鹽漬土路基處理與施工探討——以蘭新二線哈密南環(huán)線為例

陳平，胡明，雷用

（解放軍后勤工程學(xué)院軍事土木工程系，重慶 401311）

鹽漬土是指含鹽量超過一定數(shù)量的土。國內(nèi)外有關(guān)鹽漬土含鹽量與含鹽類別標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定歷來不同，到目前為止還沒有一個關(guān)于鹽漬土地基科學(xué)的、權(quán)威的定義，但不同含鹽量的地基，都危害著工程建設(shè)項目。本文研究中將鹽漬土定義為：地表下1m內(nèi)，易溶鹽含量平均大于0.3%的土[1]，有較強的吸濕、松脹、溶蝕和腐蝕等特性的不同程度鹽堿化土的總稱。

土壤鹽漬化發(fā)生在氣候干旱，地下水位高、土壤水分蒸發(fā)量大而且含有較多可溶性鹽的地區(qū)。它是一定氣候、地形、水文地質(zhì)等自然條件共同對水鹽運動產(chǎn)生影響的結(jié)果[2]。新疆地區(qū)是鹽漬土主要分布區(qū)，因此在鐵路、公路施工過程中常遇到路基鹽漬化的問題。蘭新二線哈密南環(huán)線工程面臨著同樣的難點問題。因此，根據(jù)路基的危害形式，對在施工中選料及路基填筑、路基防護等方面提出針對性質(zhì)量控制措施，是完成蘭新二線哈密南環(huán)線項目的重要前提。

1 鹽漬土對工程的危害

在高含鹽量地區(qū)，特別是在高地下水位地區(qū)，鹽分能降低地（路）面強度、減弱封層作用，從而導(dǎo)致地（路）面的破壞。鹽漬土病害主要有鹽脹、翻漿、濕(溶)陷和腐蝕等類型。

鹽脹是鹽漬土地區(qū)道路主要病害之一，鹽漬土中Na2SO4的鹽脹特性使鹽漬土路基產(chǎn)生不同程度的鹽脹變形[3]，氣溫升高時，鹽脹形成的芒硝晶體失水使鹽漬土體產(chǎn)生疏松，路基浸水后在車輛荷載作用下，使路面產(chǎn)生不均勻溶陷變形[4]。鹽漬土地區(qū)公路工程翻漿系指“路床中的土體受水的侵入而變軟，泥漿化乃至翻冒，從而導(dǎo)致路床土體承載能力下降，道路表面不均勻起伏、松軟或破裂冒漿等的病害現(xiàn)象”。含鹽量愈多，土的液塑限愈低，則可在較小的含水量時達到液性狀態(tài)，抗剪強度降低到近于零。氯化鹽土有明顯的保濕性，從而使土壤長期處于潮濕、飽和狀態(tài)，易產(chǎn)生“液化”現(xiàn)象。硫酸鹽漬土春融時結(jié)晶體脫水也可以加重翻漿的作用，可見易溶鹽的存在使鹽漬土翻漿更容易形成。

鹽漬土中NaCl，Na2SO4等鹽類的腐蝕作用能使混凝土構(gòu)造物、金屬物等設(shè)施產(chǎn)生麻面和疏松等損壞。實踐證明，在以氯鹽為主的鹽漬土地區(qū)，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)破壞的主導(dǎo)原因是Cl-引起的鋼筋銹蝕[5]。

在一定條件下，氯鹽也能損害混凝土，不過氯鹽對混凝土的破壞形式較對鋼筋的腐蝕次之[6-7]。硫酸鹽的腐蝕破壞作用，主要破壞對象是混凝土本身，目前，我國以硫酸鹽為主的鹽漬土地區(qū)，破壞除發(fā)生在建筑物外，還常見于混凝土道路、橋梁、機場等[7]。

2 鹽漬土地基處理方法 （蘭新二線哈密南環(huán)線案例分析）

2.1 工程概況

根據(jù)挖探實測并結(jié)合鐵路工程地質(zhì)手冊經(jīng)驗值，哈密南環(huán)線路基區(qū)間毛細水上升高度采用3.3m，地下水埋深一般大于10m，超限土層厚度一般小于1.0m。線路通過鹽漬土地段，區(qū)內(nèi)分布較廣，地表往往有白色鹽霜沉積。據(jù)調(diào)查：地表的鹽份隨季節(jié)水文條件的變化而變化，冬春季節(jié)，由于大氣降水少，蒸發(fā)量大，地表的鹽份有所增加，眼觀泛白；夏秋季由于大氣降水有所增加，地表鹽份被淋溶帶走或下滲，地表鹽份減少，眼觀較輕，呈局部分布。其中部分鹽漬土地段已進行剝除表土、浸泡排堿等措施改造為農(nóng)田。鐵路的修建會不同程度地引起次生鹽漬化問題，因此設(shè)計及施工中均應(yīng)按照鹽漬土地段采取措施。

線路經(jīng)過地段分布的鹽漬土類型有中亞硫酸鹽漬土、中硫酸鹽漬土、強亞硫酸鹽漬土、超亞硫酸鹽漬土、中亞氯鹽漬土、中氯鹽漬土、強亞氯鹽漬土、超亞氯鹽漬土等，總長度約15000m，成份以粉質(zhì)粘土、粉土和粉細砂為主。

2.2 地基處理及加固

除常規(guī)地基處理方法外，本段重點采用的地基加固處理措施有：土工格柵、填卵（礫）石墊層等方法。

2.2.1 一般地基處理

當(dāng)?shù)鼗鶙l件良好時，對雨季滯水或地下水位高的低洼地段，清除表層種植土，路堤底部填筑滲水性填料，并采用重型機械振動碾壓技術(shù)壓實至路堤本體壓實標(biāo)準(zhǔn)；對旱地或山地，應(yīng)清除地表雜草，地表松土厚≯0.3m時，原地采用壓實技術(shù)進行填前壓實；松土厚＞0.3m時，采用翻挖、分層回填壓實，或采取其它加固措施。當(dāng)基底土密實且地面橫坡緩于1:10時，清除草皮雜物；當(dāng)?shù)孛鏅M坡為1:10～1:5時，將原地表土翻挖壓實符合設(shè)計要求；當(dāng)?shù)孛鏅M坡坡度陡大于1:5時，自上而下挖臺階，臺階頂面做成4%的內(nèi)傾斜坡，沿線路橫向挖臺階寬度、高度滿足設(shè)計要求，沿線路縱向挖臺階寬度不小于2.0m。

2.2.2 設(shè)置隔斷層[8]

在路基設(shè)置隔斷層，防止水分和鹽分進入路基上部。

砂石材料隔斷層不僅隔斷毛細水上升通道，還可以增進地基的整體強度，削弱或控制土基的不均勻變形，其厚度可通過計算確定。隔離層也可作為緩沖層，使下面土的鹽脹變形得到緩沖，不破壞地基表面的平整，這種方法在我國硫酸鹽含鹽地層地區(qū)已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。

2.2.3 路基換填處理

路基換填厚度、范圍按設(shè)計要求進行，若施工中發(fā)現(xiàn)設(shè)計換填底部以下仍存在軟弱土層或人工棄填土?xí)r，全部清除至硬底。換填區(qū)域采用機械開挖，留有30～50cm厚的人工清理層，換填底要平整、排水通暢。

2.2.4 CFG樁操作要點

CFG樁由碎石、石屑、砂、粉煤灰摻水泥加水拌和，采用長螺旋鉆機成孔，鉆至設(shè)計高程后提鉆和泵送混凝土同步進行，并利用泵壓成樁，是介于剛性樁與柔性樁之間的一種具有較高粘結(jié)強度的樁型。

（1）施工準(zhǔn)備：平整場地，清除障礙物，標(biāo)記處理場地范圍內(nèi)地下構(gòu)造物及管線，處理完后整平。測量放線，定出控制軸線，依據(jù)設(shè)計文件確定打樁場地邊線并標(biāo)識。測定樁體位置，樁位用白灰或木樁標(biāo)識。

（2）鉆機就位：通過懸掛在鉆桿導(dǎo)向架側(cè)面的垂球及在導(dǎo)向架上標(biāo)出的對照線位置來調(diào)整鉆機的水平和鉆桿的垂直度。垂直度的容許偏差不大于1%。

（3）試樁：復(fù)核實際地質(zhì)與施工圖中的資料是否一致，必須試樁。

（4）開鉆:鉆進速度一般要先慢后快，鉆進過程中要隨時檢查鉆桿的垂直度，不能晃動，鉆位不能偏移，如果有異常情況，必須馬上調(diào)整，放慢鉆進速度，否則會使鉆桿、鉆頭損壞，鉆孔位容易偏斜。

（5）鉆進成孔：螺旋鉆初鉆給進量每轉(zhuǎn)控制在10～30mm，正常后可提速為臨界轉(zhuǎn)速的1.2～1.3倍，砂土中取高值、粘土中取低值，所以應(yīng)盡量采用中高轉(zhuǎn)速、低扭矩、少進刀的工藝，使得螺旋葉片之間保持較大空間，提高成孔效率。根據(jù)鉆機塔身上的進尺標(biāo)記，成孔到達設(shè)計標(biāo)高時，停止鉆進。

（6）混合料攪拌：按照配合比進行配料，每盤料攪拌時間控制在60～120s，坍落度控制在160～200mm。

（7）灌注及拔管：鉆到設(shè)計標(biāo)高后，停鉆準(zhǔn)備灌注，當(dāng)混凝土充滿鉆管內(nèi)后開始拔管，嚴禁先拔管后泵送混凝土。拔管時鉆桿停止轉(zhuǎn)動，嚴禁邊拔管邊轉(zhuǎn)動，應(yīng)邊灌注邊提鉆，均勻提升，拔管速度控制在2～3m/min左右。 提拔鉆桿要采用靜止提拔，在特殊情況下采用邊旋轉(zhuǎn)提拔，同時通過混凝土輸送泵的泵送次數(shù)來確定實際投料量，必須保持混凝土面始終高于鉆頭面，鉆頭低于混合料面15～25cm。確保鉆桿內(nèi)管及輸送軟、硬管內(nèi)混合料連續(xù)。

（8）樁頭控制：為了防止樁頭表層呈砂漿或純水泥漿狀態(tài)，而造成樁的混凝土強度達不到設(shè)計和規(guī)范要求，在灌至樁頂時采用鋼筋制成的探灰器進行量測，按設(shè)計和規(guī)范要求，預(yù)留不低于500mm的浮漿層。灌注完成后，樁頂蓋土封頂進行養(yǎng)護。

（9）鉆機移位：灌注完成后鉆機后退移至下一樁位鉆孔。

（10）挖除樁頂土：首先測定地面標(biāo)高，并作出標(biāo)記，計算挖土深度，用小型挖機將土挖至設(shè)計樁頂標(biāo)高以上20cm處，剩余20cm人工清底挖除。

（11）樁頭處理：采用人工配合小型機具開挖基坑，鑿除保護樁頭（50cm），鑿除時要避免擾動樁頭以下樁身的質(zhì)量。

（12）CFG樁檢測：CFG樁施工完成后28d進行檢測。用小應(yīng)變儀檢測，靜載試驗抽樣復(fù)核，小應(yīng)變儀隨機抽檢10%，主要檢測樁長、樁身是否完整、有無縮頸等現(xiàn)象。CFG樁單根樁承載力應(yīng)不小于500kN。

（13）鋪設(shè)褥墊層：褥墊層厚度宜為150～300mm，具體由設(shè)計確定。

2.2.5 墊層及土工格柵鋪筑

2.2.5 .1墊層施工方法

（1）測量放線：測量控制樁間距在20m?？刂茦稖y設(shè)完成后，在施工段的一端打入鋼筋樁，掛繩控制墊層厚度。

（2）攤鋪與整平：采用推土機和平地機組合攤鋪，專人負責(zé)指揮卸料、布料，卸料后用推土機推平，虛鋪厚度大于設(shè)計厚度5～7cm，可根據(jù)現(xiàn)場壓實情況調(diào)整。用推土機初平，根據(jù)放線標(biāo)高及虛鋪厚度，用白灰標(biāo)出推平標(biāo)高，以便推土機推平。平地機在推土機初平后進行整平，先用壓路機靜壓一遍，然后上平地機。平地機刮平時調(diào)整好刀片橫向坡度和刀片切入深度，先大面積推平，再循序漸進刮平，直到達虛鋪高度為止。

（3）碾壓：經(jīng)壓路機初壓、平地機刮平后，檢測表面高程及路拱橫坡，檢測合格后，立即用壓路機在路基全寬范圍內(nèi)壓實，由兩側(cè)向中心碾壓。碾壓時，配合人員隨機指揮作業(yè)，碾壓輪橫向錯半輪，壓路機行走速度為1.5～2km／h，密實度增大后，可適當(dāng)增加碾壓速度。先靜壓1～2遍，振動4～6遍。達到規(guī)定遍數(shù)后，由實驗人員檢查密實度，直到合格為止。

2.2.5 .2墊層施工工藝標(biāo)準(zhǔn)及要求

施工前應(yīng)進行壓實工藝試驗，確定施工參數(shù)，并報監(jiān)理單位確認。砂、碎石墊層的壓實質(zhì)量符合表1的規(guī)定。

表1 砌體施工允許偏差及檢測頻次和方法

2.2.5 .3土工格柵選擇與施工方法

路堤地段于碾壓面上鋪設(shè)0.3m厚卵礫石，卵礫石內(nèi)鋪設(shè)一層拉伸強度不小于80kN/m的單向土工格柵；路塹地段于基床底層內(nèi)鋪設(shè)一層拉伸強度不小于80kN/m的單向土工格柵。

土工格柵施工方法：

（1）對基底進行清理整平后壓實，并整理至設(shè)計路拱形狀。

（2）按設(shè)計位置測放土工格柵鋪設(shè)范圍，沿路幅寬度整齊鋪設(shè)土工格柵并用U型鋼筋固定格柵，鐵線將格柵連為整體受力結(jié)構(gòu)，土工格柵縱向搭接20cm～30cm。

（3）每層格柵填料的虛填厚度必須嚴格控制，鋪筑好的格柵未填料前，嚴禁機械設(shè)備在其上行駛、碾壓。鋪設(shè)好土工格柵后嚴禁在填筑第二層時汽車等機械設(shè)備在已鋪設(shè)好的土工格柵上調(diào)頭，損傷已鋪設(shè)好的土工格柵。

（4）施工過程中不得對格柵造成斷裂、損壞，鋪設(shè)完成經(jīng)驗收合格后由人工或小型機具運送滿填砂礫，當(dāng)填料高度大于0.3m時方允許用重型壓實機具平整壓實。

3 結(jié)論

（1）含鹽量、水和土質(zhì)是導(dǎo)致鹽漬土病害的主要因素，這些是可以控制的，而溫度、降雨等外界氣候條件是較難控制的，所以治理鹽漬土的關(guān)鍵是含鹽量、水及土質(zhì)。

（2）填卵（礫）石墊層可以隔斷毛細水上升通道，而且能增加地基強度，在工程中獲得了良好的效果。

（3）不同土工格柵的性能各異，因此應(yīng)慎重選擇土工材料，應(yīng)從類型、強度、孔徑等方面選擇土工格柵并滿足工程的基本要求。

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