河西高速公路鹽漬土特性研究及路基處理

魏晉攀

摘 要：鹽漬土對公路工程具有很大的危害性，嚴重影響了公路的正常運營，造成了巨大的經(jīng)濟損失。文章結合瓜墩高速公路鹽漬土野外勘察和室內(nèi)試驗，對該地區(qū)鹽漬土的分布及特點進行深入研究，并提出了相應的處治措施。

關鍵詞：瓜墩高速公路；鹽漬土；隔斷層

1 概述

S314線瓜州至敦煌公路位于甘肅省酒泉市瓜州縣及敦煌市境內(nèi)，作為柳格高速在甘肅省境內(nèi)的重要組成路段，是連霍和京藏兩條國家高速的聯(lián)絡線。研究區(qū)地處河西走廊西端，屬于河西走廊-阿拉善漠境堿化、戈壁氯鹽-硫酸鹽鹽漬土片區(qū)邊緣地帶，故對鹽漬土的處治是工程建設的關鍵因素。

2 鹽漬土的定義

《鹽漬土地區(qū)建筑規(guī)定》中規(guī)定當?shù)鼗林幸兹茺}含量超過0.3%時，就應按鹽漬土地基進行勘察、設計和施工；《公路工程地質(zhì)勘查規(guī)范》（JTG C20-2011）定義“地表以下1m深度范圍內(nèi)的土層，當其易溶鹽的平均含鹽量大于0.3%，具有融陷、鹽脹等特性時，應判定為鹽漬土”，這一定義從定量定性兩方面對鹽漬土做了明確規(guī)定。

3 鹽漬土的分類

我國現(xiàn)行規(guī)范中以鹽漬土易溶鹽含量為工程分類標準，以易溶鹽性質(zhì)對工程的危害性確定分類的界限指標?！豆饭こ炭辈煲?guī)范》中鹽漬土按含鹽性質(zhì)可分為硫酸鹽漬土、亞硫酸鹽漬土、氯鹽漬土、亞氯鹽漬土、碳酸鹽漬土；《公路路基設計規(guī)范》中按顆粒大小分為粗粒土和細粒土，分別按鹽漬化程度及對公路工程危害程度分為過鹽漬土、強鹽漬土、中鹽漬土、弱鹽漬土，具體劃分標準見表1、表2。

表1 按含鹽性質(zhì)分類

表2 鹽漬土按鹽漬化程度分類

注：離子含量以100g干土內(nèi)的含鹽總量計

4 鹽漬土危害及分布特點

4.1 鹽漬土對公路工程最直接的危害主要是浸水后的溶陷、鹽脹和對路基基礎及其它地下設施的腐蝕等病害

溶陷：土顆粒接觸點的鹽類被溶解帶走或土顆粒自身被溶解帶走引起的地基下陷稱為鹽漬土的溶陷。干燥狀態(tài)下鹽漬土具有強度高、壓縮性小的特點，但遇水后可溶鹽被溶解，土體在荷載或自重作用下下沉，使鹽漬土產(chǎn)生溶陷。

鹽脹：主要表現(xiàn)為硫酸類鹽漬土因溫度降低或失去水分后，溶于土孔隙中的鹽分濃縮并析出結晶所產(chǎn)生的體積膨脹；溫度上升致使硫酸鹽脫水，體積變小，致土體疏松。鹽分結晶膨脹使材料發(fā)生開裂、剝落、脹縮等物理劣化，它是鹽漬土最主要的鹽害。

腐蝕：鹽類與孔隙介質(zhì)材料發(fā)生化學反應，改變其原有的性質(zhì)使材料發(fā)生化學劣化，主要針對公路構造物材料的腐蝕，文章只針對路基鹽漬土處理，腐蝕性再不做評論。

4.2 研究區(qū)鹽漬土分布特性及分析

擬建項目地處河西走廊內(nèi)陸，氣候干燥，降雨量小，蒸發(fā)量大，屬典型中溫帶大陸性荒漠氣候。由于地貌單元和地下水條件不同，形成了沖洪積和湖沼積鹽漬土兩種不同成因的鹽漬土。（如圖1）

圖1 西北內(nèi)陸盆地山前地貌分區(qū)

研究區(qū)地形地貌由地勢較高的山前沖洪積扇戈壁荒漠地帶逐步過渡到地勢較低的沖積湖積平原，第四系地層由山前角礫逐漸顆粒變細。地下水位自盆地邊緣至盆地中心，由深變淺。從地貌類型和地理區(qū)域來看，研究區(qū)鹽漬土屬內(nèi)陸鹽漬土。（如圖2）

圖2 項目區(qū)鹽漬土表層分布現(xiàn)象

5 鹽漬土取樣及分析

5.1 化學分析

公路沿線均為第四系砂土覆蓋，均屬粗粒土。鹽漬土勘探主要采用探井取樣、直接觀測與測試的方法，在開挖斷面垂直方向觀測鹽漬土分布形態(tài)，并在地表向下0.05m、0.25m、0.5m、0.75m、1m、1.5m、2m、2.5m、3m處分層取樣。依據(jù)《公路土工試驗規(guī)程》中易溶鹽測試方法，對504組土樣進行易溶鹽測試分析，統(tǒng)計分析結果如表3所示，從不同易溶鹽測試分析成果表中可以看出，土體所含易溶鹽陽離子以Na+和Ca2+為主，含少量Mg2+和K+，陰離子主要為SO42-和Cl-，易溶鹽主要成分為Na2SO4、NaCl、CaSO4和CaCl2，土體含鹽量最大值1.58%，平均值0.48%，鹽分含量較高。

表3 鹽漬土化學組成統(tǒng)計表

5.2 鹽漬土隨深度變化特征

探究河西地區(qū)鹽漬土的垂向分布規(guī)律能夠進一步認識鹽漬土的工程地質(zhì)特性，為公路工程建設和病害防治提供依據(jù)和建議。經(jīng)統(tǒng)計分析表明研究區(qū)鹽漬土鹽分主要集中在近地表（0～1m）深度內(nèi)，1m以下土層含鹽量相對較少，上部為沖洪積和湖沼沉積形成的鹽漬土，以（亞）硫酸鹽鹽漬土為主，局部地段為氯鹽鹽漬土，鹽漬化程度以弱為主。（如圖3）

圖3 項目區(qū)鹽漬土SO42-和Cl-離子含量隨深度變化

6 鹽漬土處治建議及措施

6.1 為防止路基的次生鹽漬化，實際工程中常采取提高路基填土高度、設置隔斷層等阻鹽手段，以保證路基不受鹽分、水分的影響

提高路基高度可以增長毛細水的遷移路徑，減弱毛細水對路基的影響，但提高路堤在減少毛細水影響的同時會增加邊坡臨空面，增加邊坡被雨水沖刷的面積，同時也增加了路堤的不穩(wěn)定性，對地基的承載力和變形提出更高的要求，顯著增加了工程造價。為防止地表積水，路基兩側必須設置完善的排水設施。設置隔斷層是為隔斷水分和鹽分侵入路基上層或路面基層，從而避免路基或路面遭受破壞，隔斷層設置層位應高出地面和地表長期積水位。

6.2 處治措施

通過以上幾種阻鹽措施的介紹可以看出，對路基內(nèi)鹽分遷移的阻止是一個系統(tǒng)工程，需要全面的從不同角度配合才可以發(fā)揮最大的效果。通過工程對比發(fā)現(xiàn)隔斷層的設置是最有效的阻鹽技術手段，并加以完善的排水設施，具體采取措施如下：

路基基底為鹽漬土且路基填料采用弱鹽漬土填筑路段，在路床底部鋪設一層復合土工膜（兩布一膜）隔斷層；路基基底為鹽漬土路段，且路基填料采用非鹽漬土填筑路段，在填筑路基前，先清除表土，然后填筑路基，在路基底部高出原地面30cm處鋪設一層復合土工膜（兩布一膜）。（如圖4、圖5）

路線經(jīng)過山前洪積扇或戈壁區(qū)時，為攔截流向路基坡腳的漫水，避免路基受到水石流的沖刷，在路基迎水側根據(jù)實際地形情況設置攔水砂壩；路基兩側均設置排水溝，為了防止排水溝中的少量水下滲影響路基穩(wěn)定，根據(jù)實際情況采取設置復合土工膜等防水措施。必要時修建橫向排水溝，將水流引至附近天然排水系統(tǒng)，排出路基范圍之外。由于研究區(qū)內(nèi)降雨量不大，路肩采用散排方式排除路面積水，邊坡設置急流槽等排水設施，邊坡表面應進行有效的防護，以減少雨水的沖刷。

7 結束語

7.1 通過室內(nèi)試驗可知：自地表向下土體的含鹽量逐漸減小，鹽分主要集中在近地表（0～1m）深度內(nèi)，1m以下土層含鹽量相對較少；以（亞）硫酸鹽鹽漬土為主，局部地段為氯鹽鹽漬土，鹽漬化程度以弱為主。

7.2 通過合理設置土工布隔斷層，基本阻斷了鹽分和水分上升侵入路基上層或路面基層，從而避免路基或路面遭受破壞，效果良好；隔斷層設置層位應高出地面和地表長期積水位。

7.3 路基兩側設置排水溝，必要時修建橫向排水溝，將水流引至附近天然排水系統(tǒng)，排出路基范圍之外；路基邊坡設置急流槽等排水設施，表面應進行有效的防護，減少雨水的沖刷，以上防排水措施有效的防止了地表水對路基的滲入。

參考文獻

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