鹽漬土地基處理方法研究

劉 兵 曹 劍

(湖北省城建設(shè)計(jì)院股份有限公司 武漢 430000)

新灘鹽場(chǎng)產(chǎn)業(yè)園區(qū)位于濱?？h北部沿海，東鄰濱海港，南鄰濱海港城。現(xiàn)狀主要為鹽田用地，地勢(shì)平坦，可滿足各類工業(yè)規(guī)模用地需求，后期將戰(zhàn)略布局為能源、重化工、冶金、重型裝備機(jī)械制造、港口倉(cāng)儲(chǔ)物流等五大產(chǎn)業(yè)。為盡快形成基本路網(wǎng)、管網(wǎng)框架以便為后續(xù)地塊開(kāi)發(fā)建設(shè)創(chuàng)造條件、提供交通條件相對(duì)較好的出行通道，優(yōu)先建設(shè)區(qū)內(nèi)黃海大道、新灘大道、東興路3條主干道路。

1 鹽漬土路基對(duì)工程的破壞

1.1 鹽漬土特點(diǎn)

鹽漬土(鹽堿土)是一種土層內(nèi)合有石膏、芒硝、巖鹽(硫酸鹽或氯化物)等易溶鹽且其含量大于0.5%的土。

鹽漬土[1]具有溶陷性、膨脹性和腐蝕性，其地基承載力變化大且隨著季節(jié)和氣候的變化而變化，在干燥時(shí)鹽分呈結(jié)晶狀態(tài)，地基承載力較高，一旦浸水后，晶體溶于液體，承載力降低，壓縮性增大。在天然狀態(tài)下，鹽漬土為很好的地基，一旦自然條件改變就會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的溶陷、膨脹和腐蝕，使建筑物產(chǎn)生裂縫、傾斜或結(jié)構(gòu)腐蝕破壞。

1.2 鹽漬土路基工程常見(jiàn)問(wèn)題

通過(guò)大量實(shí)踐，人們發(fā)現(xiàn)鹽漬土用做路堤填料存在鹽脹和溶陷問(wèn)題[2-3]。即使采用常規(guī)方法處理，也容易發(fā)生以下問(wèn)題。

1) 干縮系數(shù)和溫縮系數(shù)較大，容易產(chǎn)生收縮裂縫，影響改性效果。

2) 遇水軟化現(xiàn)象比較嚴(yán)重，水穩(wěn)性相對(duì)較差，易受土料結(jié)構(gòu)親水性的影響[4]。

3) 強(qiáng)度和耐久性能不高，難以滿足高等級(jí)公路的工程要求，而僅靠增加結(jié)合料摻量來(lái)改善強(qiáng)度和耐久性，又會(huì)大幅度提高成本。

4) 強(qiáng)度低，不利于提高施工速度和效率。

2 鹽漬土地基處理

2.1 鹽漬土土體分析

本次產(chǎn)業(yè)園中擬建的黃海大道、新灘大道、東興路3條道路周邊地勢(shì)平坦，取路基段鹽池不同深度處土體做土工試驗(yàn)。通過(guò)對(duì)物理力學(xué)指標(biāo)的測(cè)試結(jié)果分層統(tǒng)計(jì)，各土層除液性指數(shù)變異性屬中～高外，其余主要物性指標(biāo)如離散程度、變異系數(shù)多較小。但②層土體中多薄層、夾層，力學(xué)指標(biāo)有一定差異，與實(shí)際情況相符。巖土試驗(yàn)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 土的物理性質(zhì)指標(biāo)(平均值)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境及水文地質(zhì)資料，現(xiàn)場(chǎng)為濕潤(rùn)區(qū)，含水量較大，混凝土處于弱透水層，且有干濕交替作用。對(duì)試驗(yàn)區(qū)內(nèi)0.5 m深3處不同位置土壤取樣進(jìn)行試驗(yàn)，其腐蝕性分析檢測(cè)報(bào)告見(jiàn)表2。

表2 腐蝕性分析檢測(cè)報(bào)告

注：土壤試樣取至各孔地下水位以上深度。

擬建場(chǎng)地周邊無(wú)工業(yè)污染源，根據(jù)土的易溶鹽檢測(cè)資料分析，Cl-含量偏高，pH值≥9.0，呈弱堿性。判別土對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具微腐蝕，對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具中腐蝕性。

2.2 鹽漬土不同處置方法比較

國(guó)內(nèi)處置鹽漬土路基時(shí)，已經(jīng)使用了多種方法[5]，各方法有其適用性，也有其局限性，綜合比較見(jiàn)表3。

表3 鹽漬土不同處置方法比選表

對(duì)表1和表2分析得出，本項(xiàng)目新灘鹽場(chǎng)場(chǎng)地鹽漬土含水量偏大，①②層均超過(guò)30%，②層液性指數(shù)較高，且區(qū)域內(nèi)土壤呈弱堿性、Cl-含量偏高，有微腐蝕性。因此，針對(duì)本項(xiàng)目的特點(diǎn)，結(jié)合表3中的方法，三管齊下，全方位處置該鹽漬土場(chǎng)地。

1) ①②層含水量偏大，液性指數(shù)較高。深層使用粉噴樁進(jìn)行固化吸水處理，形成復(fù)合地基基礎(chǔ)。

2) 土壤中Cl-含量偏高，強(qiáng)度低?？捎诜蹏姌吨箱佋O(shè)碎石墊層和砂墊層，再鋪筑路基填土。淺層直接換填處理，在去除鹽分的同時(shí)，也在一定程度阻斷②層水的毛細(xì)作用。

3) 鹽漬土路基容易產(chǎn)生收縮裂縫，水穩(wěn)定性較差?？捎谏皦|層與碎石墊層間設(shè)鋼塑雙向土工格柵，控制路基的整體不均勻沉降變形，路床設(shè)防滲土工布再次阻斷地基水對(duì)路基的侵蝕。

2.3 本工程鹽漬土處理方案

對(duì)于該弱鹽漬土地基，為滿足路基整體強(qiáng)度和壓實(shí)度的要求，綜合考慮地下水位、地質(zhì)條件、路基填筑高度，并結(jié)合區(qū)域內(nèi)項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)，確定具體路基的處理方案如下。

1) 地基深層固化劑處理。本項(xiàng)目地基土天然含水量大于30%，pH值≥9.0，含水比(含水量與液限的比值)大于1.0，②層底離原地面高度小于10 m，宜采用水泥攪拌樁進(jìn)行軟土地基處理[6]，選用粉噴樁[7]不僅固化效果好，且水泥粉能與②層水充分結(jié)合。水泥攪拌樁樁徑50 cm，呈等邊三角形布置，樁間距1.2 m，平均樁長(zhǎng)8 m，樁身的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度為90 d齡期強(qiáng)度不低于1.2 MPa。

2) 地基淺層換填處理。粉噴樁樁體施工完成9 d后，在樁頂鋪設(shè)20 cm厚砂墊層及20 cm厚碎石墊層，砂墊層壓實(shí)度≥90%,級(jí)配碎石壓實(shí)度≥92%；路基中部采用6%石灰土填筑，下路堤(>150 cm)≥92%，上路堤(80～150 cm)≥93%。80 cm路床分2層填筑，下層40 cm路床采用6%石灰土填筑，壓實(shí)度≥94%；上層40 cm路床采用8%石灰土填筑，壓實(shí)度≥95%。

3) 設(shè)隔離層。砂墊層與碎石墊層之間設(shè)置1層鋼塑雙向土工格柵，使得應(yīng)力均勻擴(kuò)散分布到地基層[8]，防止不均勻沉降導(dǎo)致路面產(chǎn)生各種病害。土工格柵經(jīng)、緯雙向張拉力標(biāo)準(zhǔn)值N>80 kN/m，最大負(fù)荷延伸率≤5%，抗拉強(qiáng)度≥80 kN/m，結(jié)點(diǎn)強(qiáng)度≥300 N。

路床底部鋪設(shè)1層防滲土工布阻水，在保證路基穩(wěn)定的同時(shí)，有效隔斷地基毛細(xì)作用。防滲土工布采用高強(qiáng)防老化復(fù)合土工膜。膜厚0.3 mm，重600 g/m2，耐靜水壓≥0.5 MPa，斷裂強(qiáng)度≥22 kN/m，CBR頂破強(qiáng)度≥1.9 kN，撕破強(qiáng)度≥0.32 kN，伸長(zhǎng)率<50%，路基處理方案示意見(jiàn)圖1。

圖1 鹽漬土路基處理方案示意圖(單位：cm)

水泥攪拌樁、碎石墊層和砂墊層、鋼塑土工格柵及防滲土工布組合形成的復(fù)合體系[9-10]，可有效提高路基的整體性和承載能力，最大限度減小鹽漬土地基對(duì)路基路面的不利影響。工程竣工后順利通車(chē)，驗(yàn)收數(shù)據(jù)見(jiàn)表4。

表4 新灘產(chǎn)業(yè)園道路工程質(zhì)量檢驗(yàn)數(shù)據(jù)表(摘錄)

3 結(jié)語(yǔ)

采用土工合成材料、淺層換填及深層水泥攪拌樁復(fù)合地基體系加固3條主干道路鹽漬土地基，能有效減少路基沉降，提高路基整體強(qiáng)度和穩(wěn)定性，工程方法值得在濱海鹽漬土地區(qū)推廣應(yīng)用。另外，路基處理方案的選用還應(yīng)結(jié)合路堤填土高度、地基地質(zhì)情況及施工成本等因素綜合考慮。在路基施工過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格控制粉噴樁及土工材料的質(zhì)量，保證施工工序有序進(jìn)行。

[1] 新疆公路學(xué)會(huì).鹽漬土地區(qū)公路設(shè)計(jì)與施工指南[M].北京：人民交通出版社,2006.

[2] 宗旭輝，彭德貴.臨海地區(qū)鹽漬土路段路基處理措施[J].交通科技,2011(增刊2):19-22.

[3] 李建雄.鹽漬土路基處理與探討[J].交通科技,2013(6):60-63.

[4] 陳發(fā)明.鹽漬土的毛細(xì)管水上升高度研究[J].交通科技,2013(5):74-75.

[5] 蔡德凱.濱海高速公路路基改良及其應(yīng)用研究[D].天津:天津大學(xué),2005.

[6] 安雪鵬.水泥粉噴樁加固軟基施工工藝及質(zhì)量控制[J].交通科技,2004(6):60-61.

[7] 梁元林.軟土地基條件下碎石樁與粉噴樁加固效果對(duì)比分析[J].交通科技,2015(5):84-87.

[8] 王成祥.土工格柵在處治軟土路基變形中的應(yīng)用研究[J].交通科技,2015(6):105-108.

[9] 王延偉,徐慧芬,文進(jìn),等.新疆地區(qū)鹽漬土的鹽脹特性研究[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)(交通科學(xué)與工程版),2006,30(3):531-534.

[10] 公路土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范:JTG/T D32-2012[S].北京：人民交通出版社,2012.