盐渍土地区路基病害及设计与施工中关键问题的控制

1浅谈盐渍土地区路基病害及设计与施工中关键问题的控制新疆地处内陆地区，气候干旱少雨，盐渍土分布范围较广，约占全区总面积的9.5%。由于盐渍土本身具有的特性常导致路基发生盐胀、溶陷等严重病害。为确保工程质量，应认真做好设计前调查研究工作，加强设计与施工中关键问题的控制，将盐渍土对路基的危害降至最低。一、盐渍土成因及分布特性在雨季，含盐地层风化的成土母质通过山间沟谷洪流把盐份带到地势较低的山前冲积扇区或盆地，使地面水与地下水含盐量逐渐升高。而新疆气候干旱少雨，夏季炎热，蒸发量大于降水量，土中可溶性盐经过毛细作用与蒸发作用上长积聚于地面表层，而在自然条件下，淋溶与脱盐过程十分微弱，导致土壤普遍积盐，从而形成盐渍土。盐渍土具有平面分布的不连续、不均匀性和垂向分布的表聚性。在平面上盐份主要聚集在沟谷洪流附近的谷顶上，在垂向上盐份主要聚集在地表下3m以内，局部可深达4m以上，且随深度增加含盐量减小。同时盐渍土含量受季节影响很大，旱季盐分向地表大量积聚，表层含量增高，雨季盐分被水淋溶下渗，含盐量下降。二、盐渍土对路基的造成的病害及原因：盐渍土作为路基填料或作为路基基底而不做任何处理，都将对路基产生不同程度的病害，根据含盐性质的不同，盐渍土对路基的危害可分为盐胀、溶陷、加剧路基冻胀与翻浆三种情况。（一）、盐胀性：盐胀主要产生于硫酸盐渍土地区，硫酸盐溶解度受温度影响较大，当温度2升高时，溶解度下降，晶体脱水变成粉末，体积变小，致使土体结构破坏后呈松软潮湿状态，地基强度降低。当温度降低时，硫酸盐吸水结晶，体积增大，促使土体膨胀。由于土体地温随气温升降而反复变化，硫酸盐反复产生胀缩，致使公路路基路面变形破坏。（二）溶陷性无论氯盐、硫酸盐渍土，均可产生溶陷，尤以氯盐渍土最为明显，由于氯盐渍土具有较强的吸湿性，随着土体浸水，与土颗粒胶结共同起骨架作用的盐晶溶解，土中盐份充填的空隙在荷载作用下失稳压密，造成路基溶陷下沉。溶陷性一般与含盐量、厚度及浸水程度有关，浸水量越大、厚度越大、含盐量越大，下沉量也越大。若没有浸水这一前提条件，尽管含盐量很大，也不会产生溶陷变形。（三）加剧冻胀与翻浆在反复冻融地区，当气温降低时，土基发生冻胀的同时，由于硫酸盐吸水结晶，体积增大，促使土体膨胀，造成路面局部隆起；春融时期，当气温升高时，硫酸盐又脱水，体积变小，致使土体疏松、潮湿，导致土体承载力下降且含水量增大加剧了翻浆现象的发生。这种病害本质上与盐胀性是一致的。三、盐渍土地区路基设计与施工中应控制的关键问题（一）、确定合理的路基填筑高度：盐渍土地区公路路基应以填方路堤为主，其高度应结合当地气候特征、水文地质、土质盐渍化程度、地下水毛细作用高度、盐胀深度以及公路等级等因素综合确定。不设隔断层时其最小高度应满足下表规定：盐渍土地区路基最小高度（表一）土质类别高出地面（m）高出地下水位或地表长期积水位（m）3弱、中盐渍土强、过盐渍土弱、中盐渍土强、过盐渍土砾类土0.4～0.60.6～1.01.0～1.21.1～1.3砂类土0.6～1.01.0～1.31.3～1.71.4～1.8粘性土1.0～1.31.3～1.61.8～2.32.0～2.5粉性土1.3～1.51.5～1.82.1～2.62.3～2.8为减少盐胀病害对路基的影响，路基高度不宜过高，路基高时相对临空面增大，路基土体受外界气温影响加剧，因而易于产生盐胀病害，从这一意义上来讲，路基高度不宜过高，以足以保证路基路床部分土体处于干燥或中湿的稳定状态即可。为此，通常设置隔断层来降低路基高度，当设置隔断层时路基高度不受上表限制。（二）、路基处置：基底换填、设置隔断层是防止水分和盐分进入路基上层、防止路基病害发生的有效手段，因此其设计与施工质量的好坏直接影响到路基质量。路基换填材料宜选用砾类土或砂。换填料要保证路床土质透水性良好，盐渍化程度应不超过规范规定。换填厚度二、三级公路一般不小于80㎝，高速公路、一级公路一般不小于100㎝，并宜结合隔断层措施综合治理。隔断层设在路堤内一定深度，以隔断水分和盐分进入路基上层。隔断层材料可选用土工布（不透水隔断层）、风积沙或砾石（透水隔断层）等，虽然透水隔断层能在一定程度上隔离毛细水进入路堤土体,但却不能防止强烈蒸发所产生的气态水携盐上升,而易于积聚于路面下遇水作用而造成破坏,因此对高级路面而言，一般采用不透水隔断层（土工布）。隔断层宜设置在路床顶以下80～150cm处(高速公路、一级公路取高值)，同时应满足冻深要求，高出边沟流水位，并尽可能考虑设在产生盐胀深度以下。当采用土工布作隔断层时，宜在隔断层上、下分别铺一层8～15cm厚的砂或细粒土作保护层，防止不透水材料被顶破而失去隔水作用，禁止用粉（粘）质土作保护层。4（三）、重视路基排水工作：盐渍土地区必须十分重视路基排水设计，应分别情况，因地制宜地做好边沟、排水沟、截水沟、取土坑设计，公路纵横排水系统应与当地农灌排水和自然水道综合规划，使路基排水畅通。隔断水与路基土体之间发生作用，使路基土体始终处于干燥或中湿状态。施工中应合理地布置好排水系统不应使路基及附近有积水现象，路基填料及时摊铺、碾压，每层均确保不小于2%的路拱横坡，使施工中雨水能及时顺利排出。（四）、盐渍土地区路肩防护措施由盐渍土的工程特性可知，由于盐渍土的路肩受水浸时，易使路肩和边坡部分松散软化，加之一些人为、自然因素破坏，日积月累，路肩的损害不容忽视，因此盐渍土地区宜对路肩及坡面采取防护或加宽路基措施进行防护。四、结束语：为确保工程质量，加强施工过程中试验检测、保证路基填料盐含量符合规范要求是必须的，同时应适当提高压实标准。对砾类土而言压实时含水量宜稍低于最佳含水量，同时避免提浆压实，有学者建议对盐渍土地区砾类土填料压实时宜采用加大压实功的做法，而尽量少洒水或不洒水，避免由于水的作用导致盐份积聚，这一建议是否可行有待于实践中检验。