新疆鹽漬土地區(qū)路基施工技術(shù)分析

新疆是我國最大的鹽漬土地區(qū)，全國約三分之一的鹽漬土分布在這里。鹽漬土地區(qū)路基若施工不當(dāng)，容易產(chǎn)生溶陷變形、鹽脹與凍脹、翻漿等病害，影響路基的穩(wěn)定性及道路的使用壽命，如何在鹽漬土建設(shè)公路，并保證其質(zhì)量，成為新疆公路建設(shè)者們必須解決的難題。

根據(jù)《新疆鹽漬土地區(qū)公路路基路面設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》（XJTJ 01-2001），鹽漬土指地表下1.0m內(nèi)易溶鹽量超過0.3%的土體，當(dāng)環(huán)境條件改變時(shí)，土體內(nèi)鹽分將產(chǎn)生相態(tài)與數(shù)量的變化，使其力學(xué)性能發(fā)生變化，從而影響路基的穩(wěn)定性。本文結(jié)合新疆地區(qū)鹽漬土特性，總結(jié)了鹽漬土地區(qū)路基施工技術(shù)，將其運(yùn)用到新疆鹽漬土地區(qū)高速公路路基施工中，驗(yàn)證實(shí)際運(yùn)用效果，為鹽漬土地區(qū)路基施工提供借鑒。

工程概況

某高速公路位于我國新疆地區(qū)，道路自然區(qū)劃為V12區(qū)，該地區(qū)降雨量較低且蒸發(fā)量大，極端最高氣溫為42.5℃，極端最低氣溫為-24.3℃，最大凍土深度0.82m，平均降水量約60.8cm。該高速公路沿線分布有大量硫酸鹽漬土，土體鹽漬化現(xiàn)象較嚴(yán)重，地表可見大量白色鹽殼。

鹽漬土的特性與病害

鹽漬土形成原因

氣候因素。由于新疆地區(qū)冬季寒冷，夏季高溫，全年干旱少雨，同時(shí)蒸發(fā)量遠(yuǎn)大于降水量，土體內(nèi)以上升水流為主，使土體內(nèi)可溶性鹽與毛細(xì)管水一同上升并聚集于表層，從而形成鹽漬土。

地質(zhì)因素。新疆地區(qū)為封閉式內(nèi)陸盆地，除額爾齊斯河以外，其余河流均為內(nèi)陸河，多數(shù)鹽分僅能在盆地內(nèi)調(diào)配。山區(qū)土體內(nèi)的鹽分隨地表徑流堆積于平原地區(qū)，在干旱氣候條件下，平原地區(qū)積鹽過程遠(yuǎn)大于淋溶過程，土體內(nèi)含鹽量逐漸提高，最終形成鹽漬土。

人為因素。由于人類活動(dòng)的影響，如渠道、水庫滲漏，農(nóng)田排水方式不當(dāng)，導(dǎo)致地下水位上升，礦化地下水上涌至地表，土體發(fā)生次生鹽漬化。

硫酸鹽漬土工程特性

壓實(shí)特性。硫酸鹽漬土中含鹽量越大，其最大干密度越低，當(dāng)含鹽量大于2%時(shí)，最大干密度降低幅度較大，難以達(dá)到要求壓實(shí)度。土體含鹽量越大，其液、塑限越大，在含水量較高的情況下才能達(dá)到最佳壓實(shí)效果。

鹽脹特性。鹽脹即土體中粉末狀或液態(tài)硫酸鹽在外界條件變化過程中，由于吸水結(jié)晶從而發(fā)生體積膨脹，是土體中硫酸鹽的遷移聚集、結(jié)晶膨脹與土體膨脹三個(gè)過程綜合作用的結(jié)果。土體中鹽分的溶解度在溫度作用下發(fā)生變化，使鹽分不斷結(jié)晶與脫水，硫酸鹽體積產(chǎn)生反復(fù)變化，導(dǎo)致土體疏松，從而影響路基穩(wěn)定性。

溶陷特性。鹽漬土的溶陷特性是指其在浸水后結(jié)晶體發(fā)生溶解，土體出現(xiàn)的沉陷現(xiàn)象。當(dāng)前我國通常采用溶陷系數(shù)來作為鹽漬土路基溶陷性評(píng)價(jià)指標(biāo)，當(dāng)鹽漬土路基浸水后，路基中的可溶性鹽與水發(fā)生溶解反應(yīng)，路基強(qiáng)度急劇下降，地基承載力嚴(yán)重不足，對(duì)車輛行車安全產(chǎn)生較大影響。

工程實(shí)踐

鹽漬土性能指標(biāo)檢測(cè)

鹽漬土物理特性。為確定項(xiàng)目所處地區(qū)鹽漬土物理特性，本文對(duì)該地區(qū)鹽漬土的天然含水率和顆粒特性進(jìn)行測(cè)試，試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1 鹽漬土物理特性測(cè)試結(jié)果

由表1可知，隨著取樣深度的增加，項(xiàng)目區(qū)域鹽漬土天然含水率呈現(xiàn)明顯上升的趨勢(shì)；洗鹽之后鹽漬土的顆粒組成發(fā)生變化，具體表現(xiàn)為砂粒土和粉粒土的質(zhì)量占比出現(xiàn)下降，而粉粒土的質(zhì)量占比出現(xiàn)提高。

鹽漬土含鹽量測(cè)試。為確定試驗(yàn)段土壤中不同深度處的含鹽量，便于優(yōu)化施工工藝，提高鹽漬土路基施工質(zhì)量，本文對(duì)試驗(yàn)區(qū)域10cm、20cm、40cm、60cm和80cm處的含鹽量進(jìn)行測(cè)試，試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 不同深度處鹽漬土含鹽量

由表2可知，隨著測(cè)試深度的增加，三個(gè)標(biāo)段處的路基土含鹽量均出現(xiàn)不同程度的下降，其中K130+400標(biāo)段處的鹽漬土路基含鹽量明顯高于其他兩個(gè)標(biāo)段，這就要求嚴(yán)格注意并控制該標(biāo)段處施工質(zhì)量，避免鹽漬土對(duì)路基產(chǎn)生較大的不利影響。

鹽漬土力學(xué)指標(biāo)檢測(cè)。鹽漬土力學(xué)指標(biāo)能夠直接反映后期所修筑路基的性能，本文根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E40-2007），對(duì)施工區(qū)域的鹽漬土進(jìn)行抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)和壓縮性試驗(yàn)，測(cè)試結(jié)果如表3所示。

表3 不同深度處鹽漬土力學(xué)指標(biāo)測(cè)試結(jié)果

由表3可知，隨著取樣深度增加，鹽漬土黏聚力和內(nèi)摩擦角均出現(xiàn)明顯降低，這說明隨著土體深度增加，該區(qū)域鹽漬土容易出現(xiàn)剪切破壞。對(duì)于該區(qū)域鹽漬土的壓縮性，隨著土體深度的增加，K130+400標(biāo)段處的壓縮系數(shù)出現(xiàn)降低而壓縮模量有一定提高，K124+200標(biāo)段處的壓縮系數(shù)不斷增加而壓縮模量有一定程度減小，這說明該區(qū)域鹽漬土易受不良地質(zhì)條件影響，施工后路基易產(chǎn)生不穩(wěn)定現(xiàn)象。

鹽漬土路基施工工藝

基底處理。保證路堤基底的穩(wěn)定性是提高路基施工質(zhì)量的關(guān)鍵，鹽漬土路基的基底處理主要是對(duì)路堤基底一定范圍內(nèi)（通常為30cm）的高含鹽土、腐殖土和樹根等雜物進(jìn)行清理，清理完畢后將其做成設(shè)計(jì)角度的橫坡并按規(guī)定進(jìn)行回填處理，確保其能夠嚴(yán)格壓實(shí)。由于在實(shí)際操作中發(fā)現(xiàn)基底含水率過高，因此還在處理后的基底上方鋪設(shè)10cm厚的防滲材料。

鹽分遷移防治。由上文可知，施工區(qū)域路段填土鹽漬化嚴(yán)重，為避免鹽漬土中鹽分遷移，該項(xiàng)目在填高1.5m～2.0m的路基底部設(shè)置40cm厚的砂礫隔離層，其中考慮到隔離層的排水問題，砂礫隔離層的橫坡控制在1.5%。

路基填筑與壓實(shí)。在進(jìn)行路基填筑之前，首先應(yīng)根據(jù)運(yùn)輸車的運(yùn)土量精確確定運(yùn)輸車卸土面積，然后使用白灰在路表面劃分填筑網(wǎng)格，控制填土面積，之后采用平地機(jī)整平路基。鹽漬土路基的碾壓采用雙驅(qū)壓路機(jī)，碾壓方法為分層逐次填筑壓實(shí)，在該過程中應(yīng)控制松鋪厚度不大于30cm，而最小壓實(shí)厚度則不應(yīng)小于10cm，為避免鹽漬土路基邊坡受到雨水沖刷，影響其穩(wěn)定性，施工時(shí)還應(yīng)設(shè)置臨時(shí)排水設(shè)施。路基碾壓完畢后，應(yīng)及時(shí)對(duì)路基土的含水率進(jìn)行測(cè)試，確定其不超過最佳含水量的3%，或者低于最佳含水量的2%。

路基防護(hù)。為避免路基在使用過程中受到雨水沖刷作用和鹽分侵害，應(yīng)在路基填筑壓實(shí)完畢后對(duì)其邊坡進(jìn)行處理，一方面將路基邊坡的坡度控制在1：3，另外采用混凝土預(yù)制塊對(duì)路基邊坡坡面進(jìn)行加固處理。

工程檢測(cè)

為確定施工完成后鹽漬土路基施工質(zhì)量，本文對(duì)不同標(biāo)段的填方路基壓實(shí)度、CBR強(qiáng)度和填料最大粒徑進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果如表4所示。

由表4可知，填筑完畢后的鹽漬土路基相關(guān)性能指標(biāo)均能夠滿足《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》（JTG F80/1 2004），路基壓實(shí)度和強(qiáng)度指標(biāo)良好。

表4 施工完成后鹽漬土路基相關(guān)性能檢測(cè)