渍化的高度要求时，建议铲除基底超限土层换填路基相邻部位填料；②当地下水位较高时，填方高度不能满足不发生次生盐渍化的高度要求时，建议在路基底部采取铺设土工膜等隔断毛细水的措施；③当水位较低时换填满足路基结构相应部位要求的填料。对于桥涵工程：①涵洞基础垫层及出入口翼墙基础混凝土标号均应按侵蚀环境作用等级提高混凝土型号（同涵身）；②涵洞基底设30cm 细粒石30 号沥青混凝土隔离层，表面喷聚氨酯防腐涂料；③桥梁基础应按侵蚀级别选用混凝土强度等级，并采取有效的隔离措施。

5 结语

研究区由于特殊的气候、水文和岩土条件，地表形成较多粗颗粒盐渍土。本文通过沿线87 处地表土样进行易溶盐分析试验，每处在0～1.0m 和2.0～3.0m深度范围内各取一组土样，共计174 组易溶盐试验分析数据，分析沿线粗颗粒盐渍土的特征，铁路沿线粗颗粒盐渍土特征如下：

①沿线地表多分布洪积细圆砾土和细角砾土。其中，粒径2～0.5mm 占比15.8%～19.6%；粒径2～20mm 占比37.2%～52.8%；粒径大于20mm 占比0%～18.2%。沿线盐渍土多属粗颗粒盐渍土。

②沿线分布盐渍土有硫酸盐渍土、亚硫酸盐渍土、亚氯盐渍土和氯盐渍土，主要为硫酸盐渍土。

③沿线硫酸盐渍土和亚硫酸盐渍土属中盐渍土；氯盐渍土和亚氯盐渍土属中～强盐渍土。Na++K+离子和Cl-离子含量随含盐量增加呈近线性关系增加；Ca2+和SO42-离子随土中含量随含盐量增加的趋势明显；Mg2+和CO2-+HCO3-离子随土中含盐量增加而增大的趋势不明显，绝对数值变化不大。

④沿线代表性阳离子（Mg2+）和代表性阴离子（SO42-、Cl-）对建筑结构多具有弱-中等强度的侵蚀性。