鹽漬土路基施工工藝研究

王超

（河北廣通路橋集團(tuán)有限公司，河北 邯鄲 056001）

1 工程概況

某公路工程地處大陸性干燥氣候區(qū)內(nèi)，全長(zhǎng)45.876km，公路沿線以沙丘、軟土、荒地為主，局部有沖溝，地層為第四紀(jì)沖洪積物，且分布有少量的風(fēng)積沙。在風(fēng)積沙的路段上，砂為細(xì)砂，鹽漬土路段以粉質(zhì)黏土和粉土為主，表土不具備承載力，50～100cm 深的土層承載力約為80kPa。本工程中，鹽漬土是主要的工程地質(zhì)問(wèn)題，因此類(lèi)土體對(duì)公路病害的影響較為明顯，所以必須采取有效的措施加以處理。下面重點(diǎn)對(duì)該公路鹽漬土路基施工工藝展開(kāi)分析。

2 公路鹽漬土路基施工工藝

2.1 鹽漬土路基處理

鹽漬土地區(qū)的公路病害要比普通地區(qū)多，導(dǎo)致這一問(wèn)題的主要原因是土質(zhì)、水、含鹽量?；诖?，在鹽漬土路基處理時(shí)，可將控制的重點(diǎn)放在以上方面，通過(guò)結(jié)構(gòu)加固、阻斷水流和去除鹽分的方法，能夠達(dá)到預(yù)期中的處理效果。具體的處理措施如下。

2.1.1 結(jié)構(gòu)加固

通過(guò)增強(qiáng)公路的強(qiáng)度及穩(wěn)定性，達(dá)到處理鹽漬土路基的目的?？梢圆捎玫募庸谭椒ㄓ幸韵聨追N：強(qiáng)夯法、擠密樁、半剛性基層、水泥穩(wěn)定土等。在鹽漬土地區(qū)，因公路沿線上缺少砂礫材料，所以可通過(guò)石灰或是水泥來(lái)改變鹽漬土的性質(zhì)。石灰或是水泥的摻入量，通過(guò)相關(guān)公式計(jì)算加以確定。施工過(guò)程中，要將含鹽量較大的地表土層全部挖除，并將石灰土拌和均勻，達(dá)到規(guī)范要求的悶灰時(shí)間，含水量控制在3%～4%，略高于最佳含水量，加強(qiáng)壓實(shí)，提高石灰穩(wěn)定土的密實(shí)度[1]。施工后，要按規(guī)范要求灑水養(yǎng)生。

2.1.2 阻斷水流

當(dāng)水體侵入到路基后，會(huì)導(dǎo)致路基軟化，由此可能引起翻漿等病害，而在鹽漬土路基中，還會(huì)造成鹽脹。通過(guò)相應(yīng)技術(shù)措施，將水流阻斷，能夠使上述問(wèn)題得以消除，確保路基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性?？捎糜谧钄嗨鞯姆椒ㄓ新坊痈?、設(shè)置隔離層?？蓪⑼凉げ甲鳛楦綦x層，阻斷毛細(xì)水及下滲水，實(shí)踐表明，該方法在阻斷水流方面的效果顯著，土工布施工過(guò)程簡(jiǎn)單，質(zhì)量易于控制，可將該方法作為阻斷水流的首選措施。

2.1.3 去除鹽分

鹽漬土地區(qū)的路基受到土體中鹽分的影響，會(huì)出現(xiàn)鹽脹、腐蝕、溶陷等問(wèn)題，通過(guò)去除土中的鹽分能夠使上述問(wèn)題得到有效解決?？捎糜邴}漬土路基去除鹽分的方法有以下幾種：換填、浸水溶解、化學(xué)處治等。由于本工程中，鹽漬土的含鹽量相對(duì)較高，加之土層較厚，換填、浸水溶解無(wú)法達(dá)到預(yù)期中的處理效果。需要通過(guò)化學(xué)處治的方法去除鹽漬土中的鹽分，消除膨脹[2]。

2.2 鹽漬土改良

2.2.1 改良機(jī)理

在對(duì)鹽漬土改良時(shí)，可以選用石灰、水泥及粉煤灰的，與鹽漬土充分拌和，水泥中所含的礦物質(zhì)會(huì)與鹽漬土中的水分發(fā)生水化和水解反應(yīng)，分解物中會(huì)產(chǎn)生氫氧化鈣及其他水化物，一部分會(huì)繼續(xù)硬化，從而形成水泥石骨架，還有一部則會(huì)與土體產(chǎn)生相互作用，具體形式如下：

（1）當(dāng)水泥發(fā)生水化現(xiàn)象后，形成的膠體中，氫氧化鈣、鈣離子和氫氧根等會(huì)呈現(xiàn)出共存的形態(tài)，而石灰當(dāng)中的氫氧化鈣成分也會(huì)產(chǎn)生鈣離子及氫氧根。由鹽漬土的性質(zhì)可知，其歸屬于分散體的范疇，與水結(jié)合后，會(huì)表現(xiàn)出膠體的基本特征，即表面帶鈉離子和鉀離子。鈣離子會(huì)與鈉離子、鉀離子進(jìn)行當(dāng)量吸附交換，由此產(chǎn)生的最終結(jié)果是土顆粒形成土團(tuán)。氫氧化鈣的吸附活性較強(qiáng)，它的存在會(huì)促使團(tuán)粒結(jié)合，進(jìn)而形成穩(wěn)定性較高的水泥石灰土鏈條狀結(jié)構(gòu)，可以使土團(tuán)中的孔隙被有效封閉。

（2）水泥的水化反應(yīng)會(huì)隨時(shí)間不斷深入，此時(shí)溶液當(dāng)中析出大量的鈣離子，其數(shù)量超出離子交換所需的量時(shí)，在堿性環(huán)境下，會(huì)與二氧化硅和氧化鋁發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而生成結(jié)晶礦物，這種礦物質(zhì)的性質(zhì)較為穩(wěn)定，并且不溶于水。重新結(jié)合的微結(jié)晶化合物憑借自身的化學(xué)鍵，經(jīng)過(guò)逐步結(jié)合后，會(huì)形成結(jié)晶網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，土體的強(qiáng)度及水穩(wěn)定性隨之增強(qiáng)。

（3）當(dāng)水泥的水化物與石灰中的氫氧化鈣，從水中吸收到一定的二氧化碳后，便會(huì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而生成碳酸鈣，由此會(huì)導(dǎo)致土體結(jié)團(tuán)，具有粗?；淖饔?，能夠大幅提升土體的強(qiáng)度。但從效果上看，比硬凝反應(yīng)差。在形成結(jié)晶的同時(shí)，析出端的鋁離子帶有的正電荷，會(huì)與析出的晶面相結(jié)合，而氫離子因帶有負(fù)電荷，所以會(huì)與結(jié)晶面相互排斥，這樣便會(huì)形成蜂窩狀結(jié)構(gòu)。土體中所含的礦物顆粒，被蜂窩狀結(jié)構(gòu)包裹后，穩(wěn)定性得到進(jìn)一步提升。采用石灰、粉煤灰和水泥對(duì)鹽漬土改良，是物理化學(xué)共同作用的結(jié)果。

2.2.2 試驗(yàn)方法

為從微觀的角度揭示鹽漬土三灰改良機(jī)理，采取如下試驗(yàn)方法：

（1）衍射試驗(yàn)。先將制作好的圓柱試件表面的碳化部分清除干凈，從中心取樣，將試樣放入鋁盒中，倒入酒精浸泡，泡好后，轉(zhuǎn)入60℃的烘箱內(nèi)，將試樣烘干，存放在密封的塑料袋內(nèi)。存儲(chǔ)時(shí)，要將塑料袋內(nèi)的空氣排除干凈，將試樣混合均勻后，用四分法取出10g 左右研磨成粉，過(guò)325 目篩，得到的樣品可用于衍射試驗(yàn)。按照規(guī)程要求開(kāi)展衍射試驗(yàn)，得到圖樣后，從中選取出特征峰，由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成物質(zhì)檢索，對(duì)結(jié)果進(jìn)行檢查，補(bǔ)充缺失物質(zhì)的卡片，重新檢索，對(duì)照檢測(cè)后的圖樣，選取可信度高的物質(zhì)做半定量分析，打印出衍射圖。

（2）差熱與熱重試驗(yàn)。在計(jì)算機(jī)程序控制溫度的前提條件下，測(cè)量物質(zhì)與參比物間的溫差隨溫度或是時(shí)間變化的方法稱之為差熱分析；在同樣的條件下，測(cè)量物質(zhì)的質(zhì)量隨時(shí)間和溫度變化的方法為熱重分析，該方法適用于存在量變化的物質(zhì)，包括升華、蒸發(fā)、脫水、分解等。試樣的制備方法與衍射試驗(yàn)相同，在此不做累述。

（3）SEM 試驗(yàn)。SEM 是掃描電鏡的簡(jiǎn)稱，這是一種微觀形貌觀察手段，介于投射與光學(xué)顯微鏡之間。通過(guò)電子束掃描樣品表面，用探測(cè)器收集生成的二次電子，電信號(hào)傳給顯像管后經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換，會(huì)在屏幕上呈現(xiàn)出物體。

2.2.3 改良效果

以試驗(yàn)的方法，分析鹽漬土的改良效果，結(jié)果如下：石灰摻入后，鹽漬土與石灰發(fā)生反應(yīng)生成新的物質(zhì)，此時(shí)土呈現(xiàn)為團(tuán)粒聚集狀態(tài)，說(shuō)明石灰對(duì)鹽漬土的強(qiáng)度產(chǎn)生了提高的作用；硫酸鹽與石灰發(fā)生反應(yīng)后，生成其他元素，鹽漬土中硫酸鈉的含量降低，生成大量硫酸鈣，因硫酸鈣的溶解度較低，約為0.2g左右，因此，即便水滲入路基填料，也不會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的溶陷病害。雖然會(huì)生成結(jié)晶硫酸鈣，導(dǎo)致體積膨脹，但前期水化過(guò)程尚未完成，隨著水化的逐步進(jìn)行，鹽脹問(wèn)題會(huì)隨之消除。

2.3 鹽漬土路基施工要點(diǎn)

2.3.1 技術(shù)要求

（1）對(duì)所選的鹽漬土灑水潤(rùn)濕，使水均勻分布于土體中，以減少改良劑撒布后的加工時(shí)間，加快施工速度，提高作業(yè)效率。當(dāng)選取的鹽漬土含水量過(guò)大時(shí)，可以通過(guò)攤鋪晾曬的方法，降低含水量。

（2）為使改良劑能夠均勻分布到鹽漬土中，需要使用機(jī)械設(shè)備干拌，以1～2遍為宜。干拌后，由灑水車(chē)噴灑適量的水濕拌，此時(shí)要檢查鹽漬土與改良劑混合料的含水量情況，當(dāng)接近最佳含水量時(shí)，可減少灑水量。當(dāng)混合料的顏色達(dá)到均勻且含水量為最佳時(shí)，便可停止。

（3）當(dāng)混合料拌和完畢后，可以先用平地機(jī)初平，即在拌和好的混合料上快速碾壓，以1~2遍為宜，這樣能夠使局部不平整的地方暴露出來(lái)，之后再用平地機(jī)碾壓一遍，消除不平，低洼處可以先用齒耙耙松，再用經(jīng)過(guò)改良處理后的鹽漬土填平[3]。

（4）當(dāng)改良的鹽漬土初步整平后，可用振動(dòng)壓路機(jī)碾壓密實(shí)，作業(yè)時(shí)，若是出現(xiàn)松散、彈簧等現(xiàn)象，必須將土層翻開(kāi)，換上新土加入改良劑后重新拌和，直至質(zhì)量達(dá)標(biāo)為止。碾壓完畢后，依據(jù)規(guī)范要求，覆蓋塑料薄膜，并灑水養(yǎng)生。

2.3.2 施工要點(diǎn)

（1）基底處理。在路基施工前，要先對(duì)基底加以處理。通常情況下，鹽漬土地區(qū)中，地表土層的含鹽量比較大，故此，要將地表的植被、腐殖土及鹽殼清除干凈。對(duì)于濕陷性地段，必須將表層濕潤(rùn)的土體全部挖除后換填，確保換填的厚度達(dá)到30cm 以上。填料可以選用砂礫石，以分層的方式碾壓密實(shí)，達(dá)到規(guī)范要求的壓實(shí)度。在本工程中，基底存在大量的鹽殼和鹽霜，必須清除干凈，表層土的清除深度應(yīng)不低于30cm，清除后基底做成橫坡，按照現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定要求回填、壓實(shí)?？梢赃x用小型的振動(dòng)壓路機(jī)，對(duì)清理好的場(chǎng)地靜壓2~3 遍，以避免造成土體結(jié)構(gòu)破壞，導(dǎo)致強(qiáng)度下降[4]。

（2）控制路堤高度。在填方路基施工中，對(duì)路基的高度控制時(shí)，應(yīng)綜合考慮如下因素：水文地質(zhì)、毛細(xì)水的作用高度、土體本身的鹽漬化程度以及鹽脹深度等。上述因素中，必須予以重點(diǎn)考慮是鹽脹深度，這個(gè)深度有一個(gè)臨界值，即臨界深度，是含硫酸鹽土體處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)的深度[9-11]。依據(jù)鹽脹的產(chǎn)生原理，可將鹽脹的臨界深度控制在路面頂面以下150～160cm 左右。除臨界深度外，還要控制填料的含鹽量，本工程中，用于路基填筑的材料最大粒徑為20mm，其中粒徑在0.5mm 以下的顆粒含量不得超過(guò)5%，并且不得存在鹽漬土[5]。

（3）設(shè)置隔斷層。當(dāng)鹽漬土路基施工中選用的填料具有滲水性時(shí)，雖然毛細(xì)水在此類(lèi)填料中上升的高度比較有限，能起到隔離效果，避免毛細(xì)水侵入路堤。但是填料的滲水性，無(wú)法阻止蒸發(fā)產(chǎn)生氣態(tài)水，而這部分水會(huì)攜帶鹽分上升，當(dāng)鹽分積聚到一定程度時(shí)，遇水會(huì)引起路面結(jié)構(gòu)破壞[12-14]。因此，在鹽漬土地區(qū)路基施工中，應(yīng)在路堤的下部設(shè)置封閉的隔水層。可將隔水層設(shè)置于路床頂面以下100cm左右的位置處，要高于邊溝的流水位，為提高隔水效果，選用土工布作為隔水層材料，并在隔水層的上方和下部鋪設(shè)厚度為10cm 左右的砂作為保護(hù)層，防止隔水層被破壞，影響隔水作用的發(fā)揮。要確保選用的土工布具有良好的質(zhì)量，斷裂強(qiáng)度不低于10kN?m-1，隔水層施工中，要保證土工布的整體性，可通過(guò)黏結(jié)法連接，寬度不小于10cm[6]。

（4）路肩防護(hù)。鹽漬土本身所具備的腐蝕性，會(huì)引起路肩及邊坡松散，并且還可能受到雨水沖蝕，這在一定程度上加快了路肩的損害速度，一旦路肩損壞，會(huì)對(duì)路基的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性造成不利影響。應(yīng)針對(duì)路肩及邊坡采取有效的防護(hù)措施。在本工程中，結(jié)合實(shí)際情況，選用泥結(jié)碎石強(qiáng)化的方法，對(duì)路基進(jìn)行加固處理，經(jīng)過(guò)加固后的路肩厚度為20cm，壓實(shí)度達(dá)到97%[7]。

（5）修筑排水系統(tǒng)。水對(duì)鹽漬土路基的影響較大，為避免路基及其附近存在積水，可在路基施工中，合理布設(shè)排水系統(tǒng)。利用路拱橫坡，將水排出路基范圍，將排水溝布設(shè)置在路基兩側(cè)，與涵洞相連，形成完整的排水系統(tǒng)，確保水流暢通[8]。

3 結(jié)語(yǔ)

鹽漬土地區(qū)的公路病害要比普通地區(qū)多，導(dǎo)致這一問(wèn)題的主要原因是土質(zhì)、水、含鹽量。鹽漬土具有鹽脹性、腐蝕性等特點(diǎn)，會(huì)對(duì)路基結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較為不利的影響，各種病害問(wèn)題的發(fā)生概率會(huì)顯著增加?；诖耍邴}漬土路基處理時(shí)，可將控制的重點(diǎn)放在以上方面，通過(guò)結(jié)構(gòu)加固、阻斷水流和去除鹽分的方法，能夠達(dá)到預(yù)期中的處理效果。

在鹽漬土地區(qū)修建路基時(shí)，必須采取有效的方法處理鹽漬土，并且要運(yùn)用工程技術(shù)措施，確保路基施工質(zhì)量[15]。未來(lái)，施工單位要加大鹽漬土處理技術(shù)的研究力度，除對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)加以改進(jìn)和完善外，還要開(kāi)發(fā)一些新的技術(shù)，從而更好地為公路工程服務(wù)。