新疆北疆鹽漬土路基病害處理——以呼圖壁縣工業(yè)園區(qū)道路為例

彭連杰

（新疆維吾爾自治區(qū)林業(yè)規(guī)劃設(shè)計院，新疆 烏魯木齊 830049）

0 引言

北疆即新疆的北部。天山山脈將新疆分為南北兩大部分，稱天山以北為北疆。呼圖壁縣位于新疆維吾爾自治區(qū)中北部，昌吉回族自治州西部，天山北麓中段，準(zhǔn)噶爾盆地南緣。準(zhǔn)噶爾盆地周圍廣泛存在著以含硫酸鹽為主的鹽漬土地區(qū)，對工程地基有非常大的危害。本文結(jié)合呼圖壁縣工業(yè)園區(qū)道路鹽漬土路基病害防治，對北疆地區(qū)鹽漬土成因及路基病害處理措施進(jìn)行探討，為這一地區(qū)的鹽漬土路基病害防治提供參考。

1 項(xiàng)目概況

新疆維吾爾自治區(qū)呼圖壁縣工業(yè)園區(qū)道路可以進(jìn)一步方便工業(yè)園與生活區(qū)的連接，是工業(yè)園基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要內(nèi)容之一。該道路位于呼圖壁縣大豐鎮(zhèn)以北約10km的省道201北側(cè)，接S201線K383+500處。工業(yè)園園區(qū)道路為城市Ⅱ級主干路，設(shè)計速度40km/h，路基寬度17.0m，全長13.114km，全部為鹽漬土路段，因此對鹽漬土路基病害的處理非常必要。

2 鹽漬土成因

2.1 鹽漬土一般成因

鹽漬土的形成鹽漬土的產(chǎn)生是多種因素相互作用的結(jié)果，其產(chǎn)生的主要條件如下［1-3］。

2.1.1 地形條件

地形條件是鹽漬土產(chǎn)生的主要條件，鹽漬土分布區(qū)所處地形多為低平地、內(nèi)陸盆地、局部洼地以及沿海低地，這是由于鹽分隨地表、地下徑流由高處向低處匯集，使洼地成為水鹽匯集中心。

2.1.2 氣候條件

鹽漬土分布區(qū)的氣候多為干旱或半干旱氣候，降水量小，蒸發(fā)量大，年降水量不足以淋洗掉土壤表層累積的鹽分。由于新疆地區(qū)屬大陸性氣候，表現(xiàn)出干旱的氣候特征，蒸發(fā)量大于降水量數(shù)十倍甚至更多，這就決定了土壤中上升水流占絕對優(yōu)勢。隨著地下水體中含鹽礦物不斷聚積，礦化度增高，為地表積鹽提供了物質(zhì)條件。而在自然條件下，降水的淋濾作用和脫鹽作用就顯得十分微弱。

2.1.3 水文地質(zhì)條件

水文地質(zhì)條件也是影響土壤鹽漬化的重要因素。鹽分的積聚，與地下水水位、礦化度和礦化類型有密切關(guān)系，地下水水位越高，蒸發(fā)越強(qiáng)，土壤的積鹽也越快。同時，地下水礦化度愈高，地下水向土壤輸送的鹽分越多，土壤的積鹽也越重。新疆強(qiáng)烈蒸發(fā)的氣候條件和地下水礦化度較高的水文地質(zhì)條件是新疆土壤積鹽嚴(yán)重的主要因素。

2.1.4 地層巖性

鹽漬土地段的地層巖性多為第四系松軟地層，如砂類土和粘性土，大顆粒碎石類土不會產(chǎn)生鹽漬化作用。一般來說粘質(zhì)土的毛細(xì)管孔隙過于細(xì)小，毛細(xì)管水上升高度受到抑制，砂質(zhì)土的毛細(xì)管孔隙直徑較大，地下水借毛細(xì)管引力上升的速度快但高度較小，這兩種土均不易積鹽。粉砂質(zhì)土如粉土，毛細(xì)管孔徑適中，地下水上升速度既快、上升高度又高，特別易于積鹽，但當(dāng)有夾粘層存在時，情況又有所不同。

2.1.5 植被

大量鹽生植物加劇了土壤的鹽漬化。新疆地區(qū)有較多胡楊、蘆葦?shù)壬罡参铮谏L過程中的蒸騰作用，消耗了大量地下水，相應(yīng)加大了地下水的礦化度，間接加強(qiáng)了土的鹽漬化。此外常見的鹽土植物以及干旱地區(qū)的深根性植物或鹽生植物，又能從土層深處及地下水中吸收水分和鹽分，將鹽分累積于植物體中。植物死亡后，有機(jī)殘體分解，鹽分回歸土壤，逐漸積累于地表，具有一定的積鹽作用。

2.1.6 人類活動的影響

人類的工程經(jīng)濟(jì)活動，如不合理開墾土地而進(jìn)行的土壤洗鹽、農(nóng)作物大量施用化肥、污水亂排導(dǎo)致下游地段土層含鹽量及地下水礦化度的增高，或者不合理的灌溉，引起局部地下水位上升，造成土壤表層含鹽量增高。這些內(nèi)外因的綜合影響會導(dǎo)致鹽漬土地區(qū)環(huán)境條件的不斷惡化，鹽漬化程度不斷加重。

2.2 本項(xiàng)目所在地區(qū)鹽漬土的成因

本項(xiàng)目路線位于大豐鎮(zhèn)，處于雀爾溝河的沖積扇上，平均海拔540m。紅山北麓至烏伊公路沿線，坡度較大，自然坡度在1.5%～3%，土層較薄；烏伊公路以北，地勢平坦，自然坡度在0.2%～1%左右，土層較厚，地下水源充足。沖積扇邊緣在祁家湖村北，地勢平緩，土壤鹽漬嚴(yán)重，干旱缺水，屬半荒漠帶。該項(xiàng)目不良地質(zhì)主要為洪積鹽土，其形成條件是山體中有含鹽地層，當(dāng)山洪爆發(fā)時，洪水經(jīng)過含鹽地層，將鹽分溶解并帶到山前洪積、沖積平原上，隨著洪水挾帶的位置沉積和下滲水的蒸發(fā)，鹽分又積聚成為鹽土。此種地帶一般地下水位很深，地下水不參與積鹽過程。

3 鹽漬土病害防治方法

3.1 常用方法

鹽漬土路基易發(fā)生溶蝕、鹽脹、凍脹、翻漿等病害。為避免或減輕這些病害，常采用以下方法［4,5］。

3.1.1 水分隔斷

水分對鹽漬土路基、路面的影響是導(dǎo)致路面出現(xiàn)翻漿破壞、路基浸水軟化的主要原因，也是硫酸鹽吸水結(jié)晶膨脹，進(jìn)一步破壞路基路面的主要原因。如果沒有水分的影響，鹽分在干燥的情況下會使土基強(qiáng)度增加。從道路工程角度來看，這時鹽分反而是有益的。鹽分隔斷可以采用提高路基和設(shè)置隔離層兩種方法，其中設(shè)置隔斷層又分為兩種方法：一是設(shè)置砂石材料隔斷層與變形緩沖層；二是設(shè)置土工布隔斷層。

3.1.2 結(jié)構(gòu)加固

在不改變道路運(yùn)行環(huán)境的條件下，增強(qiáng)道路結(jié)構(gòu)（路基路面）的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，同樣可以達(dá)到保持道路良好狀態(tài)的目的。目前用于增強(qiáng)道路結(jié)構(gòu)的措施主要有：強(qiáng)夯法、浸水預(yù)溶+強(qiáng)夯法、設(shè)半剛性基層、擠密樁加固地基和石灰（水泥、瀝青）穩(wěn)定土。

3.1.3 去除鹽分

鹽分是導(dǎo)致鹽漬土鹽脹、溶陷、腐蝕和加重翻漿的根源。去除鹽分或者把有害的鹽分轉(zhuǎn)化為無害或者危害較小的鹽分，均可以達(dá)到處治鹽漬土道路病害的目的。去除鹽分的方法有：換填法、浸水預(yù)溶法和化學(xué)處治法。鹽分轉(zhuǎn)化的方法主要有兩種：一是采用地質(zhì)上的處理方法對土壤進(jìn)行化學(xué)改造，使鹽分在化學(xué)作用下改變成無害鹽或降低其濃度；二是大面積的改良灌溉和種植（修建公路因考慮到工期要求故很少采用）。

3.1.4 應(yīng)用大粒徑級配材料緩沖鹽脹產(chǎn)生的應(yīng)力

緩沖層法是鋪設(shè)一層具有一定厚度的不含砂的大粒徑卵石，使鹽脹變形得到緩沖，從而減小對路面的破壞作用。緩沖層的設(shè)計應(yīng)滿足兩個基本要求：一是其強(qiáng)度要滿足上部荷載的要求；二是緩沖層能基本消除鹽脹變形。一般選用卵石（碎石）、礫石或砂礫等，將隔斷層埋置在基底。隔斷層厚度與所用透水性土的顆粒級配、粉土含量、地下水位埋深和路基高度有關(guān)，其值可以參考已有公路路基上的隔水土隔斷層確定，亦可將路基視為非均質(zhì)地層，通過求解其毛細(xì)水強(qiáng)烈上升的高度，獲得隔斷層厚度的最小值。大粒徑級配作為底基層材料，不但具有較高的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，而且具有良好的排水性能。在鹽漬土地區(qū)，蒸發(fā)強(qiáng)烈，降雨小，地下水在強(qiáng)蒸發(fā)作用下不斷向路基內(nèi)上升，同時鹽溶液被一起帶動聚集在路基內(nèi)，在外界溫度的循環(huán)作用下，產(chǎn)生鹽脹變形。一旦采用大粒徑級配材料作為底基層，可以緩沖部分鹽脹應(yīng)力，改變結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)。另外，大粒徑級配材料還具有良好的滲透性能，可以有效排除路基內(nèi)的水分。

3.2 本項(xiàng)目所用方法

本項(xiàng)目沿線局部路段分布有鹽漬土，土體含硫酸鹽、亞硫酸鹽，為弱～強(qiáng)鹽漬土，土質(zhì)為礫類土。設(shè)計中根據(jù)鹽漬化情況在園區(qū)采取如下處理方式。

3.2.1 填方路基段落，路基高度H≥120cm時，在路面邊緣以下80cm處設(shè)置兩布一膜復(fù)合土工布，土工布鋪設(shè)坡度為向外2%（如圖1所示）。

3.2.2 路基高度H＜40cm和挖方路段，在路面邊緣以下80cm處設(shè)置兩布一膜復(fù)合土工布，土工布鋪設(shè)坡度為向外2%。土工布以下0～20cm范圍內(nèi)礫類土超挖，并分層回填、重新碾壓；土工布以下20～50cm范圍內(nèi)礫類土翻松碾壓，并在兩側(cè)設(shè)置50cm×50cm（底寬×高）的盲溝，且采用2～4cm的礫石填充（如圖2所示）。

本項(xiàng)目中鹽漬土處理采用的復(fù)合土工布為兩布一膜土工布，質(zhì)量不小于400g/m2，經(jīng)向撕破強(qiáng)度不小于0.55kN，緯向撕破強(qiáng)度不小于0.4kN，刺破強(qiáng)度不小于0.5kN，CBR頂破強(qiáng)度不小于2.5kN。膜為不透水塑料薄膜，由聚乙烯或聚氯乙烯材料制作，厚度不小于0.2mm，質(zhì)量不小于200g/m2，耐靜水壓力不小于0.2MPa；一布質(zhì)量不小于100g/m2，其斷裂強(qiáng)度不小于35kN/m（經(jīng)向）及25kN/m（緯向），伸長率不大于35%（經(jīng)向）及30%（緯向）。土工布、土工膜須滿足國家標(biāo)準(zhǔn)及交通行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。復(fù)合土工布必須采用布與膜之間相互緊密粘貼生產(chǎn)的全成品整體材料，幅寬盡可能采用較寬的品種。產(chǎn)品在運(yùn)輸和貯存中不得玷污、雨淋和破損，不得長期曝曬，做好防凍措施，置放于干燥處，防潮防火。

復(fù)合土工布應(yīng)質(zhì)地均勻，編制規(guī)整，不得采用黏結(jié)、斷絲、缺經(jīng)少緯的次品。復(fù)合土工布應(yīng)鋪設(shè)平整，不得有折皺，連接時應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況采用縫合法或搭接法。采用縫合法連接時，縫合寬度應(yīng)不小于10cm；采用搭接法連接時，搭接寬度橫向應(yīng)不小于30cm，縱向應(yīng)不小于50cm。土工布不得直接在陽光下曝曬，以防其老化變質(zhì)抗拉強(qiáng)度下降，并注意防止土工布在施工過程中被刺破。

圖1 路基高度H≥120cm的鹽漬土處理

圖2 路基高度H＜40cm和挖方路段的鹽漬土處理

4 結(jié)語

掌握、了解鹽漬土，進(jìn)行逐步的改良和利用，有利于降低工程造價和成本，在提高工作效率的同時保證工程質(zhì)量。鹽漬土地區(qū)筑路技術(shù)仍處在探索階段，如何消除鹽漬土地區(qū)水分的影響，從而將鹽漬土對公路的危害降到最小，也是確定鹽漬土地區(qū)路基路面設(shè)計的重中之重。本文對新疆地區(qū)鹽漬土成因分析及鹽漬土路基病害的處理，可供類似工程借鑒和參考。

［1］XJT J01-2001，新疆鹽漬土地區(qū)公路路基路面設(shè)計與施工規(guī)范［S］.

［2］劉濤.鹽漬土路基的設(shè)計與施工［J］.公路，2005，（10）：131-136.

［3］江華.新疆鹽漬土成因分析及鹽漬土路基病害處理［J］.路基工程，2008，（4）：215-217.

［4］楊劍.鹽漬土地區(qū)路基病害的防治措施［J］.交通標(biāo)準(zhǔn)化，2010，（15）：135-137.

［5］王兆東，張雷.鹽漬土對路基的危害及防治［J］.遼寧交通科技，2005，（1）：35-37.