盐岩路基工程应用调查与评价

李国华，陈浩宇，宋 亮，问鹏辉，王朝辉

(1.新疆维吾尔自治区公路管理局，新疆 乌鲁木齐 830000；2.长安大学 公路学院，陕西 西安 710064；3.新疆维吾尔自治区交通规划勘察设计研究院，新疆 乌鲁木齐 830006)

0 引 言

盐岩是中国新疆、青海、西藏等地区存在的一类特殊性质土，具有密实性好、强度高、板结性强、易溶等特征。由于盐湖地区盐岩分布广泛且传统筑路材料缺乏，当地在进行公路及铁路工程修筑时尝试采用盐岩作为筑路材料，盐岩作为填料不仅可以实现地方资源的合理利用，还能降低成本，一定程度上保障了区域通行要求，目前在盐岩地区进行公路建设的整体水平仍有待提高。

早在1956年，中国采用盐岩作为路基填料修筑了“万丈盐桥”，目前主要在察尔汗及罗布泊等地区将盐岩作为筑路材料进行公路及铁路工程修筑。但由于盐岩材料的特殊性，使得修筑工程在运营过程中出现盐溶、松胀等多种隐形病害，严重影响工程稳定性。自20世纪70～80年代开始，研究者们针对盐岩材料的工程性质及路用性能进行了系列研究。肖军华等[1]研究了察尔汗盐岩路基填料的压实特性、抗压强度及其在循环荷载下的变形。张波等[2-3]采用数值分析方法分析了含单个及两个孔洞的盐岩路基稳定性，确定了不同孔洞埋深的临界荷载。张敦福等[4]根据三维无网格Galerkin方法研究了无限大立方体中球形孔洞应力集中问题，模拟了含球形孔洞盐岩路基稳定性问题。综上可知，研究者们在盐岩路用性能提升及稳定性保障等方面已取得一定进展，然而在实际工程中部分盐岩路段仍存在较为严重的溶蚀及沉陷等病害。例如：2006年改建的国道G215线在运营过程中混凝土护肩下路基边坡溶蚀严重；察格高速公路G215线盐湖段部分位置路基在使用过程中出现砾石土次生盐渍化病害；近几年G3011线YK562+300～YK595+100段有部分位置路基出现较严重的沉陷。由上述工程实例可知，目前盐岩路基稳定性技术在实际工程中应用效果一般，针对不同工程采用的损坏处治技术研究还不够系统，需要进一步明确盐岩路基常见损坏类型及相应处治技术，从而提升盐岩地区公路的使用品质。

基于此，本文系统梳理公路及铁路盐岩路基结构型式，综合评价不同实体工程盐岩路基稳定性技术及其适用性，明确盐岩路基常见损坏及相应处治技术，以期为盐岩地区公路使用品质提升及其改造升级提供借鉴。

1 盐岩路基实体工程应用调查

目前，国内盐岩路基实体工程主要集中于察尔汗盐湖区及罗布泊地区。为明确盐岩填筑公路及铁路使用现状，全面调查中国盐岩地区已建成公路及铁路实体工程应用状况，系统梳理公路及铁路盐岩路基结构型式。

1.1 公路盐岩路基实体工程应用调查

全面调查国内公路盐岩路基实体工程[5-11]，系统梳理公路盐岩路基结构型式，如表1所示。

表1 公路盐岩路基的结构型式

根据表1可知，目前中国主要在察尔汗盐湖地区及罗布泊地区进行了高速公路修筑，其余地区主要是针对原有道路的大中修及改建。其中采用盐岩路基的路段主要包括国道215线、哈罗公路、罗若公路及涩北气田专用公路等部分路段。除涩北气田专用公路外，其余工程在建设中多采用碾压整平、挤密桩及灌注桩等技术提升路基承载力，从而保障盐岩路基的稳定性；而高速公路多采用挖除换填的方式对路基进行处治，如察格高速公路K585+000～K664+769.064段路基采用砾类土换填，G3011线右幅YK562+300～YK595+100段采用盐桥地基和砂砾路基填料等方式对路基进行处治。不同工程的基层结构厚度差异较大，现有路基工程中原地基盐分含量较高时采用的结构层一般较厚；如果公路等级高，原地面处理工艺及路面结构形式复杂，在后期进行改扩建时一般会增加隔断层以减少水对道路结构的影响。

1.2 铁路盐岩路基实体工程应用调查

全面调查国内铁路盐岩路基实体工程[12-25]，系统梳理铁路工程采用的地基处理方案、填料类型及隔断层，如表2所示。

表2 铁路盐岩路基结构型式

由表2可知：盐岩地区工程地质情况较为复杂，一般地层越向下含盐量越低；部分工程地下水位较高，其矿化程度也相对较高，盐岩晶间卤水与地下水相互补给。因此，地下承压水位较高路段应做好防治措施，以防止发生因地下水向上迁移而引起晶间卤水矿化度降低的问题；另外越向湖心区盐岩结构层厚度越大，稳定性越好，而盐湖边缘地区盐壳厚度较薄，盐岩地基潜在病害类型较多。根据不同工程地基处理方案可知，铁路工程在填筑路基前均会对原地面进行处理，主要措施包括：清除表层盐壳并用卵石等回填溶洞；挖除一定厚度盐岩并换填片石，然后填砾石土至原地面高程；基底不换填，破碎原地面盐壳并洒卤水进行压实；采取冲击碾压、重型碾压及重锤夯实等措施处理表层盐壳。不同措施本质上都是提升原地面承载力，减少原地面结构中的隐形病害。根据填料选用情况可知，路基填料主要包括盐岩、换填砂砾石、AB组填料等。同时现有工程多采用隔断层措施减少水盐迁移，进行隔断层选择时主要结合地质水文状况及经济性等因素综合考虑，在布设复合土工布时对土工布的强度有明确技术要求，同时土工布上下均做砂保护层，厚度为5～10 cm，以减少施工对复合土工布的破坏。

2 盐岩路基稳定性技术及适用性评价

由于对盐岩路基病害进行处治时存在工程量大、难度高等特点，因此在进行工程新建及改建时应合理规划盐岩路基稳定性技术，以减少路段投入运营后的维护及病害处治费用。全面梳理盐岩地区公路及铁路工程路基稳定性技术，对比分析不同技术的适用性，为提高盐岩路基稳定性提供参考。

2.1 公路盐岩路基稳定技术及适用性评价

全面梳理盐岩地区公路工程建设中采取的稳定技术并对其适用性进行评价[26]，如表3所示。

由表3可知，目前盐岩地区公路工程中采用的稳定技术主要包括隔断层、护坡道、排碱沟/排水系统、洒卤水养护、换填法、挤密桩/灌注桩、砾石联结层等，其中隔断层、护坡道、排水系统及换填法是进行工程建设时应用较为广泛的路基稳定技术。不同技术主要是从提升路基承载力、减少水害或盐害等方面对路基进行处治，一般在进行病害防治时同时选用多种技术措施；并且在采用稳定技术进行处治时，应根据不同工程所在地理位置、水文地质条件、附近填料情况、工程造价及道路等级等选用适宜的技术措施。

表3 公路盐岩路基稳定性技术特征及适用性

2.2 铁路盐岩路基稳定技术及适用性评价

全面梳理盐岩地区铁路工程建设中采取的稳定性技术并对其适用性进行评价[27]，如表4所示。

由表4可知，目前铁路盐岩路基采用的路基稳定技术类型较多，其中隔断层法、提高路基法及清表换填法为铁路工程最常见的路基稳定技术。不同技术主要从盐分消除、水分阻断和消除、基底结构加固等方面提升路基稳定性。盐分消除法包括提高路基法、永久排碱沟、砾石防护层等；水分阻断及消除法包括隔断层、提高路基法、自流排水井、边坡防护加固层、侧向隔水板、集水槽、高强土工格栅隔断等；基底结构加固采用冲击碾压、重型碾压、重锤夯实等方法提升填料压实度。路基稳定技术在选用时应结合工程等级、潜在病害类型及造价等因素进行综合考虑，如优质填料易得时可采用换填法，降水丰富地区应做好隔水、排水措施。目前铁路路基稳定技术类型较多，部分方法是基于铁路独特结构而选用的，如集水槽法，而多数用于铁路工程中的稳定技术可尝试用于公路工程，在选用时应结合工程特性选择合适的技术措施组合方式，使得在保证路基整体结构长期稳定性的同时合理控制工程造价。

3 盐岩路基常见损坏及处治技术

梳理总结中国盐岩地区盐岩路基常见损坏及相应处治技术，如表5所示。

根据表5可知，盐岩路基常见损坏形式主要为冻胀翻浆、溶蚀、路基塌陷、边坡侵蚀、车辙及表面网裂等。因此，现阶段中国盐岩路基采取的损坏处治技术，主要针对损坏成因从减弱地下水迁移、地表水下渗、盐分迁移、温度变化及提升承载力等方面进行考虑。其中，减少地下水影响的措施包括提高路基、隔断层等；提升承载力采取的措施包括换填法、灰土挤密桩、提高压实度及洒卤水碾压等；降低温度影响主要通过增设边坡实现；减少地表水影响的主要措施包括增设边坡、铺设塑料排水板及排碱沟等。在进行损坏处治时多采取注浆法、换填法等措施。经处治后路基整体稳定性良好，但仍有少部分路段在使用一段时间后存在溶陷、溶蚀、盐胀及腐蚀等病害。

表5 盐岩路基常见损坏及处治技术

4 结 语

本文基于国内已有盐岩路基实体工程应用状况，系统梳理公路及铁路盐岩路基结构型式，综合评价公路与铁路盐岩路基稳定技术及适用性，明确盐岩路基常见损坏类型及相应处治技术，以期为盐岩地区公路改造升级及性能提升提供参考。当前将盐岩用于公路及铁路填筑工程已获得了一定工程经验，在盐岩路用性能提升及稳定性保障等方面已取得一定进展。值得注意的是，目前高等级公路多采用挖除换填或复合地基处理的方式，并且仍有部分工程在进行处治后出现较为严重的病害，因此未来还需在以下方面进行更深入的研究与探索。

(1)盐岩作为一种特殊的路基填料，在进行路用性能及路基稳定性研究时应充分考虑盐岩自身的盐胀性及溶陷性等特殊性质，逐步完善适用于盐岩的力学理论体系。

(2)由于部分工程在建设过程中采用的路基稳定技术处治效果不佳，并且经损坏处治后仍存在一定隐形病害，因此需对不同技术措施的组合方式及适用性展开进一步研究。