甘肅七墩至瓜州公路鹽漬土地基處理方案研究

柴亞南

（中交公路規(guī)劃設(shè)計院有限公司，北京 100088）

擬建項目區(qū)地處河西走廊西段，地勢由南北兩面向中間傾斜，海拔為1176～1400m，沿線戈壁、丘陵、平原錯綜分布。該地屬典型大陸中溫帶干旱氣候，太陽輻射強(qiáng)、日照充足、晝夜溫差大，降水少、蒸發(fā)量大、空氣干燥，這種氣候特點(diǎn)嚴(yán)重影響土層的水熱變化，加劇水分蒸發(fā)，可溶性鹽向表層積累，鹽漬土分布廣泛（主要分布于山前平原區(qū)、花崗巖風(fēng)化區(qū)，以亞氯鹽～亞硫酸鹽弱鹽漬土為主）。鹽漬土對公路工程最直接的危害是浸水后的溶陷、含硫酸鹽地基的鹽脹和對基礎(chǔ)和圬工構(gòu)造物的腐蝕等破壞。

文章以G312線七墩至瓜州公路工程為研究對象，路線總體走向為由東向西，路線起點(diǎn)位于玉門市與瓜州交界處的七墩鄉(xiāng)，終點(diǎn)為瓜州縣G312線與G30高速公路瓜州出口平交處，順接G312線瓜州至柳園段。工程為分離式路基，一期工程利用現(xiàn)有舊路改建的半幅可維持原有標(biāo)準(zhǔn)不變，其路基寬度為12m，行車道寬2×3.75m，硬路肩寬2×1.5m，土路肩寬2×0.75m。新建一幅路基寬度為12.75m，行車道寬2×3.75m，硬路肩寬為0.75m和3.0m，土路肩寬2×0.75m。

項目范圍內(nèi)出露地層主要受地質(zhì)構(gòu)造和地形地貌控制，第四系地層分布廣泛，主要由沖積、洪積等形成的碎石、角礫（圓礫）、礫砂、粗砂、中砂、細(xì)砂、粉砂、粉土、粉質(zhì)黏土等組成。局部出露元古界震旦系下統(tǒng)白湖群灰綠、青灰色石英片巖。

1 鹽漬土調(diào)查分析

為查清全線鹽漬土分布范圍及等級，減少鹽漬土的危害，采用鉆探、挖探等綜合勘探方式對路線范圍內(nèi)地質(zhì)狀況調(diào)查，共布置了2225個探點(diǎn)，并對取樣進(jìn)行離子含量、化學(xué)成分、溶陷系數(shù)和鹽脹性等試驗分析。全線調(diào)查試驗結(jié)果如圖1所示。

圖1 鹽漬土試驗分析結(jié)果

通過對沿線調(diào)查成果分析可知：

（1）以鹽漬土段落為主，其中鹽漬土段落長度56.7km，約占85.56%，非鹽漬土段落長度9.6km，約占14.44%。

（2）以弱～中鹽漬土為主，主要為硫酸鹽漬土和亞硫酸鹽漬土，存在較少氯鹽漬土和堿性鹽漬土。其中，中鹽漬土長度9.5km，占鹽漬土路段16.82%；弱鹽漬土長度47.2km，占鹽漬土路段83.18%；堿性鹽漬土長度4.2km，占鹽漬土路段7.45%。

（3）項目沿線鹽漬土分布范圍廣，應(yīng)做好鹽漬土取樣分析試驗工作，對鹽漬土特殊路基應(yīng)綜合經(jīng)濟(jì)和技術(shù)分析，采取合理處理措施，減少后期破壞。

2 鹽漬土破壞機(jī)理

為深入了解鹽漬土破壞情況，弄清其破壞機(jī)理，對該地區(qū)已建和在建公路項目進(jìn)行了現(xiàn)場調(diào)研。通過調(diào)研結(jié)果可知，路基主要存在沉陷、邊坡塌方破壞，路面以車轍、裂縫、松散、沉陷、坑槽、泛油等最為典型，混凝土結(jié)構(gòu)以腐蝕破壞為主。根據(jù)采樣分析及現(xiàn)場調(diào)查結(jié)果顯示，路基土體及混凝土結(jié)構(gòu)都有氯鹽或硫酸鹽存在，破壞越嚴(yán)重的部位，鹽的含量越高，同時鹽漬土對路基路面及構(gòu)造物的破壞程度和含水量有密切關(guān)系。由此可見，該地區(qū)鹽漬土對公路工程破壞主要是由溶陷、鹽脹和腐蝕等造成，如圖2所示。

圖2 鹽漬土路基路面病害

2.1 溶陷

干燥狀態(tài)下鹽漬土具有強(qiáng)度高、壓縮性小等特性，土體經(jīng)水浸泡后，土體內(nèi)鹽溶解、流失，可造成土體內(nèi)部產(chǎn)生空洞、沉降和變形，降低地基承載力，稱為溶陷破壞?？刹捎萌芟萘恐笜?biāo)分析評價，高速公路和一級公路溶陷量應(yīng)＜70mm，其他等級公路可參照規(guī)范要求執(zhí)行，同時路基范圍內(nèi)應(yīng)有完善的排水措施。

2.2 鹽脹

鹽脹破壞主要表現(xiàn)形式為結(jié)晶破壞。河西走廊地區(qū)晝夜溫差大、季節(jié)性溫度差異明顯，土空隙中的鹽分（尤其是硫酸鹽）在一定溫度條件下可相互切換為結(jié)晶狀態(tài)和非結(jié)晶狀態(tài)，其體積相差3倍以上，這種鹽脹作用可造成路基邊坡破壞、路面變形。依據(jù)規(guī)范要求可采用鹽脹率指標(biāo)分析評價高速公路和一級公路，當(dāng)路基填土高度≤2m時，鹽脹率≤1%；當(dāng)路基填土高度＞2m時，鹽脹率≤2%。其他等級公路可參照規(guī)范執(zhí)行。

2.3 腐蝕

鹽漬土中含有較多的易溶鹽，可與混凝土發(fā)生堿-骨料反應(yīng)、氯離子侵蝕等腐蝕破壞，降低混凝土強(qiáng)度，導(dǎo)致混凝土開裂和結(jié)構(gòu)破壞。同時，氯離子可滲入混凝土鋼筋表面，破壞鋼筋鈍化膜，加速電化學(xué)腐蝕過程。

3 鹽漬土地基處置方案

結(jié)合路線范圍內(nèi)地質(zhì)勘查資料，該項目以弱～中鹽漬土為主，同時結(jié)合溶陷量與鹽脹率試驗資料，針對該地區(qū)鹽漬土地區(qū)提出了以下處置方案。

（1）針對該項目地區(qū)鹽漬土分布范圍廣、等級較大的特點(diǎn)，加強(qiáng)鹽漬土清表厚度：非鹽漬土段落清除表土30cm，弱鹽漬土段落清除表土50cm，中鹽漬土段落清除表土60cm，強(qiáng)鹽漬土段落清除表土70cm，填筑非-弱鹽漬土至路床底部設(shè)計標(biāo)高。

（2）根據(jù)鹽漬土程度及填挖高度制定如下方案：①挖方或填土高度H≤路面結(jié)構(gòu)厚度+80cm路床厚度，基底為弱、中、強(qiáng)鹽漬土路段，上路床30cm的填料采用未篩分碎石，下路床50cm的填料采用非鹽漬砂礫土，路床底部鋪設(shè)一層復(fù)合土工膜隔斷層。②填土高度H＞路面結(jié)構(gòu)厚度+80cm路床厚度，基底為弱鹽漬土或非鹽漬土，路基填料為弱鹽漬土的路段，上路床30cm的填料采用未篩分碎石，下路床50cm的填料采用非鹽漬砂礫土，路床底部鋪設(shè)一層復(fù)合土工膜隔斷層。③填土高度H＞路面結(jié)構(gòu)厚度+80cm路床厚度，基底為中鹽漬土的路段，上路床30cm的填料采用未篩分碎石，下路床50cm的填料采用非鹽漬砂礫土，路床底部鋪設(shè)一層復(fù)合土工膜隔斷層。此外，在清表回填后在地面線以上30cm鋪設(shè)一層復(fù)合土工膜隔斷層，兩層復(fù)合土工膜之間距離d≥0.5m。④填土高度H＞路面結(jié)構(gòu)厚度+80cm路床厚度，基底為強(qiáng)鹽漬土的路段，上路床30cm的填料采用未篩分碎石，下路床50cm的填料采用非鹽漬砂礫土，路床底部鋪設(shè)一層復(fù)合土工膜隔斷層。此外，在清表回填后鋪設(shè)80cm片石緩沖層以抵消鹽漬土的鹽脹力，并在緩沖層之上鋪設(shè)一層復(fù)合土工膜隔斷層，兩層復(fù)合土工膜之間距離d≥0.5m。

（3）鑒于該項目鹽漬土腐蝕性試驗結(jié)果，水泥統(tǒng)一采用中～強(qiáng)抗硫酸鹽水泥，鋼筋保護(hù)層厚度必須達(dá)到規(guī)范指標(biāo)要求。

（4）鑒于該項目鹽漬土分布范圍廣、溫差大、路基填高低及風(fēng)沙大實際情況，為預(yù)防鹽脹及半剛性基層溫縮引起路面拱起、開裂，對于中～強(qiáng)鹽漬土路段，設(shè)置了路面消脹槽，釋放應(yīng)力，以預(yù)防路面拱脹。

4 結(jié)語

通過對項目沿線鹽漬土取樣結(jié)果可知，該地區(qū)鹽漬土分布以弱～中鹽漬土為主，在調(diào)查分析了鹽漬土破壞機(jī)理原則下，提出了針對性的措施：

（1）鹽漬土地區(qū)公路在建設(shè)過程應(yīng)考慮完善的排水及防腐措施，盡量減少鹽漬土溶陷、鹽脹及腐蝕破壞產(chǎn)生的外部條件。

（2）依據(jù)不同路基填土高度和鹽漬土等級，提出了4條可行的處置方案，可消除鹽漬土對路基的危害。

（3）同時針對該地區(qū)氣候特征，對于中～強(qiáng)鹽漬土路段，設(shè)置路面消脹槽，預(yù)防鹽脹及半剛性基層溫縮引起路面拱起、開裂。