盐渍土对公路危害的浅析及处理措施

盐渍土对公路危害的浅析及处理措施摘要：对公路的路基路面进行养护是为了保持路况的完好，延长道路的使用寿命，是为经济建设提供保障的基本条件。

本文阐述了盐性及盐渍程度、土的颗粒组成及细粒特性、水文地质和气候条件。

通过盐渍土对路基路面、混凝土结构物的危害现场调查，综合施工经验，提出了对盐渍土进行处理的措施。

关键词：盐渍土、危害、防治措施
一、前言
近几年，我国道路建设步伐在不断的加快，各种路面病害情况也在不断出现，其中对盐渍土使得公路路基路面出现危害问题必须加以重视。

盐渍土是指含盐量超过一定数量的土。

盐渍土是土层盐渍化工程的产物，在公路工程中，主要是指地表土层1米厚度内，易溶盐含量平均大于或等于0.3%的含盐土层。

盐渍土属特殊土类，因为它具有一般土所没有的特点，不能按一般土来对待。

因此，只有不断分析盐渍土对公路路基路面危害的处理方法，才能保证道路的质量。

二、盐渍土的主要特点
1、盐渍土的三相组成与一般土不同，常规土体的三相组成是由气相--空气、液相--水、固相--土颗粒所构成。

但是，盐渍土的三相组成由气相--空气、液相--溶液、固相--土与盐结晶的混合体所构成。

液相中含有盐溶液，固相中含有结晶盐，尤其是易溶的结晶盐。

也就是说，盐渍土的液相与固相会因外界条件变化而相互转化。

2、盐渍土中的盐遇水溶解后，土的物理和力学性质指标均会发生变化，其强度指标明显降低。

3、盐渍土中的盐浸水后，因盐溶解盐渍土中的水携盐上聚，使路基次生盐渍化，造成路基溶陷与潜蚀、路面翻浆、盐胀、溶陷及路面不规则变形、沥青面层起皮、脱落、网裂和坑洼等问题。

4、盐渍土中的岩溶液会导致建筑物和地下设施的材料腐蚀。

腐蚀程度取决于材料的性质和状态以及盐溶液的浓度等。

三、公路路基病害的类型及其危害
含有不同盐类的盐渍土具有不同的工程特性。

盐渍土根据含盐的溶解度不同可分为：易溶盐盐渍土、中溶盐盐渍土和难溶盐盐渍土。

我国的盐渍土绝大部分属易溶盐盐渍土，部分地区分布有中溶盐盐渍土。

难溶盐的盐类基本不溶于水，对工程影响很小。

盐渍土地区公路路基危害主要有以下几种类型：
1、氯盐渍土。

氯盐渍土中氯盐有较强的吸湿性与保湿性，易溶解，使土的最佳含水量降低，引起路基强度降低及不稳定。

当含盐量多时，会造成湿陷、坍陷等病害。

用氯盐渍土填筑的路堤易吸水软化，降低路堤土体强度。

2、硫酸盐渍土。

硫酸盐渍土的主要盐质为硫酸钠，其溶解度随温度而变化，在温度为32.4℃时溶解度达到峰值。

Na2SO4低温下溶解度低，产生吸水结晶，体积膨胀，其结晶体所需要的水分约为自身质量的1.27倍，结晶后的硫酸钠的体积为无水硫酸钠的3.1倍。

硫酸钠在温度变时，时而吸水结晶体积膨胀，时而脱水体积缩小，如此反复胀缩，破坏了土的结构改变了土的密度。

如用硫酸盐体积分数超过2%的盐渍土填筑路堤，由于温差的影响路堤土体中的硫酸盐体积反复变化，导致路堤土体结构遭到破坏，影响路堤稳定。

其危害主要有：土壤盐分体积的变化会使路基表面疏松，边坡呈蜂窝状；会导致路肩疏松，且盐土粉末容易被风吹蚀；土壤中硫酸盐含量过高时会造成路面鼓包、破裂。

3、碳酸盐渍土。

碳酸盐渍土具有强碱性反应，又称碱性盐渍土或简称碱土，也有一定的膨胀性，塑性和黏附性较大，遇水后引起土体膨胀导致路面泥泞不堪。

四、盐渍土的主要病害
1、溶陷
盐渍土对公路有很多方面的病害，溶陷是其中的一种。

发生这种病害的原因是因为道路盐渍土路基或者结构层在淡水的作用下，盐分出现溶解的情况，并且被水分带走了，从而就导致了土体强度的丧失。

同时在荷载或者自重的作用下，盐渍土路基或者结构层就出现了严重的出现沉陷、孔洞等破坏，并且被逐渐放映到路面层，甚至有一些盐渍土地区的路面由于湿陷而出现了溶洞的现象，从而就给车辆的通行带来了很大的安全隐患。

2、盐胀
盐胀是指含有丰富的硫酸盐的盐渍土，在温度降低的时候硫酸盐可以吸收水结晶、并且使体积变大，从而就促使土体出现了膨胀的现象；在温度升高的时候，硫酸盐会出现脱水的情况，这样就促使体积变小，由于这个过程是反复作用的，从而就使得土体结构遭到破坏，导致土体疏松。

此外，由于盐胀会随着温度变化而体积发生变化，这样就使得地表出现了松胀的可能或者公路路基路面出现了局部不平、鼓起开裂的情况。

3、腐蚀
腐蚀主要是由于盐渍土中所含容易溶盐与工程中所使用的金属材料、非金属制成品发生化学反应，就导致了这些材料或者制成品的性能发生恶化，从而使得最道路出现了破坏的情况。

这样的病害在道路工程中最常见的就是钢筋锈蚀、混凝土或者粘土制成品粉化开裂等。

四、盐渍土公路路基病害的防治措施
硫酸盐渍土路基的处理应针对土基的盐渍化程度、当地工程地质、水文地质、地形和筑路材料等条件。

目前，我国高速公路上常用的软基处理方法主要有:换土垫层法、强夯法、土工聚合物加筋法、碎石桩法等，本节主要介绍这几种常用地基处理方法的加固机理并分析其加固效果和适用范围，进行经济技术比较。

1、换土垫层法
当软弱地基的承载力和变形满足不了设计要求而且软弱层的厚度不是很大时，将基础底面下处理范围内的软弱土层部分或全部挖去，然后分层换填强度较大的砂（碎石、素土、灰土、高炉千渣、粉煤灰）或其它性能稳定、无侵蚀性的材料，并压（夯、振）实至要求的密实度为止，这种地基处理方法称为换土垫层法。

按回填不同材料形成的垫层，命名为该种材料的垫层，如砂垫层、碎石垫层、素土垫层、干渣垫层和粉煤灰垫层。

⑴、加固机理
换土垫层法的加固机理是根据土中附加应力分布规律，让垫层承受上部较大的应力，软弱层承担较小的应力，以满足设计对地基的要求。

垫层的作用有以下几个方面:
①、提高持力层的承载力
通过扩散作用使传递到垫层下软弱层的应力减小。

②、减少沉降量
一般地基浅层部分的沉降量在总沉降量中所占的比例是比较大的，如以密实砂或其它填筑材料代替上部软弱土层，就可以减少这部分的沉降量。

同时，由于砂垫层或其它垫层对应力的扩散作用。

使作用在下卧层土的压力较小，也会相应减少下卧层土的沉降量.
③、加速软弱土层的排水固结
不透水基础直接与软弱土层相接触时，在荷载的作用下，软弱土地基中的水被迫绕基础两侧排出，因而使基底下的软弱土不宜固结，形成较大的孔隙压力，此外还可能导致由于地基强度降低而产生塑性破坏的危险。

而砂垫层和碎石垫层等垫层材料的透水性大，软弱土层受压后，垫层可作为良好的排水面，使基础下面的孔隙水压力迅速消散，加速垫层下软弱土层的固结和提高其强度，避免地基土塑性破坏。

④、防止冻胀
因为粗颗粒的垫层材料孔隙大，不宜产生毛细管现象，因此可以防止寒冷地区土中的冰所造成的冻胀。

⑤、消除膨胀土的胀缩作用。

对膨胀土地基而言，垫层主要可以消除膨胀土的胀缩作用。

⑵、加固效果和适用范围
换土垫层法的优点是:无需特殊的机械设备、施工工艺简单，容易控制，其质量检验可随施工分层进行，既能缩短工期，又能降低造价，对局部地基处理效果尤为明显。

它还是一种能适应地基土性质的地基处理方法，因为垫层和地基均为散体材料，在施工中可以人为地把两者合为一体，使垫层成为地基土的一部分，可以有效调整地基土的沉降曲线。

该方法主要适用于淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、杂填土地基以及暗沟、暗塘等的浅层处理，其处理深度通常控制在3m以内，但也不宜小于0.5m.
2、强夯法
强夯法是20世纪60年代末首先在法国发展起来的，国外又称之为动力固结法。

一般是通过8～30t的重锤采用8～20m的落距，对地基施加强大的冲击能，在地基
中形成冲击波和动应力，通过压密和振密来加固地基土，达到提高强度、降低压缩性、改善砂土的抗液化条件、消除湿陷性的目的。

经过30年的发展，强夯法已广泛用于工业与民用建筑、仓库、油罐、公路、铁路、飞机场跑道及码头的地基处理中。

⑴、加固机理
强夯法虽然在实践中己被证实是一种较好的地基处理方法，但到目前为止，还没有一套成熟的理论和设计计算方法。

目前较为普遍的看法是:经强夯后，强度提高分为四个阶段:
①、夯击能量转化，同时伴有强制压缩或振密(包括气体的排出、孔隙水压力上升).
②、土体液化或土体结构破坏(表现为土体强度降低或抗剪强度丧失)。

③、排水固结压密(表现为渗透性能改变、土体裂隙发展、土体强度提高)。

④、触变回复并伴随固结压密(包括部分自由水又变成薄膜水，土的强度继续提高)。

其中第一阶段是瞬时发生的，第四阶段是强夯终止后很长时间才能达到的，中间两个阶段则介于上述两者之间。

⑵、加固效果和适用范围
强夯的加固效果主要有:
①、可提高地基承载力，经强夯加固处理后，地基承载力通常可提高1-5倍。

②、可加固深层地基，有效加固深度一般为5-10m,高能量强夯法加固深度可超过10m。

③、饱和疏松粉细砂经强夯后可以消除液化。

④、强夯可消除湿陷性黄土的湿陷性。

⑤、强夯可以减少地基沉降量并可解除不均匀沉降的危害.
实践证明，强夯法用于碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基一般均能取得较好的处理效果。

对于饱和度较高的粘性土则处理效果通常不显著，尤其是对于淤泥和淤泥质土地基，需经试验证明施工有效时方可使用。

但近年来，对高饱和度的粉土与粘性土等地基，发展了强夯置换法，利用夯击能将碎石、矿渣等材料强力挤入地基，在地基中形成碎石墩，并与墩间土
形成复合地基，提高地基承载力和减小沉降，可以取得较好效果。

在以砂性土为主的填海路基地段的路基处理，由于常有未勘探充分的软土夹层，可以考虑采用强夯法结合排水固结来进行。

总的来说，强夯法具有设备简单、工艺方便、应用范围广、加固效果好、使用经济等优点，但同时也有下列缺点:
①、设备移动不方便，特别是带门架的起重设备搬迁、就位需花费较多时间。

②、强夯施工过程中应该特别注意安全措施，注意吊车、夯锤附近人员的安全。

③、试验检测时间长，开工前的试验段试夯工作一般需要2个月，有的达4个月方能测定出参数指导大面积施工，施工结束后应间隔一定时间，待孔隙水压力全部消散后方能对地基加固质量进行检验。

④、由于强夯对地面进行冲击，对周围建筑有一定的影响，此外施工时噪声和振动较大，因而不宜在人口密集的城市内使用。

排水固结法就是对天然地基或先在地基中设置砂井等竖向排水体后，利用建筑物本身重量分级逐渐加载，或是在建筑物建造以前在场地先行加载预压，以加速土体中的孔隙水的排出，从而使土基逐渐固结、沉降并使强度逐步提高的方法。

3、碎(砂)石桩
碎石桩和砂桩总称为碎(砂)石桩，是指用振动、冲击或水冲等方式在软弱地基中成孔后，再将碎石或砂挤压入已成的孔中，形成大直径的碎(砂)石所构成的密实桩体。

碎石桩复合地基自1977年在我国首次应用以来已取得了很大成绩，积累了很多许多工程经验。

⑴、加固机理
从作用机理上来说，碎(砂)石桩法属于复合地基加固法，它除了提高地基承载力，减少地基的沉降量外，还可用来提高土体的抗剪强度，增强土体的抗滑稳定性。

不论对疏松砂性土还是软弱粘性土，碎石桩的加固有挤密、置换、排水、垫层和加筋五种作用。

a.对松散砂土加固机理
碎石桩和砂桩挤密法加固砂性土地基的主要目的是提高地基土承载力、减少变形和增强抗液化性。

碎石桩和砂桩加固砂土抗液化的机理主要有以下三方面作用。

①、挤密作用
不论是沉管法、干振法还是振冲挤密法，在施工过程中都会对周围砂层产生很大的横向挤压力，砂和粗骨料被挤向桩管周围的土中，有效挤密范围可达3-4倍桩直径.这种强制挤密使砂土的相对密实度增加，孔隙率降低，干密度和内摩擦角增大，土的物理力学性能改善，使地基承载力大幅度提高。

由于地基密度显著增加，相对密实度也相应提高，因此抗液化的性能得到改善。

②、排水减压作用
对砂土液化机理的研究的机理证明，当饱和松散砂土受到剪切循环荷载作用时，将发生体积的收缩和趋于密实，在砂土无排水条件时体积的快速收缩将导致超静孔隙水压力来不及消散而急剧上升。

当砂土中有效应力降低为零时便形成了完全液化.碎石桩加固砂土时，桩孔内充填碎石等反滤性好的粗颗粒时，在地基中形成渗透性能良好的人工竖向排水减压通道，可有效地消散和防止超孔隙水压力的增高和砂土产生液化，并可加快地基的排水固结。

③、砂基预振效应
美国H .B .Seed等人(1975)从试验得出，砂土液化特性除了与砂土的相对密实度有关外，还与其振动应变史有关，即要造成经过预振的试样发生液化，所需施加的压力要比未经预振的试样引起液化的应力大许多。

在振冲法施工时，振冲器以每分钟1450次的振动频
率和98m/s2的水平加速度以及90kN的激振力沉入土中，使填土料和地基土在挤密的同时获得强烈的预振，这对砂土增强抗液化能力是极为有利的。

b.对粘性土加固机理
对于粘性土地基(特别是饱和软土)，由于土的粘粒含量多，粒间结合力强，渗透性低，在振动力或挤压力的作用下土中水不宜排走，所以，碎(砂)石桩的作用不是使地基振密，而是一种换土置换，即以性能良好的碎石来替换不良地基土。

⑵、加固效果和适用范围
对于砂性土地基，振冲碎石桩法加固效果显著，地基承载力可提高50%- 200%，沉降变形很小，能够消除砂土地基的液化问题而且具有施工速度快、工程造价低、固结时间短、加固效果显著等许多优点，是目前砂土地基提高承载力，防止液化的最好方法。

尤其是采用75kW至150kF大功率振冲器加固砂基，其加固深度深，效
果更为明显，前景广阔。

对于软粘土地基，碎石桩与周围软粘土共同组成复合地基，大部分荷载将由碎石桩承担。

碎石桩受荷载后产生径向变形，并引起周围粘性土产生被动抗力。

如果软粘土的强度过低，不能使碎石桩得到所需的软粘土的径向支持力，那么就达不到加固的目的，因此天然地基抗剪强度的大小是形成复合地基的一个关键因素。

为了慎重起见，管干振碎石桩造价高约为强夯法的2倍，但可靠性好，因此主要适合构造物的地基处理。

有人提出，对严重液化地基、桥梁、桥头部位、通道、涵洞基础及两侧均应采用沉管干振碎石桩处理。

不过，由于沉管碎石桩施工时会对周围土层产生振动、挤密影响，其影响范围达5m，因此构筑物离开施工时的最小安全距离为5m。

4、设置隔断层
在路基内设置隔断层，防止水分和盐分进入路基上部。

⑴、土工布或薄膜隔断层
在中强盐渍土地区修建次高级路面以上的公路路基，宜采用土工布或塑料薄膜隔断措施，以防止路基水分与盐分的上升。

土工布或薄膜的隔断位置，宜设在路基边缘以下0.8-1.5m处，并高出边沟流水位20cm以上。

挖方路段应设在新铺路面垫层以下，至少30cm，并应对挖方路段边沟加大加深，确保隔断层高出边沟流水位。

⑵、碎（砾）石隔断层
在地下水位较高的强盐渍土地带，新建高速公路及一、二级公路路基宜采用此方法。

碎（砾）隔断石层厚度30-40cm，上下设反滤层。

碎（砾）石隔断层顶面位置，应在路肩边缘以下不小于80cm，同时底面应高出路边长期积水位或边沟流水面20cm以上，或并设双向外侧不小于1.5%的横坡。

隔断层碎（砾）石最大粒径为50cm，小于0.5mm的颗粒含量不大于5%。

反滤层以中、粗砂为宜，含泥量不大于3%，厚度10-15cm；或采用具有渗滤功能的土工织物。

五、结束语
总而言之，以上是盐渍土对路基路面危害处理方法的几点经验体会，希望对道路的管理带来一些可借鉴的地方，同时也愿和大家一道为推动路基路面养护事业向前发展贡献力量，在实际工程实践中取得理想的效果。

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