淺析鹽漬土地區(qū)路基施工質(zhì)量控制

謝燕妮

（中鐵二十三局集團(tuán)第三工程有限公司，四川 成都 610000）

0 引言

鹽漬土在我國新疆、甘肅、青海、內(nèi)蒙古、西藏等地區(qū)均有分布，隨著公路工程項(xiàng)目建設(shè)的大量展開，鹽漬土對公路工程的損害也日益增多，其中造成大量公路路面涌浪鼓包，裂縫破碎，給公路行車造成巨大威脅，對國家經(jīng)濟(jì)造成巨大損失，同時也是對資源的巨大浪費(fèi)。本文結(jié)合國道216公路項(xiàng)目的工程建設(shè)，從對鹽漬土的認(rèn)識，淺析新疆鹽漬土地區(qū)路基施工質(zhì)量控制[1]。

1 工程概況

國道216線喀默斯特庫都克至五彩城段位于新疆北部，屬中溫帶-寒溫帶大陸干旱氣候區(qū)，春旱多風(fēng)，降水稀少，夏季短暫炎熱，冬季漫長寒冷，自然區(qū)劃屬于綠洲-沙漠區(qū)，公路設(shè)計等級為一級公路，通過對項(xiàng)目所在地原地面及料場取樣檢測，公路沿線區(qū)域鹽漬土所含易溶鹽的種類主要為硫酸鹽。

2 鹽漬土的危害

鹽漬土是不同程度的鹽堿化土的統(tǒng)稱。在公路工程中，一般指地表以下1.0m深的土層內(nèi)易溶鹽平均含量大于0.3%以及地表中易溶鹽含量大于0.5%的土質(zhì)。鹽漬土按含鹽性質(zhì)分為氯鹽漬土、亞氯鹽漬土、亞硫酸鹽漬土、硫酸鹽漬土等；按含鹽量可分為弱鹽漬土、中鹽漬土、強(qiáng)鹽漬土和過鹽漬土等。在公路工程中，對地表以下1m范圍內(nèi)土體進(jìn)行取樣，進(jìn)行易溶鹽檢測，易溶鹽含量達(dá)到0.3%時，被稱作鹽漬土。當(dāng)環(huán)境變化時，土體中易溶鹽產(chǎn)生數(shù)量和相態(tài)的變化，從而引起路基力學(xué)性能改變，對路基的穩(wěn)定性造成影響[2]。

2.1 鹽脹

造成鹽漬土鹽脹主要為易溶的硫酸鈉、硫酸鎂，硫酸鈉、硫酸鎂具有降溫時吸水結(jié)晶形成硫酸鈉結(jié)晶和硫酸鎂結(jié)晶，體積變大，溫度升高時，硫酸鹽晶體又脫水，體積變小的特性。鹽漬土中含有硫酸鹽漬土，硫酸鹽結(jié)晶的特性使得土體隨溫度變化體積變大或者變小，從而引起公路路基路面鼓包、裂縫或者地表土質(zhì)疏松。

2.2 凍脹

在冬季寒冷條件下，土基中的水會向上遷移凍結(jié)，體積增大，使地表或路面產(chǎn)生鼓起現(xiàn)象。

2.3 翻漿

春季溫度逐漸升高，土基上層中的冰融化，土體含水量增大，土基強(qiáng)度降低變得松軟，在行車荷載作用下，路面會出現(xiàn)冒漿、不均勻起伏等現(xiàn)象。

2.4 溶陷

土體中易溶鹽具有遇水溶解、遷移的特性，可造成土體結(jié)構(gòu)改變，強(qiáng)度降低，工程結(jié)構(gòu)物在重力作用下產(chǎn)生沉降的現(xiàn)象稱為溶陷。

以上危害對工程實(shí)體的破壞往往是不可恢復(fù)的，嚴(yán)重影響工程質(zhì)量，對道路安全造成巨大威脅，對國家經(jīng)濟(jì)造成巨大損失，因此應(yīng)在工作中加強(qiáng)對鹽漬土危害的防治工作，采取有效措施，減少鹽漬土對工程的損害[3]。

3 鹽漬土損壞特征

鹽脹是硫酸鹽和亞硫酸鹽這類鹽漬土的典型損壞特征。隨著土壤水分的流失或周圍氣溫的下降，土壤中的一些鹽在凍融循環(huán)和蒸發(fā)的作用下，從融化區(qū)一直向凍結(jié)區(qū)轉(zhuǎn)移，從潮濕區(qū)向干燥區(qū)轉(zhuǎn)移，最后無水硫酸鈉（Na2SO4）析出為十水硫酸鈉（Na2SO4·10H2O）結(jié)晶后，體積不斷膨脹到原來的3倍及以上，促使路基路面發(fā)生拱起變形、開裂等。在高含鹽量和環(huán)境溫度升高的情況下，由于硫酸鹽脫水后體積會縮小，導(dǎo)致路基填筑物松軟，在降雨的作用下發(fā)生溶陷、滑塌，極易造成路肩、路基邊坡及沿線防護(hù)工程的損壞，進(jìn)而影響路基的承載能力和邊坡的穩(wěn)定[4]。

案例新疆地區(qū)所述的鹽漬土區(qū)域降雨量少，氣候干燥，蒸發(fā)量大，冬季寒冷，晝夜溫差大，因此，路基結(jié)構(gòu)內(nèi)部的溫度梯度很大，這為鹽漬土的鹽脹創(chuàng)造了良好的環(huán)境。路基鹽脹、路面拱脹變形通常是在冬天或春融的時間發(fā)生。另外，新疆鹽漬土地區(qū)中小橋涵的臺背、橋臺、搭板等部分，由于填充物的鹽脹，不時會導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生位移、錯臺、開裂及腐蝕等損壞現(xiàn)象，影響其耐久性。

3 質(zhì)量控制

3.1 原材料質(zhì)量

3.1.1 料場

新疆鹽漬土含鹽性質(zhì)變化較大，對于填方路基，要選取合適料場，首先應(yīng)判斷料場是否可以使用。

在要選定的料場平面內(nèi)呈等邊三角形布置探坑的位置，間距宜為100m或150m，用機(jī)械挖取需要深度的探坑，每層分別取有代表性的試樣進(jìn)行檢測，1m以內(nèi)分別按0～5cm、5～25cm、25～50cm、50～75cm、75～100cm等層次取樣，1m以下每0.5m為代表層次取樣，根據(jù)探坑易溶鹽試驗(yàn)報告判定料場是否可以使用。在合格區(qū)域內(nèi)用標(biāo)識牌進(jìn)行標(biāo)識，在確定的范圍內(nèi)取料，在取土過程中，應(yīng)派專人指揮。

3.1.2 填料

對運(yùn)至路基現(xiàn)場的填料，在施工前應(yīng)進(jìn)行隨機(jī)抽查，按路床范圍1組/500m3，路床以下1組/1000m3的最低抽查頻率進(jìn)行復(fù)測，對不滿足填料要求的應(yīng)立即清退出場。嚴(yán)格控制路基原材料的易溶鹽總含量，通過嚴(yán)格把控原材料質(zhì)量，將鹽漬土對路基質(zhì)量的影響程度降到最低。鹽漬土按鹽漬化程度分類如表1所示。

表1 鹽漬土按鹽漬化程度分類

3.2 施工工藝

3.2.1 反滲透脫鹽凈水

為了防止鹽漬土地區(qū)的含鹽用水影響路基施工，本工程采用反滲透脫鹽凈水的方法進(jìn)行脫鹽，并在施工現(xiàn)場設(shè)置了凈水生產(chǎn)處理車間。經(jīng)反滲透法處理后的水質(zhì)檢驗(yàn)（圖1）表明，該工藝能夠滿足飲用水的要求，從根本上解決了鹽漬土地區(qū)的建設(shè)和生活用水安全隱患，從而實(shí)現(xiàn)了防鹽、除鹽的目的。

圖1 反滲透脫鹽凈水處理前后檢測結(jié)果

3.2.2 “兩布一膜”隔斷層

“兩布一膜”復(fù)合式土工布在進(jìn)行施工時，應(yīng)保證下承層的平整、致密，以防止地基壓實(shí)時產(chǎn)生刺破損失。在鋪設(shè)時，按照路線的縱向方向，從外到內(nèi)，依據(jù)路基橫斷面的對應(yīng)寬度進(jìn)行鋪設(shè)。按路基縱向和橫向方向，接縫的搭接寬度不低于50cm，將復(fù)合土工布的低端接頭連接在下部，高邊的接頭連接在上部。“兩布一膜”鋪好后，要對其進(jìn)行全斷面的檢測，檢查是否存在損壞；對于局部損失部分，應(yīng)及時應(yīng)用復(fù)合土工布進(jìn)行加鋪和焊接。新疆地區(qū)風(fēng)力大，日照時間長，紫外線強(qiáng)，因此在路基填筑之前，要在“兩布一膜”接頭處使用細(xì)粒型非鹽填料（圖2），以防止“兩布一膜”長時間暴露在陽光下，并保證“兩布一膜”與下承層緊密結(jié)合，使整體保持完整、平整[5]。

圖2 接縫覆蓋保護(hù)措施

3.2.3 基底處理

提高路基施工質(zhì)量的關(guān)鍵之一是保證路基基底的穩(wěn)定性。工程進(jìn)場后，應(yīng)按1km為一個單元鹽漬土路段挖探坑取代表試樣，根據(jù)試驗(yàn)檢測資料的結(jié)果，鏟除一定深度范圍內(nèi)路基底不符合質(zhì)量要求的鹽漬土，依照規(guī)范一般情況下不少于30cm，地表的草根雜物應(yīng)嚴(yán)格清除干凈。對基底處于路床范圍內(nèi)的鹽漬土，應(yīng)換填為非鹽漬土。鏟除的鹽漬土應(yīng)做棄方處理，棄至指定棄土場或者距路基坡腳不小于100m的低洼處，防止水流浸漬后又回流到路基范圍。

3.2.4 路基壓實(shí)

研究表明，適當(dāng)提高路基壓實(shí)度，可以減緩鹽分的轉(zhuǎn)移，提高路基的穩(wěn)定，壓實(shí)度以重型擊實(shí)試驗(yàn)為準(zhǔn)。路基壓實(shí)宜按最佳含水量控制，在干旱地區(qū)要做好填料灑水處理，灑水要均勻，不得有片狀過濕或過干，填料過濕要做翻攤晾曬處理。路基應(yīng)分層填筑，控制分層厚度，松鋪厚度應(yīng)不大于30cm，在碾壓之前先將路基邊緣穩(wěn)壓兩次，再分別由兩邊向中間穩(wěn)壓一遍，然后遵循“先輕后重、先兩邊后中間、先靜壓后振壓”的原則按要求遍數(shù)碾壓，碾壓時重疊1/3輪寬碾壓，謹(jǐn)防碾壓不到邊的現(xiàn)象。

路基碾壓完畢后，應(yīng)及時檢測壓實(shí)層的壓實(shí)度，壓實(shí)度應(yīng)滿足設(shè)計或規(guī)范要求，對路基土的含水率進(jìn)行測試，確定其不超過最佳含水率的3%或低于2%。

3.2.5 隔斷層

鹽漬土有鹽分表聚性，在毛細(xì)水上升、蒸騰與溫度、氣壓梯度等作用下，使土體內(nèi)鹽分由下向上，由內(nèi)到外表層聚集。隔斷層可以防止鹽分隨水分進(jìn)入路基上部，設(shè)置隔斷層是避免道路翻漿、鹽脹等病害的有效措施。

隔斷層可選用復(fù)合土工布、塑料薄膜或礫石等材料。土工布或塑料薄膜可有效隔絕鹽分水分上升，在中、強(qiáng)鹽漬土地區(qū)或者填土高度小于1.8m的路基中，可鋪設(shè)復(fù)合土工布或者塑料薄膜，復(fù)合土工布或塑料薄膜應(yīng)高于邊溝水位，防止流水越過復(fù)合土工布向上遷移。復(fù)合土工布或薄膜搭接應(yīng)滿足規(guī)范要求，上、下應(yīng)設(shè)保護(hù)層，隔斷側(cè)破損，應(yīng)及時修補(bǔ)或在上層加鋪一層補(bǔ)強(qiáng)，隔斷層施工完成應(yīng)及時完成檢測，滿足規(guī)范要求。路基填筑高度大于1.8m或者水位較高，礫石取材方便，可選用礫石作為隔斷層，礫石隔斷層可有效隔斷土中毛細(xì)水上升，同時有利于上層水下滲，礫石隔斷層應(yīng)滿足壓實(shí)要求。

3.2.6 消脹槽及臺背處理

在鹽漬土中～強(qiáng)鹽漬土地段，距離橋頭100m、鹽漬土路基400m處，設(shè)置一條貫通底基層的2m寬的消脹槽。在曲線變坡處盡量設(shè)置消脹槽，開挖后采用ATB-25改性瀝青穩(wěn)定碎石分層填充，并采用熱熔膠進(jìn)行防水黏結(jié)。采用改性瀝青ATB-25填充消脹槽，可以充分發(fā)揮其骨架穩(wěn)定、抗變形、抗裂等優(yōu)良特性，有效地解決了路基的鹽脹和半剛性基層的溫縮裂縫問題。消脹槽的施工一般在下層施工前進(jìn)行，接頭不允許出現(xiàn)坍塌和跳車現(xiàn)象。

為防止鹽漬土路段橋涵臺背填料發(fā)生鹽脹、混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕等問題，鹽漬土路段的所有結(jié)構(gòu)材料均采用抗硫混凝土，混凝土基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)表面均涂有防銹涂料，臺背兩側(cè)過渡段用抗硫化水泥穩(wěn)定碎石逐級回填，并鋪設(shè)土工網(wǎng)進(jìn)行加固，以此來有效防止臺背的塌陷和鹽脹。

3.2.7 排水

盡管該項(xiàng)目沿線鹽漬土區(qū)域降水較少，但“鹽隨水動”“鹽隨水來、鹽隨水走”的運(yùn)移規(guī)律仍未改變，因此，路基的防滲與防護(hù)工程是不容忽視的。在鹽漬土路基地段，應(yīng)設(shè)邊溝或截水溝防止外部水流入路基范圍，同時路基范圍內(nèi)的流水應(yīng)及時排除。在路基施工過程中應(yīng)設(shè)置路拱橫坡，確保施工中雨水及時排出。為了防止雨水沖刷及鹽分對路基造成損害，可在土路肩內(nèi)側(cè)邊緣設(shè)置攔水帶和急流槽排除路面水，防止路面會水對邊坡的沖蝕。如果路基途徑山前洪積扇和戈壁灘，應(yīng)按地勢在路基的迎水側(cè)設(shè)置攔水砂壩，在兩邊分別設(shè)置排水槽。填方路段路表和路肩則通過散排排水，在開挖段的兩邊各設(shè)一條排水槽。為了提高填方鹽漬土路基的邊坡穩(wěn)定性和抗沖蝕性能，在邊坡高度H＜3.0m時，采取1∶3的緩坡加夯碎石護(hù)坡；邊坡高度H≥3.0m時，采用C25混凝土預(yù)制拱架，拱圈內(nèi)夯擊10cm的碎礫石進(jìn)行保護(hù)。

4 結(jié)語

綜上所述，由于鹽漬土地區(qū)路基施工是一項(xiàng)特殊的工程項(xiàng)目，必須嚴(yán)格依據(jù)圖紙進(jìn)行施工，把握好填料的攤鋪厚度、含水量，碾壓的壓實(shí)度，做好基底清理和試驗(yàn)檢測等工作，按設(shè)計要求進(jìn)行隔斷層的施工，確保路基施工的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)都能夠滿足設(shè)計要求，確保路基具有一定的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。在鹽漬土地區(qū)的公路施工中，還要嚴(yán)格控制原材料質(zhì)量，防止不合格填料使用在路基中，優(yōu)化施工工藝，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，提高工程質(zhì)量與技術(shù)水平。