淺談風積沙在鹽漬土路基處理中的應(yīng)用

宋俊芳

湖南省農(nóng)林工業(yè)勘察設(shè)計研究總院，湖南長沙 410007

我國國土面積廣闊，地形地貌和地質(zhì)條件復雜多樣，尤其在西北地區(qū)，沙漠化、鹽漬化情況較為嚴重[1]。隨著經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展，道路建設(shè)規(guī)模不斷擴大，不斷向沙漠、鹽漬土、軟土等不良地質(zhì)區(qū)域延伸。這些特殊地質(zhì)土壤物理力學性質(zhì)復雜，分布廣泛，而且難以準確掌握其性質(zhì)和規(guī)律，給道路建設(shè)帶來了嚴重的安全隱患[2]。公路建設(shè)穿過鹽漬土地區(qū)，其不良地基處理成為工程建設(shè)的關(guān)鍵。經(jīng)過近年來的發(fā)展，目前關(guān)于鹽漬土地基處理已經(jīng)有一些取得成功的案例，但鹽漬土物理力學性質(zhì)復雜，而且鹽漬土一般所處的工程環(huán)境條件較差，大大增加了地基處理難度，也限制了技術(shù)的選擇[3]。因此，探尋經(jīng)濟、有效、環(huán)保的鹽漬土地基處理技術(shù)對西北地區(qū)公路建設(shè)具有重要實踐意義。

風積沙是沙漠地區(qū)的沙被風沙流搬移形成沙丘而產(chǎn)生的，在我國新疆地區(qū)儲量豐富，取材方便。風積沙具有水穩(wěn)定性好、沉降均勻、受季節(jié)影響小等特點[4]。如何針對當?shù)貙嶋H，合理利用風積沙處理各類不良地基，并總結(jié)規(guī)律將技術(shù)進行推廣是目前不良地基處理需要研究的重要課題。

1 工程概況

本文依托的國道314線新疆奧依塔克鎮(zhèn)至布倫口段（后文簡稱G314線新疆奧布段）位于南疆塔克拉瑪干沙漠邊緣，是貫穿南疆最重要的經(jīng)濟帶公路之一，對促進該地區(qū)的安全穩(wěn)定和經(jīng)濟發(fā)展具有重要意義。但現(xiàn)有道路平、縱指標均較低，小半徑處行車視距不良，不利于行車安全，部分圓曲線未設(shè)置緩和曲線。路線依山傍河以及多段通過大型洪堆積扇體地貌，河流水毀、泥石流及碎落崩塌對路線影響很大，老路部分段落路面破裂、修補較多及路基有輕微起伏。為改善該線路的運營狀況，新疆自治區(qū)決定對該項目進行改建。

本項目路線呈東北向西南走向，途經(jīng)奧依恰康達、蓋孜邊防檢查站、玉其喀帕古驛站遺址等，總長度70.204km，分2個合同段：第一合同段K1548+600～K1592+000，全長43.4km；第二合同段K1592+000～K1618+600，全長26.6km。本項目沿線鹽漬土主要分布在第一合同段，雖然鹽漬化程度不是十分嚴重，但依然存在大量的亞氯鹽、亞硫酸鹽、中鹽漬土路段，對工程建設(shè)帶來了嚴重不利影響。

2 鹽漬土特性

鹽漬土是鹽土和堿土以及各種鹽化、堿化土壤的總稱。鹽漬土一般位于地表淺層，對路基的影響主要取決于鹽類成分、性質(zhì)、總含量、水狀態(tài)關(guān)系等，其與一般土不同，除了具有溶陷性外，還具有鹽脹性和腐蝕性。

鹽漬土的成土條件與當?shù)氐臍夂?、地形地貌、水文地質(zhì)、鹽漬土母質(zhì)、植被等都有關(guān)系。鹽漬土中的鹽分積累是受上述作用的綜合影響在地殼表層發(fā)生的各種化學過程的結(jié)果，其鹽分來源于礦物風化、降雨、鹽巖、灌溉水、地下水以及人為活動，鹽類成分主要有鈉、鈣、鎂的碳酸鹽、硫酸鹽和氯化物。

鹽漬土形成后會降低土壤水分有效性，嚴重影響植物生長，如果在鹽漬土區(qū)域修建公路會產(chǎn)生多種病害，只有對鹽漬土地基病害分析，了解其病害機理，才能有針對性的提出合理處治措施。在我國西北地區(qū)鹽漬土公路的病害主要有以下幾種方式

（1）溶陷。該種病害最常見于氯鹽漬土地區(qū)，其病害機理是淡水作用將鹽漬土鹽分流失，大大降低了巖土體強度，加之外界荷載作用使路基出現(xiàn)沉陷破壞。

（2）鹽脹。鹽脹主要發(fā)生在硫酸類鹽漬土地區(qū)，包括松脹和膨脹性發(fā)生，硫酸類鹽漬土的鹽脹嚴重影響路基穩(wěn)定。硫酸鹽漬土的松脹性是硫酸鹽的溶解度隨溫度而變化，土體中所含的固體鹽低溫時吸水結(jié)晶體積增大，溫度升高脫水變成粉末狀固體使其體積縮小，從而使主體結(jié)構(gòu)變松甚至破壞。膨脹性主要是北方地區(qū)硫酸鹽漬土的受季節(jié)溫度變化影響而巖土體體積增大到縮小的過程，其影響深度及膨脹量都相當大，必須予以處理才能作為道路路基。

（3）翻漿。翻漿多見于氯鹽漬土地基，其形成受土質(zhì)、溫度和水的影響，形成機理是由于路基中的鹽漬土中所含易溶鹽晶體聚冰、脫水造成土體飽水，從而經(jīng)車輛荷載反復作用而形成翻漿。鹽漬土的特殊物理性質(zhì)決定了其病害程度，由于鹽類浸水易溶解，且含鹽量越高液塑限越低，特殊狀態(tài)抗剪強度可接近零，對公路施工和運營安全具有極大危害。

（4）腐蝕。該類病害的機理是鹽漬土中的易溶鹽與金屬材料反應(yīng)，導致工程中使用的鋼筋銹蝕、混凝土開裂，最終影響工程材料的使用性能和道路的安全運營。使這些材料性能發(fā)生劣化，最終導致道路破壞。

鹽漬土鹽漲等作用造成的路基失穩(wěn)、路面龜裂、溶陷等道路病害，嚴重影響了道路的正常使用，嚴重時交通阻斷，已成為新疆道路面臨的最大病害。

3 鹽漬土特殊路基處理的方案比選

目前，鹽漬土路基治理常用的處理方法有換填、設(shè)置隔斷層、提高路基高度、浸水預溶、強夯、化學處理等方法。

（1）換填法。對于路基含鹽量超標、路床過濕壓實度難以要求、低填淺挖地段，而且周邊砂礫或風積沙豐富的地區(qū)，鹽漬土路基處理多采用換填法。換填處理的厚度要根據(jù)地勘調(diào)查深度以及填料力學性質(zhì)決定，為防止發(fā)生次生鹽漬化危害，換填最淺深度不應(yīng)小于1.0 m，鏟除的鹽漬土不得堆于路基兩側(cè)坡腳。

（2）設(shè)置隔斷層。該方法是處理硫酸類鹽漬土最為常見的方法之一，處治路基鹽脹問題尤其簡單有效，它可隔斷水分和鹽分上升到路基上部。根據(jù)隔斷效果和材料種類，有土工膜、油毛氈等不透水性隔斷，以及砂石等透水性隔斷層。

實踐證明：土工布隔斷層具有良好的隔水、隔鹽作用，而且可提高承載力和防止地基側(cè)向變形。鹽漬土路段設(shè)置土工布隔斷后，各層上的含水量明顯小于隔層下的土層；在隔鹽方面，鋪設(shè)土工布后，路堤土體的含鹽量在竣工后一定時間達到極大值，而在極值出現(xiàn)后再未出現(xiàn)高值，表明設(shè)置隔斷層后鹽分不能通過隔斷層向上轉(zhuǎn)移，起到了很好的隔鹽作用。

（3）提高路基高度。該方法多用于弱中、非硫酸鹽漬土，其最大特征是施工簡便，對于地下水位較大的鹽漬土路段，該方法可阻止水分和鹽分進入上部從而避免病害。在施工過程中，要清表處理、分層填筑，選擇具有良好透水性的非鹽漬土才能保證處治效果。

（4）化學處理法?；瘜W處理主要針對硫酸鹽漬土，鹽漬土重點鹽分通過化學反應(yīng)生產(chǎn)硫酸鈣、氯化鈣等微溶或易溶化學物質(zhì)，并且無毒無害，得到環(huán)保有效處理鹽漬化病害的效果。大量的工程經(jīng)驗表明，在路基底部設(shè)置隔離層可更好防止下層水分和鹽分的影響。

綜上所述，鹽漬土地基處理措施的選擇必須要因地制宜，既要分析技術(shù)可行性，又要考慮取材經(jīng)濟條件。新疆G314線奧依塔克鎮(zhèn)-布倫口段公路沿線由于本地區(qū)多風少雨，地表植被稀疏，生態(tài)環(huán)境脆弱，風積沙分布較廣，土壤沙漠化現(xiàn)象嚴重。對于本地區(qū)豐富的風積沙而言，其透水性好，毛細水上升高度低，與砂礫料的性質(zhì)基本相似。同時，風積沙是低壓縮性土，而且沙顆粒之間孔隙通道暢通，所以空氣和水的排出所需時間很短，在一定壓力作用下完成壓縮變形的時間很短，且壓實強度和穩(wěn)定性較好，這也與砂礫料有類似之處。因此，對本工程鹽漬化程度較高的路段，采用風積沙換填+隔斷層法相結(jié)合的辦法是解決這一路段鹽漬土病害的最優(yōu)方案。采用該方法處理鹽漬土特殊路基能夠滿足地基承載力的要求，不但充分利用了當?shù)氐娘L積沙材料，大大降低工程費用，又利用了土工布隔離、約束和加筋的工程作用，確保了路基處理后的實際效果。

4 結(jié)語

就地取材和降低造價是工程建設(shè)過程中的首要控制因素，因為這牽扯到工程建設(shè)的實施意義和控制目標。本次研究的風積沙換填鹽漬土特殊路基的最終方案總結(jié)為風積沙換填+土工布隔斷的設(shè)計方案，即將鹽漬土表層進行清除，采用風積沙回填，在路基中部設(shè)置兩布一膜復合土工布做隔斷層，阻斷毛細水攜帶鹽分上升。

該方案采用風積沙處理鹽漬土，其強度高、穩(wěn)定性好，處理后的地基不僅能滿足地基承載力的要求，而且也有利于地基排水，減小路基工后的沉降。同時，還能充分利用風積沙，變廢為寶，降低工程造價，也有利于環(huán)境的保護，為新疆地區(qū)以及大西北地區(qū)類似的工程提供經(jīng)驗借鑒。

新疆地區(qū)鹽漬土地基處理受其特殊水文氣象條件影響，與其他特殊土處理具有明顯的特殊性，下一步需對該地區(qū)鹽漬土的物理力學等性能展開更深入的研究。

要基于論文關(guān)于風積沙特性分析以及處治鹽漬土技術(shù)研究，針對不同鹽漬化程度的需處理地基的處治技術(shù)進行跟深入的試驗研究，提高研究成果實用性。

[1] 陳發(fā)明.風積沙在鹽漬土地區(qū)路用性能的研究與應(yīng)用[D].武漢：武漢理工大學，2008.

[2] 楊曉華，張莎莎，郭永建.鹽漬化軟弱土地基處治措施對比分析[J].鄭州大學學報（工學版），2010，31（2）：22-26.

[3] 石照青，劉軍勇.新疆鹽漬土地區(qū)公路軟弱地基處理技術(shù)[J].土工基礎(chǔ)，2013，27（3）：10-12，22.

[4] 劉迪祥.沙漠公路風積沙路基施工技術(shù)研究[J].中國建材技術(shù)，2014（S1）：172-173.