高速公路鹽漬土路基施工技術(shù)研究

卜偉成

（張家口路緣公路工程有限責(zé)任公司，河北 張家口 075000）

1 引言

鹽漬土在路基施工中時(shí)常遇到。鹽漬土在遭遇水分后會(huì)出現(xiàn)溶解，在自重作用下發(fā)生沉降，最終形成路面病害，使得路基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性降低，給公路后期養(yǎng)護(hù)帶來麻煩，并增加養(yǎng)護(hù)成本[1]。鹽漬土對(duì)路基的影響較大，所以如何對(duì)高速公路鹽漬土路基進(jìn)行處理是一個(gè)難題。本文研究鹽漬土路基施工技術(shù)，對(duì)鹽漬土特征以及鹽漬土對(duì)路基的影響進(jìn)行研究，提出鹽漬土路基施工技術(shù)，并在實(shí)際工程中進(jìn)行應(yīng)用。

2 工程概況

某高速公路全線長53.65 km，設(shè)計(jì)行車速度為120 km/h，新建路段長12.62 km，改擴(kuò)建路段長61.23 km。該瀝青路面結(jié)構(gòu)為4 cm AC-13C瀝青混凝土上面層+5 cm AC-25C改性瀝青混凝土中面層+7 cm AC-25C改性瀝青混凝土下面層。經(jīng)過對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行測(cè)試調(diào)查，總結(jié)該地鹽漬土特性和路面病害，選擇當(dāng)?shù)佧}漬土作為路基填料，并采用合理的施工工藝進(jìn)行路基修建。

3 鹽漬土路基主要特征

3.1 鹽漬土特征

3.1.1 吸濕性

鹽漬土的吸濕性較強(qiáng)，所在地區(qū)路基施工過程中，會(huì)出現(xiàn)軟化問題。鹽漬土吸附水分后，容易導(dǎo)致路基坍塌，影響路基整體強(qiáng)度和穩(wěn)定性。鹽漬土如圖1所示。

3.1.2 膨脹性

在我國西部交通建設(shè)過程中，鹽漬土現(xiàn)象較為常見。鹽漬土中含有較強(qiáng)吸附能力的陽離子，當(dāng)遭遇水分后，陽離子和膠體顆粒產(chǎn)生反應(yīng)，反應(yīng)后會(huì)生成許多水膜，使聚合力下降，進(jìn)而使得膠體間縫隙增大，使得路基出現(xiàn)膨脹。

圖1 鹽漬土

3.1.3 松脹性

鹽漬土最常見的特性是松脹性。鹽漬土的主要成分之一是硫酸鈉。當(dāng)溫度達(dá)到一定程度后，土壤出現(xiàn)脫水現(xiàn)象，其體積變小，當(dāng)溫度下降時(shí)，則會(huì)形成吸水結(jié)晶，又使得土壤體積增大，所以在鹽漬土路基施工時(shí)，由于晝夜溫差以及氣溫驟變時(shí)，土壤強(qiáng)度會(huì)降低，影響路基施工，且使得路基施工質(zhì)量，縮短其使用周期。

3.2 鹽漬土對(duì)路基的影響

3.2.1 鹽結(jié)晶的膨脹性

土壤的含鹽量會(huì)導(dǎo)致土壤會(huì)出現(xiàn)不同程度的膨脹。鹽漬土常出現(xiàn)于干旱區(qū)域，由于干旱區(qū)域的晝夜溫差較大，溫度變化明顯會(huì)使得高溫條件下土壤會(huì)出現(xiàn)較大膨脹問題，而在低溫條件下土壤會(huì)急劇縮小[2]。由于路基建設(shè)中所用材料的熱脹冷縮系數(shù)和土壤不匹配，在溫度上升和下降時(shí)，路面會(huì)出現(xiàn)裂縫，影響了公路的使用壽命和行車安全。

3.2.2 鹽漬土對(duì)路基的力學(xué)作用

在一定含水量的條件下，土粒中含有鹽分，使土粒間的距離增大，土壤中的內(nèi)摩擦力降低。在鹽漬土土壤上建設(shè)路基時(shí)，由于降雨的影響，路基整體強(qiáng)度降低。而當(dāng)遇到干旱時(shí)節(jié)時(shí)，土壤內(nèi)鹽分會(huì)出現(xiàn)結(jié)晶，填充了土壤原空隙，使得此時(shí)土壤強(qiáng)度高于普通土壤。

綜上所述，在鹽漬土土壤上進(jìn)行路基施工時(shí)，路基穩(wěn)定性難以得到保證。

3.2.3 鹽漬土難壓實(shí)

鹽漬土土壤中鹽含量增大時(shí)，其密度則會(huì)降低，使得鹽漬土路基在施工時(shí)會(huì)出現(xiàn)沉降變形。當(dāng)施工中使用高鹽含量的土壤時(shí)，會(huì)增大路基夯實(shí)程度，干燥時(shí)鹽分會(huì)形成結(jié)晶來填充土壤空隙，隨著水分含量的不斷增大鹽結(jié)晶溶解，使得土壤密度降低，最終導(dǎo)致路基被過度碾壓。

3.2.4 鹽漬土中毛細(xì)水作用

鹽漬土中的毛細(xì)水會(huì)直接導(dǎo)入土層內(nèi)部。隨著水分增大，土體強(qiáng)度會(huì)不斷降低，最終產(chǎn)生膨脹病害[3]。土壤鹽含量增大而使得毛細(xì)水上升，水分會(huì)溶解掉鹽分，增大了水表面的張力，當(dāng)大量地下水進(jìn)入路基內(nèi)，使得路基整體強(qiáng)度降低。

4 鹽漬土路基處理和施工工藝

4.1 鹽漬土路基處理方案選擇

結(jié)合本工程地質(zhì)勘察報(bào)告，同時(shí)勘察鹽漬土在公路主輔路上的分布情況，如分布面積、起止樁號(hào)、路床范圍、分布寬度以及土工布面積等，采用隔斷處治措施，以防止毛細(xì)水上升，將水分的來源進(jìn)行隔斷并將鹽脹降低，進(jìn)一步防止路基受到鹽漬土侵蝕。選用填方路基和挖方路基2種處理方案，去掉地表層原30 cm的土層，并在底部加設(shè)隔水作用的土工布。由于該路段的土體透水性較強(qiáng)，在降雨和融雪的影響下，路基內(nèi)會(huì)滲水嚴(yán)重，所以需在路床上加鋪土工布并采用砂礫進(jìn)行鋪筑施工。鹽漬土路基設(shè)計(jì)圖如圖2所示。

圖2 鹽漬土路基設(shè)計(jì)圖

4.2 鹽漬土治理措施

4.2.1 強(qiáng)夯法

強(qiáng)夯法可有效降低路基的溶蝕作用。強(qiáng)夯法可將土基壓實(shí)成板體結(jié)構(gòu)，使得土體更加密實(shí)，加強(qiáng)地基固結(jié)作用，進(jìn)而降低鹽漬土的溶蝕破壞。采用強(qiáng)夯法應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行，通過調(diào)研來確定強(qiáng)夯的次數(shù)、重量以及高度等參數(shù)。

4.2.2 換土墊層法

砂石土墊層的厚度可放置地下水滲透，設(shè)置墊層可有效處理鹽漬土層，當(dāng)鹽漬土層較厚而難以清除時(shí)，可采用部分清除部分穩(wěn)定的方式相結(jié)合，將鹽脹性和溶陷性較大的鹽漬土土層挖除，再加設(shè)墊層，可提高路基的穩(wěn)定性和防水效果。

鹽漬土在低溫條件下會(huì)出現(xiàn)鹽脹現(xiàn)象，這是路基填筑高度不足導(dǎo)致。提高路基強(qiáng)度的方法主要為加1層砂石墊層。由于路基內(nèi)水分含量較大，在路基提高的同時(shí)應(yīng)做好一定的防護(hù)措施。

4.2.3 設(shè)置隔離層

設(shè)置隔離層應(yīng)同時(shí)滿足技術(shù)和經(jīng)濟(jì)要求，可有效降低路基高度，隔離水分而防止出現(xiàn)鹽脹、翻漿等情況的發(fā)生，預(yù)防路基鹽漬化，確保路基耐久性，通常選用土工布來作為隔水材料。

4.3 鹽漬土路基施工關(guān)鍵技術(shù)

4.3.1 挖方路段

由于挖方路段具有較高的溶陷性，影響上部路面荷載的主要因素是路床。另外，路基的厚度較低，所以需要進(jìn)行換填土處理。為了降低地基沉降變形，提高地基的整體承載能力，需要對(duì)其挖方1 m深度，直至挖到換填地基底部，經(jīng)標(biāo)高后再進(jìn)行碾壓，將不含鹽分的砂石分層回填到路床底部或原地面之上，再加設(shè)1層隔離層，最后再回填路床路基。

4.3.2 填方路段

當(dāng)路基填筑高度小于2 m時(shí)，將地基部分的鹽漬土、風(fēng)化泥巖、低液限粉土等不合格的填料進(jìn)行挖除，將原狀土挖除后再進(jìn)行無鹽漬土砂礫土回填，最后再進(jìn)行分層壓實(shí)[4]。設(shè)置排堿溝，將地下水和地表水含量降低，減少水分對(duì)路基的侵蝕，以提高路基穩(wěn)定性。在路基兩側(cè)各加設(shè)1層截水墻，截水墻的寬度需大于1 m，深度小于1.5 m，采用砂礫將截水墻內(nèi)部空隙填充，再采用塑料管將水分排出，塑料管采用硬塑管，其直徑為10 cm，水分含量大的路基應(yīng)設(shè)置縱向盲溝，其盲溝深度為2 m，寬度為1 m，同時(shí)加設(shè)1層橫向盲溝，橫向盲溝的深度為1 m，寬度為0.6 m，采用復(fù)合土工布將四周包裹，利用打孔波紋管和縱向管道相聯(lián)通，加設(shè)1層防滲土工布于路床之下。

4.3.3 保障措施

鹽漬土路基施工質(zhì)量保證取決于施工原材料的選擇，應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求和規(guī)范來選擇施工原材料。本項(xiàng)目路基施工具有施工條件差、資源匱乏、材料性能要求高、材料運(yùn)輸距離長等特點(diǎn)，所以，施工單位應(yīng)加強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)管制以及原材料優(yōu)選，確保各材料和機(jī)械設(shè)備的使用效果。針對(duì)施工工藝方面，填料的含水量不得低于最佳含水量的2%，分層填筑厚度控制在30 cm左右為宜，路床的壓實(shí)度控制在96%之上，其中路床的下壓實(shí)度應(yīng)大于95%，截水墻砂礫的壓實(shí)度應(yīng)大于92%。另外，嚴(yán)格控制打孔波紋管、填料質(zhì)量、土工布分布方向、硬塑管、含鹽量等。

5 結(jié)語

鹽漬土的主要特征有吸濕性、膨脹性以及松脹性。由于自身結(jié)晶作用和溶解作用，鹽漬土?xí)档吐坊恼w強(qiáng)度和穩(wěn)定性。本文重點(diǎn)介紹了鹽漬土路基處理和施工工藝，對(duì)鹽漬土路基處理方案進(jìn)行選擇，提出幾種鹽漬土治理措施，如強(qiáng)夯法、換土墊層法、路基高度提升以及設(shè)置隔離層，并研究了鹽漬土路基施工關(guān)鍵技術(shù)，證實(shí)了鹽漬土路基施工技術(shù)的可行性和實(shí)用性。