盐渍土路基处理与病害防治

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2016年9月下 第18期 总第246期
盐渍土对路基的危害很大,盐渍土路基的设计、施工、路基病害处置与防治显得尤为重要。

在我省的酒泉地区,广泛分布着盐渍土,经过多年施工与学习,总结了一些设计、施工经验。

但在施工过程中,由于地质水文变化、投资资金限制等原因,造成处理不彻底的现象仍然存在。

新建项目G215线柳园至敦煌公路维修改造工程,位于酒泉市瓜州县和敦煌市境内,路线起点位于柳园,与现有G215线起点一致,途径沙湾子、苦水井、西湖乡、碱泉子、转渠口,终点位于敦煌市,路线全长128.047公里,采用设计施工总承包模式建设与管理。

1 盐渍土的形成与新建项目盐渍土路基的分部情况
盐渍土对公路工程最直接的危害主要是浸水后的溶陷、含硫酸盐地基的盐胀和盐渍土地基对基础及其它地下设施的腐蚀等造成的病害。

项目位于甘肃盐渍大区,属于河西走廊-阿拉善沙漠碱化、戈壁氯盐-硫酸盐盐渍土片区边缘地带,主要受地层岩性、气候因素和水文条件控制。

由于地貌单元和地下水条件不同,路线附近形成了冲洪积盐渍土和湖沼积盐盐渍土两种不同成因的盐渍土,均属内陆盐渍土。

项目区地形地貌由地势较高的山前冲洪积扇戈壁逐步过渡到地势较低的冲洪积(湖积)平原,第四系地层由山前角砾逐渐变为细颗粒粉土和一般粘性土。

新建项目K25+000～K26+150、K28+500～K32+000、K39+200～K40+500、K42+200～K44+000段通过山前戈壁冲洪积倾斜平原,地势开阔,地形相对平坦,地层岩性以上更新砾砂或角砾为主,干燥,稍密～中密,最大粒径颗粒可见2-3cm,磨圆度和分选性均较差,细颗粒含量较多。

上游低中山区出露含盐地层在洪水冲刷携带下将盐分运移至山前洪积扇,逐渐积聚形成内陆洪积盐渍土,分布具有不均匀性及垂向表聚性,局部可见土层中夹杂薄层盐结晶透镜体,地表30～50cm内以(亚)氯盐渍土为主,下部以(亚)硫酸盐渍土为主,多为弱盐渍土,局部为中盐渍土,植被稀少,未见地下水出露,工程地质条件较复杂。

新建项目K67+300～K72+800、K75+000～K81+000、K83+000～K89+300、K99+000～K103+000、K111+500～K112+500段通过疏勒河和党河冲洪积平原及湖沼区,地形平坦,地势开阔,路基两侧生长红柳、骆驼草等耐碱植物,表层有盐分泛白结皮现象,下部为粉土、粉质粘土,稍湿～湿,局部夹粉细砂层,旧路路肩及路堤表面可见泛碱发白现象,地下水位较高,上游盐分被流水带来不断积聚后形成盐渍土,土体主要为(亚)氯盐渍土,以弱～中盐渍土为主,局部为强盐渍土,低洼处可见积水痕迹,调查期间未见地下水出露,工程地质条件较复杂。

新建项目K72+800～K75+000、K81+000～K83+000、K89+300～K99+000、K103+000～K109+000、K109+000～K111+500、K112+500～K115+000段通过疏勒河和党河冲洪积平原及湖沼区,地形平坦,地势开阔,路基两侧生长红柳、骆驼草等耐碱植物,表层有较严重盐分泛白结皮现象,局部路段地下水位出露,生长茂盛芦苇等水生植物,下部为粉土、粉质粘土,稍湿～湿,局部夹粉细砂层,路肩及路堤表面可见严重泛碱发白现象,局部路段毛细水上升强烈,毛细水上升最高处距路面仅30cm左右,路肩及路堤边坡松散软弱,可见深陷羊蹄、牛蹄印,地下水位较高,上游盐分被流水带来不断富集后形成盐渍土,土体主要为(亚)氯盐渍土,以中盐渍
土为主,局部可达强～过盐渍土,调查期间局部地下水出露,地下水位0.5～0.8m,工程地质条件较复杂。

2 盐渍土分类
盐渍土按含盐性质分类分为氯盐渍土、亚氯盐渍土、亚硫酸盐渍土、盐酸盐渍土、碳酸盐渍土。

盐渍土按盐渍化程度分类分为弱盐渍土、中盐渍土、强盐渍土、过盐渍土。

2.1 盐渍土识别
盐渍土除常规实验鉴别外,还可用以下简单方法识别:
(1)外观:在干燥季节或干燥地区,盐渍化表面可见一层白霜(盐霜)。

含有稀释性的氯化物盐渍土,在非干燥季节比无盐土更显潮湿,且色暗。

在潮湿季节,比非盐渍土更显湿软。

且更易黏附在手指上。

在地下水位较高且接近地表时,氯化物盐渍土和硫酸盐渍土都呈现白色或白色盐结皮。

氯化物盐渍土表面密实,而硫酸盐渍土表面出现松散现象。

硫盐结晶的盐渍土没有盐壳。

但在表层盐皮下,有一层干而疏松的盐土粉末。

碳酸盐渍土地表呈淡白色,表层有白色结晶盐结皮及盐壳。

结壳背面有大量海绵状气孔。

由于盐渍土层下有潜育层存在,因此下层呈暗灰色或青灰色的灰结土层。

(2)根据植物生长识别盐渍化程度:叶小、根深、多刺特点的耐盐植物可以在盐渍土地区生长。

柽柳(红柳)、琐琐、甘草、白茨一般生长在沙漠、半沙漠与盐渍土交界地带出现。

盐爪爪、芨芨草适合在含盐重的地方生长。

马兰适合在湿碱的地方生长。

斑状的藻类和地衣适合在漠境和半漠境地带碱土中生长。

普通盐土生长砂蒿、猪毛菜、铃铛刺、盐生草。

琵琶柴、骆驼刺适合在含盐量最大的地方生长。

野麻、蒿类适合在含盐量较大的低地生长。

2.2 盐渍土病害及产生原因
(1)硫酸盐渍土病害类型为松胀,病害特征是表层0.3米范围内土体疏松,足踏下陷、路肩变窄、边坡失稳。

病害产生的原因是硫酸盐含量超过2%,在昼夜温度变化影响下,时而吸水结晶,体积膨胀;时而脱水体积缩小,反复进行,致使土体密度减小,结构破坏,产生松胀。

硫酸盐渍土病害另外一种类型为臌胀,病害特征是一般距地表1.0米左右,个别0.3米甚至以下,致使路面季节性隆起,坡脚产生纵向裂缝。

病害产生的原因是硫酸盐含量超过2%,在季节性温度变化影响下,引起路堤深部土体硫酸盐吸水结晶,体积膨胀,一般高塑性土较低塑性土膨胀快,且膨胀量大。

(2)碳酸盐渍土病害特征是路基土体松软,边坡坍塌,路基泥泞不堪。

病害产生的原因是碳酸盐含量超过0.5%,因吸附性钠离子作用,使土的分散度增高,呈现出过高的膨胀性、塑性及遇水崩解性。

盐渍土的病害类型还有冰胀翻浆,病害特征是土体膨胀、路面隆起、土质松软、路基下沉、翻浆冒泥。

病害产生的原因是在一定的低温条件下,盐渍土同样结冰。

当土的含水量大于塑限,并水分补给来源充足便形成层状冰,使土体膨胀。

温度回升后,冰层消融,土体温度增加,碳酸盐渍土地区因钠离子作用,路面更加泥泞溃烂。

碳酸盐渍土地区,因盐晶脱水,延续翻浆时间。

(3)氯盐渍土和碳酸盐渍土的病害类型还有溶蚀,病害特征是路肩及边坡冲沟累累,路堤内有大小不一的空洞,路基下沉。

病害产生的原因是氯盐溶解大,不受温度的影响(除氯化钙外),易于淋失。

碳
盐渍土路基处理与病害防治
张国科 刘子健
(甘肃恒通路桥工程有限公司,甘肃兰州 730070)
【摘　要】我国盐渍土分布区域广泛,盐渍土给路基路面工程造成很大危害。

盐渍土区的工程地质问题的防治应根据其分布的自然和气候环境及不同类型盐渍土的自身特点,制定相应的处理方法和防治措施,治标与治本相结合,从而达到减灾、防灾并服务于工程建设的目的。

本文对盐渍土地区公路路基常见病害及病因进行了分析,并提出了主要防治技术。

【关键词】盐渍土 公路路基 病害防治
万方数据
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酸盐渍土遇水易崩解,抗冲击能力差。

盐渍土的病害类型还有基床病害,病害特征是各种形态的道渣槽、道渣囊等。

病害产生的原因是填料中含过量的有机质,使土的透水性降低,压缩性提高,遇水后会长期处于软塑状态。

3 盐渍土设计
3.1 路基高度
中砂、细砂,弱中盐1.0～1.2米,强盐1.0～1.3米;砂类土,弱中盐1.3～1.7米,强盐1.4～1.8米;
粘质土,弱中盐1.8～2.3米,强盐2.0～2.5米;粉质土,弱中盐2.1～2.6米,强盐2.3～2.8米。

3.2 盐渍土作为路基填料可用性鉴定
(1)硫酸中盐渍土中低级路面可用,硫酸盐含量大于1%时,高级路面不可用,或采用化学改性处理后可用,中氯盐渍土可用。

(2)强硫酸盐渍土不可用;强氯盐渍土不可用;水文、水文地质条件好时可用;(3)过硫酸盐渍土不可用;过氯盐渍土采取提高路基,设置毛细隔断层后可用。

4 盐渍土路基病害防治措施
盐渍土路基病害主要有:疏松、剥落、遇水产生湿陷、坍塌、膨胀等。

防治措施如表一。

5 盐渍土路基施工
(1)在盐渍土地区筑路,应尽可能的考虑当地盐渍土的水盐状态特点,力求在土的含水量接近于最佳含水量的时期不发生冻结,也不在积水季节进行施工。

一般认为:当地下水位高,对粘性土的盐渍土地区,以夏季施工为宜;对于不冻结的土,可以考虑冬季施工。

盐渍土路基的处理宜在干旱季节施工。

施工前应对该段1米内的土质进行含盐性质及含盐量的控制检测。

(2)当盐渍土的允许含盐量符合《公路工程技术规范》,盐渍土路堤应分层填筑、分层碾压,对于粘质盐渍土,每层松铺厚度不大于20cm;对于砂类盐渍土不得大于30cm。

并严格控制含水量不得大于最佳含水量1个百分点。

干旱地区使表层20cm的土在碾压时为最佳含水量,至少应达到最佳含水量60%～70%以上。

水过大时应暴晒,
或挖排水沟降水。

(3)盐渍土路基的施工,应分段一次完成。

自清除基底含盐量较大的表土开始,连续施工,一次做到路床设计标高。

在设置土工布隔水层的地段,至少一次做到隔水层的顶部。

(4)当盐渍土含盐量超过《公路路基施工规范》的规定时应换填渗水性土,当基底含水量超过液限的土层厚度在1m以内时,必须全部换填渗水性土,并应在路堤下部设置封闭隔水层。

(5)对填料的含盐量及其均匀性应加强施工控制检测,路床以下每1000m 3填料应至少做一组测试,每组取三个土样,路床部分每500m 3填料应至少做一组测试,取土不足上列数量时,也应做一组试件。

(6)无合适填料,需用易溶盐含量特大的土、砂砾时,应根据当地气候,水文地质情况,通过试验决定。

(7)施工时应首先做好排水系统,不应使路基及其附近有积水。

无论是填筑粘性土或换填渗水性土,其压实路基压度均应符合土方实度标准。

(8)盐土地区路基施工前应测试其基底(包括护坡道)表土的含盐量和含水量及地下水位,根据测得的结果,分别按下述规定处理:①如表土的含盐量超过下列规定:氯盐渍土及亚氯盐渍土中含盐量大于等于5%(质量百分数);或硫酸盐渍土及亚硫酸盐渍土含盐量大于等于1%(质量百分数); 或碳酸盐渍土含盐量大于等于0.5%(质量百分数),均应在填筑路基前予以挖除,如路堤高度小于1米时,除将基底含盐量较重的表土挖除外,应换填透水性材料.换填厚度为1.0米。

②原基底土的含水量如超过液限的土层厚度在1m以内时,必须全部换填透水性材料;如含水量介于液限和塑限之间或含水量在塑限以下时,均可直接填透水性材料。

③当清除软弱土体达到地下水位以下时,则应铺填透水性强的粗粒土,并应高出地下水位30cm以上,再填粘性土,或填筑砂性土。

④在地表为过盐渍土的细粒土地区或有盐结皮的松散土层时,应将其铲除。

铲除的深度应通过试验确定。

在采用土工合成材料做隔水层时,为防止合成材料被压挤破,应在隔水层上、下分别铺一层10-15cm厚的砂或粘土保护层。

(9)盐渍土地段用土工布作为隔水层时,土工布应无破损、无老化、无污染。

要按设计铺设、固定。

上、下层接缝应错开。

防治措施 实施要点
控制填料的含盐量及压实度 当在加宽加高或换填路基取用天然的盐渍土作路基填料时，应控制土中含盐量。

当含盐量超过一定数量时，就不易压实至标准密度，同时容易产生病害，所以对填料中的含盐量应控制在一定的范围内。

控制路基高度 盐渍土地区地形低洼，地下水位较高，为使路基不受冻害和次生盐化的影响，应控制路基最小高度。

在旧线改造中，如受建筑物控制，尽可能提高路堤标高与地面标高之差
渗水土隔断层
一般选用卵石碎石土，砾石土或砂砾等。

其厚度与该土的毛细水强烈上升高度和地下水位的距离有关。

一般砂砾的厚度为0.6~0.8米。

砾石土为0.6~0.7米，卵石土为0.4~0.6米，如果土中含有5%的小于0.毫米的颗粒，其毛细水强烈上升高度大，砂砾可达1.4~1.7米。

砾石土可达1.1~1.4米，卵石可达1.0米，故在选用隔断层时，应测试其含污量。

当隔断层离地下水位较近，位于毛细水上升的富水带，则隔断层的厚度大。

如距地下水位较远，位于均衡带，由于毛细水受重力的影响，爬升的能量小，因而隔断层的厚度可相应的减薄，为了防止细粒土落入或带入隔断层内而使隔断层失效，宜于其顶面和底面各铺设一层厚0.1~0.15米的反滤层。

沥青胶隔断层
当渗水来源困难时，选用沥青胶砂（土）隔断层比较经济，其隔水性能好，施工方便。

隔断层厚度3~5CM，视具体情况设置在路基底或中部。

沥青胶砂（土）的配置及主要技术要求：
1、选用号或4号石油沥青按7：3（质量比）配分，熬至150℃即混合沥青。

2、混合沥青与砂按1：9（质量比）拌合均匀，温度不低于100℃
3、铺设厚度3～5CM，压实，接缝处要密贴，铺后立即填土，以免人为破坏，也可预制沥青胶砂（土）板，其下均设1CM 厚砂垫层。

4、铺设前须将基底压实整平，达到规定强度要求；
5、避免在降雨或低温季节施工，一般日平均气温不低于5℃，地温不低于10℃，以保证施工质量。

设置毛细水隔断层
土工纤维隔断层
土工纤维是土木工程建设中所应用的各种人工纤维的统称。

其主要作用是隔断、反滤、排水、加固和强化土体，防水（指不透水土工纤维）以及减少冻害及盐胀影响等，并且有重量轻，整体性好，抗拉强度高，耐腐蚀，施工方便及工程造价低（与换填路基填料比）等优点，是一种新型的土工建筑材料。

但缺点是未经特殊处理过的抗紫外线能力差，暴露大气中易老化。

基底处理 地表盐壳及其下部超过含盐量的土均应清除，清除范围应包括两侧的天然护道宽度
加强排水降低地下水位 于路基两侧设置拦截地表水和降低地下水位的排水沟，将水引至路基范围外，以防止雨水浸泡路基，避免地下水上升引起路基土体次生盐渍化的冻害。

地基加固 为防止盐渍土路基松胀及雨水的淋溶冲刷，路基表面应设置防护层。

防护层的类型有平铺卵砾石、粘土夯实、盐渍土夹砂夯实、卵石或砾石夹砂及土夯实。

此外还有加宽路基，放缓边坡等防护措施。

防护层的厚度视材料和当地气候条件决定。

一般厚0.3米左右。

化学处理 化学处理一种是用氯盐来抑制硫酸盐的膨胀；另一种是通过离子交换，使不稳定的硫酸盐转化成稳定的硫酸盐。

中盐渍土中掺入14%左右石灰；弱盐渍土中掺入12%石灰。

换土垫层法
换土厚度一般1.0~2.0米，控制细粒土含量。

表一
万方数据。