盐渍土路基道路工程病害处理方法研究

杨峰 李鹏华

(中交第三公路工程局有限公司 北京 100012)

土主要由固相、液相、气相三相组成，其中固相主要表现为固体颗粒，液相主要表现为液态水，气相主要表现为气态水。而盐渍土的组成与一般土的组成有着很大的差异，盐渍土中还包含含盐溶液、可溶性结晶盐等[1]。盐渍土类型从含盐种类来分可分为氯盐土、硫酸盐土、碳酸盐土三类。其中，在我国新疆等西部地区分布最多的是氯盐土，也是该项目施工过程中所需处理的主要盐渍土种类。由于氯盐土中存在大量的阳离子，氯盐渍土在雨水冲刷时，会吸收大量的水分，当水分吸收过多达到一定量值后会导致土壤松软，从而大大降低路基结构的稳固性。在高温干旱的条件下时，氯盐土中所含水分受热蒸发，土体颗粒间的黏聚性降低，土体变得干燥松散，容易出现裂缝，在荷载长期的作用下最终可能会导致路基结构破坏，产生严重的安全事故。

1 工程概况

某新疆铁路工程地处温带干旱大陆性气候区，其特点是气候干燥，旱季长、雨季短，降雨量少且集中，昼夜温差变化较大。春、秋季多风，夏季短促，冬季寒冷。铁路沿线局部地表分布盐渍土，多分布于河道、地形低洼等洪水易积聚地段，地表松软，可见白色盐霜，盐渍土全线累计分布长度为1.1 km/5段。结合过往工程经验可以发现盐渍土对道路工程的安全性与使用周期有很不利的影响，而盐渍土路基与普通土路基的施工工艺大致相同，所以必须对盐渍土路基的施工工艺进行一定的优化和处理，从而解决由盐渍土所带来的各种施工问题与后续的工程安全性与使用周期问题。

2 盐渍土路基常见病害种类

2.1 溶陷问题

由于在氯盐渍土中存在较多的阳离子导致其具有较大的吸水性，所以，在氯盐渍土地区，当氯盐土土体与水接触时，土体内的易溶氯盐会与水相溶，随着含水量的不断增大，土体中与水溶解的氯盐越来越多，这会导致土体的含盐量降低，土颗粒间的黏聚力降低，使土体原有的稳定结构被破坏，在土体受到大于路基承载力的荷载作用时，路面就会发生沉陷现象[2]，严重时会在路基结构中会产生洞隙，导致路基的承载能力下降，在工程投入使用时具有较大的安全风险。

2.2 翻浆问题

盐渍土的含盐量会随着盐渍土含水量的增大而减小，当盐渍土的含水量较大时，其含盐量会较小，土体黏性较低，路基的承载能力也随着降低，在长期荷载和自身重力的挤压作用下，路基结构内部的泥浆被排出路面，这些泥浆会使路面变得潮湿松软，在过往车辆通行时很容易造成交通事故[3]，如图1所示。由于氯盐渍土与硫酸盐土、碳酸盐土相比，氯盐土的吸水性更强，所以翻浆问题在氯盐渍土分布地区发生的可能性更大。

2.3 盐胀问题

盐胀现象大多发生在硫酸盐广泛分布的区域，随着温度的改变硫酸盐渍土体中的硫酸盐不断结晶溶解，当温度较低时，硫酸盐与水溶解并结晶，土体的含盐量降低，随着结晶盐体积的不断积聚，土体的体积也不断增大，当增大到一定程度时还会使路面变得隆起不再平整，而当温度升高时，形成的结晶盐又会溶解成盐溶液，从而使土体中出现孔隙，变得松软，路基的承载能力也会随之下降，如图2 所示。在受到荷载作用时，很容易出现安全性问题。

图2 土体盐胀现象

2.4 腐蚀问题

在盐渍土存在的区域，土体中存在的盐可能会腐蚀施工过程中所使用到的钢支撑等结构，在长期的腐蚀的作用下，被腐蚀的结构质量、稳定性等也会越来越低，当结构所受到的荷载超过其被腐蚀后的承载能力时，结构发生破坏，这可能会造成很严重的安全事故。

3 盐渍土路基病害处理与预防措施

3.1 对基底进行清理

造成盐渍土地区施工发生病害的可能性比一般地区可能性要大主要是由盐渍土中含盐量、含水量及土体物理性质所导致的，因此在施工前要优先采取有效的措施处理基底，先对基底的含水量、含盐量、物理力学指标等进行检测，如图3 所示。当基底表面有积水时，可以将土体中积水排出并将排水后的土体进行摊铺晾晒（厚度不得低于50 cm），直至含水量符合设计要求再回填[4]。当实际含水量大于土体液限时，应将原基底土体挖出1 m，再选取具有强渗水性的土进行回填。当实际含水量处塑、液限之间时，应在原基底表面下1 m 处用强渗水性的土铺设一层20 cm 的土层。对于含盐量超标的盐渍土应作弃土处理，放置到尽可能远离路基处。除此之外，还应该将基底表面的废弃物、花草根须等清理干净，最后对基底进行碾压，直至压实度符合规范要求。

图3 路基底部清理

3.2 选择新的换填土材料

盐渍土一般具有盐胀性、溶陷性、腐蚀性等特性[5]，这些特性都会对路基的结构稳定性造成一定的影响，且随着温度、湿度等的环境变化会导致路基出现翻浆、冻胀、溶陷等一系列问题，对于路基含盐量高、路床含水量大，但是路基压实度不能满足压实标准的路基土体，通常采用换填路基土体的方法来解决，从而大大降低土体的溶陷性，避免因盐渍土作用导致路基发生破坏现象。综合考虑经济、效益等各种因素，一般选取非盐土或弱盐土当填土材料，进行填筑前必须严格检测回填土体的含水量、易溶盐含量等指标，当指标不合格时应放弃使用，选取新的土体进行检测，直至各项指标合格予以采用[6]，如图4所示。在确定好填埋高度后进行填埋，并进行压实处理，填埋高度与压实度要符合相关规范。被置换出的盐渍土应放置到尽可能远离路基的地方，避免换填后的路基再次发生盐渍化。

图4 路基土体换填

3.3 对基底结构进行加固

对于非饱和的盐渍土，其土粒间空隙较大，呈现大孔隙结构或架空结构，土体较为松散，具有较小的密度、抗剪强度、含盐量等,这时就需要对其进行加固处理，可以采用强夯法、挤密桩法等来对其进行加固。强夯法对施工人员的专业素质要求不高，节约时间和施工成本，具有很强的适用性，可以在保障路基土体的均匀性与完整性的同时，使原土体结构得到改善，进而避免溶陷现象的发生，使其符合设计和使用的规范要求，如图5所示。强夯法通常与浸水预溶法一起使用更为有效。

图5 强夯法加固地基

3.4 对基底采取防水措施

当有水渗入盐渍土中时，盐渍土中的易溶盐与水溶解，容易导致溶陷现象的出现，并破坏路基的稳定性，因此采取措施有效地断水渗入路基是至关重要的，通常会采用提高路基高度和设置隔水层的办法。对于不含硫酸盐的盐渍土，且为弱盐渍土或中盐渍土时，若路基的排水进行得不够理想或者路基在长期处于潮湿环境下，可以将路基的整体建造高度提升到可以使路床以上的部分不再受到盐渍土发生不良作用的影响高度，降低路基中盐分和水分的含量，从而避免路堤发生冻胀等现象[7]。提升的最低高度应高于地下水位的最高水位、土体中毛细水上涨的最高位置及临界冻结位置三者中的最高处。在使用该处理方法时，要先将路基土体清理干净，将路基上部的杂草等清理干净，进行填埋工作时，要采用透水性好的非盐渍土根据相关规范进行分层填埋。但是在盐渍土路基施工中选用的透水性好的土进行填筑时，虽然可以阻止液态水四处流动，防止路基土体中的毛细水上升，但是当液态水在温度较高的情况下受热蒸发时，渗透性好的填料并不能阻止带有盐分的水蒸气上升，当随着水蒸气上升的盐分积累到一定量时，路面在有水浸入有可能导致路基软化，甚至发生翻浆、盐胀等现象。所以隔水层一般铺设在路堤的下部，这样可以阻止底部液态水在高温情况下受热蒸发变成水蒸气带着盐分上升，确保路基的结构稳定[8]。一般通常选用土工布来作为隔水层材料，为了防止隔水层受到损坏使其丧失它隔水效果，还可以在隔水层的上方下方各铺设一层以砂为主要材料的保护层，形成一个复合结构。该方法操作简单，既可节约成本，又可使施工质量易于掌控。

3.5 对基底结构采取除盐措施

通常用浸水预溶、用非盐渍土换填、化学药剂中和的办法进行处理。对于以砂、砾石为主要成分构成的厚度大、渗透性能好的盐渍土，其土体颗粒间空隙架构较大，紧密性不好，当有水渗透到土体中时，土体中的结晶盐就会溶解，从而渗透到更深的土层中，导致土层中的原有结构遭到改变，在土体的自重作用下被压实，地基的抗剪强度降低，进而有可能出现土体塌陷的现象[9]。因此，在进行施工前，可以采用浸水预溶的方法对土体进行处理，提前使路基的土盐胶架构发生变化，大大降低土体中盐分含量，提高盐渍土的物理力学性质，消除或减少地基因盐溶造成路面塌陷的可能，但这种方法需要大量的施工用水，因此还需考虑施工取水时是否方便，如图6 所示。采用非盐渍土进行换填的方法来解决可以大大降低土体的溶陷性，避免因盐渍土作用导致路基发生破坏现象。换填土一般采用非盐渍土，在换填前应对土体进行试验筛选，在确定好填埋高度后进行填埋，并进行压实处理，填埋高度与压实度要符合相关规范。

图6 浸水预溶法

3.6 对边坡采取防护措施

考虑到盐渍土自身具有的腐蚀性及未来雨水长期冲刷等因素，都有可能引起路基边坡变得松软丧失稳定性、路肩被腐蚀破坏，这些都会对路基的整体稳定性造成影响，大大提高了事故发生的可能性[10]。所以，必须采取相应的防护措施来预防这一情况的发生，一般选取绿色防护与工程防护为主要手段。绿色防护就是在路基边坡上栽种植被，利用这些植被根系与土体间的作用使边坡的稳定性得到提高。工程防护就是在边坡、路肩处铺设一层混凝土，以此来阻挡雨水对边坡、路肩的冲刷。

4 结语

铁路建设一直是我国至关重要的基础建设工程，在含有盐渍土的地区进行道路施工时，由于土体中含水量、含盐量以及土质的问题，可能发生的病害比普通地区要多得多，为了保障施工的安全性和稳定性，必须先对路基结合施工现场的实际情况进行有效处理，选择合格的填土材料与施工工艺，尽量规避在冬季施工，降低盐渍土的腐蚀性、盐胀性产生的影响，提高盐渍土路基的强度，延长竣工后道路工程的使用寿命。施工工作人员必须在工程施工中不断地总结经验，解决盐渍土路基施工中存在的问题，不断促进相关施工工艺的改良，以使我国道路工程的发展取得进一步的提高。