淺談埃塞俄比亞鐵路鹽漬土路基處理

摘 要：鹽漬土是埃塞俄比亞Mieso-Dawanle鐵路項目中的特殊巖土之一，鹽漬土對鐵路路基的安全及穩(wěn)定性有較大的影響，應對它采取相應的處理措施。本文針對此鐵路項目中的鹽漬土路基并結(jié)合國內(nèi)的相關經(jīng)驗，提出對該工程鹽漬土地區(qū)路基的工程防護措施，以期為今后類似的工程提供借鑒。

關鍵詞：鹽漬土；非洲鐵路；特殊巖土；穩(wěn)定性

Abstract：Salinized soil is one of the special rock and soil in Ethiopia Mieso-DawanleRailway Project. Salinized soil have a big impact on the security and stability of subgrade，it should take appropriate measures to deal with. This paper proposed some engineering measures of protection for railway project in salinized soil combing the related domestic project experience. And it is expected to be a lesson for the future projects.

Key words：Salinized soil；Track in the Africa；Special rock and soil；Stability

鹽漬土在鐵路行業(yè)中定義[1～2]是：凡地表1m厚度內(nèi)，易溶鹽的平均含量大于0.5%的土層，即成為鹽漬土。鹽漬土具有吸濕、膨脹、淋溶、沉陷等特性，影響路基的穩(wěn)定性，并有腐蝕建筑物等不良作用。因此鹽漬土地區(qū)的路基如若未經(jīng)處理或處理不當，就容易導致路基邊坡失穩(wěn)坍塌、路肩泥寧不堪、路基下沉、翻漿冒泥、路堤內(nèi)有大小不一的空洞等工程地質(zhì)災害。

鹽漬土路基國內(nèi)已有了相對詳細的研究，不同規(guī)范也針對鹽漬土地段的工程給出了解決方法。但由于埃塞俄比亞地處東非，其氣候及地質(zhì)條件與國內(nèi)相差較大，國內(nèi)鹽漬土所采用的工程措施不一定適用于埃塞俄比亞，因此針對東非鹽漬土地區(qū)的路基的工程措施進行研究就有一定的必要性。

1 鹽漬土的工程性質(zhì)及設計原則

1.1 鹽漬土的工程性質(zhì)

鹽漬土主要分為氯鹽漬土、硫酸鹽漬土及碳酸鹽漬土[1～3]。

氯鹽漬土具有以下特征：1）氯鹽漬土的液限與塑限隨含鹽量的增加而減小，這使得氯鹽漬土的可塑性增強但是同時遇水也容易形成流塑，強度降低；2）氯鹽的溶解度較大，這使得在降雨量大的地區(qū)容易形成塌陷，降雨量小的地區(qū)，用氯鹽漬土填筑的路堤容易形成小沖溝；3）氯鹽漬土在干燥地區(qū)的強度比一般土要大，但是遇水強度降低較快；4）對磚、鋼鐵與塑膠都具有腐蝕性。

硫酸鹽漬土具有以下特征：1）硫酸鹽遇水或者溫度變化較大時具有一定的鹽漲性，這使得硫酸鹽漬土容易產(chǎn)生開裂；2）硫酸鹽漬土的塑限與液限隨含鹽量的增大而增大；3）含水量大時土體的抗剪強度急劇下降；4）硫酸鹽對混凝土、磚、鋼鐵與塑膠都具有較大的腐蝕性。

碳酸鹽漬土具有以下特征：1）碳酸鹽遇水后產(chǎn)生膨脹，當碳酸鹽含量超過一定量時，其膨脹量便顯著地增大；2）碳酸鹽漬土的液、塑限隨含鹽量的增加而提高；3）含水量大時土體的抗剪強度急劇下降；4）碳酸鹽對瀝青、水泥、磚、鋼鐵與塑膠等材料均具有不同的腐蝕性。

1.2 設計原則

為了減少鹽漬土對路堤的病害，應該要保證鹽漬土的含水率，并且防止次生鹽滯化的產(chǎn)生（毛細水上升導致鹽分進入路堤填土內(nèi)）。因此，鐵路應以路堤形式通過。路堤填土高度應盡量大于《鐵路特殊路基設計規(guī)范》[4]中6.2.1條規(guī)定的最低值且不應小于2.5m。若小于這兩個值，則應采取以下防護措施：

1.2.1 毛細水隔斷層

毛細水隔斷層應設置在路堤底部，主要是因為若設置在路堤中部，雖然可節(jié)省材料，但是隔斷層以下部分仍受到次生鹽滯化的影響，并且路堤填土兩側(cè)的沉降量低于填土中間的沉降量，因此易形成水囊（鐵路工程設計技術手冊）[1]。

隔斷層有兩種防護形式：第一種是采用0.15m反濾層+滲水土+0.1cm中粗砂墊層，如圖1所示。其中滲水土的厚度不應小于0.5m，除此之外，對于長期受水浸泡或者受洪水影響的路堤，滲水土厚度還應考慮這兩個因素的影響，如圖2所示。此毛細水隔斷層中，砂墊層與反濾層的設置應是考慮到路堤填料或者下方非滲水土，易參雜進滲水土隔斷層中，導致透水性降低，從而導致次生鹽滯化的產(chǎn)生。

第二種毛細水隔斷層是0.1m中粗砂+復合土工膜+01m中粗砂進行基底防護，如圖3所示。值得一提的是毛細水隔斷層上方應保證一定的覆土厚度（《鐵路工程設計技術手冊》提供的參考值為1.5m）。

1.2.2 路堤兩側(cè)加寬0.5m

鹽漬土地段路堤加寬可不與大于4m的沉降加寬相疊加。鹽漬土地段的路堤加寬主要是為了防止次生鹽滯化發(fā)生后路堤的沉降（不論路堤是否采用鹽漬土填筑）。

1.2.3 抬高式護道

在地下水較高且毛細水強烈上升的地區(qū)，在路堤兩側(cè)設置抬高式護道，抬高式護道的高度應等于毛細水上升的高度。其原因筆者猜想應該是1）毛細水兩側(cè)上升得較快，中間上升得較慢，因此利用抬高式護道降低次生鹽滯化對路堤沉降的影響；2）利用抬高式護道可以起到穩(wěn)定路堤坡腳的作用。

1.2.4 路堤式路塹

如果地基表層鹽漬土的含鹽量大于其容許含鹽量（《鐵路特殊路基設計規(guī)范》表6.2.3），按規(guī)范要求應挖除，并分層回填則可不設毛細水隔斷層。

根據(jù)《鐵路工程設計技術手冊》，對于含鹽量大于其容許含鹽量或者基底潮濕松軟，其厚度在1m以內(nèi)的應予以鏟除，并換填滲水土，若換填滲水土的厚度不能阻止毛細水上升的還應加設毛細水隔斷層。

2 實例分析

埃塞俄比亞地處非洲東部，境內(nèi)多高原。Mieso-Dawanle鐵路項目線位所在地氣候溫和，米埃索的年平均氣溫為20.6℃，德雷達瓦的年平均氣溫為23.3℃；一般3～5月氣溫最高，11～1月氣溫較低。大部分地區(qū)10～5月為旱季。年均降雨量高原區(qū)為1000～1500mm，低地和谷地為250～500mm。德雷達瓦近幾年來的年平均降雨量變化不大，基本在500mm左右， 阿伊沙近三年來的年平均降雨量小于300mm。從線位的小里程往大里程方向的年平均降雨量呈逐漸減少的趨勢。

線位所在地沿線地表水主要為溝谷水、河道水，但全線基本沒有常年有水的河流，地表水不發(fā)育。地下水主要為第四系孔隙潛水和基巖裂隙水，孔隙潛水主要貯藏于平原區(qū)的砂類土、礫類土、碎石土中，主要受大氣降水補給，向河流和地下徑流側(cè)向排泄，基巖裂隙水主要貯藏在丘陵區(qū)的基巖裂隙中，地下水位受季節(jié)影響較大，雨季地下水水位埋深較小，旱季地下水位埋深較大，地下水位埋深變化從地下數(shù)米到超過100米。

線位所在地的鹽漬土主要分布于平原區(qū)低洼段，大部分為硫酸鹽漬土，主要因為沿線局部地段分布有第三系泥巖，其硫酸根離子含量較高，通過地表水的遷移，使易溶鹽聚集于地勢低洼處。針對鹽漬土的吸濕、膨脹、淋溶、沉陷及腐蝕等特性，并結(jié)合埃塞俄比亞的氣候、地形地勢及地質(zhì)特性等實際情況，確保路基的穩(wěn)定性，本線的鹽漬土路基處理措施如下圖4所示，采用的是：0.1m中粗砂+復合土工膜+0.1m中粗砂的毛細水隔斷層進行基地處理，且路堤兩側(cè)各加寬0.5m，路堤基床底層采用合格的[5]非鹽漬土填料填筑。

3 結(jié)語

本文首先介紹了各種鹽漬土的特征，然后結(jié)合國內(nèi)對鹽漬土路基的防護形式及設計原則對埃塞俄比亞Mieso-Dawanle鐵路項目中鹽漬土路基的防護措施進行介紹，以期為以后類似工程提供實踐經(jīng)驗。

參考文獻：

[1]李毓林.鐵路工程設計技術手冊——路基[M].北京：中國鐵道出版社，1995.

[2]鐵路工程地質(zhì)手冊 [M].北京：中國鐵道出版社，2015.

[3]張有良.工程地質(zhì)手冊[M].中國知識出版社，2006.

[4]鐵路特殊路基設計規(guī)范 [M].中國鐵道出版社，2010.

[5]鐵路路基設計規(guī)范 [M].中國鐵道出版社，2012.

作者簡介：李芳慧（1986-），女，助理工程師，研究方向：主要從事路基設計方面的工作。