鹽巖用于路基填筑的應(yīng)用研究

趙 鵬

（中國(guó)公路工程咨詢集團(tuán)有限公司，北京 100089）

引言

鹽漬土廣泛分布于我國(guó)西部地區(qū)，尤其是新疆維吾爾自治區(qū)和青海省。隨著西部經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，在鹽漬土地區(qū)修建的工程項(xiàng)目越來(lái)越多。由于鹽漬土具有鹽脹性和溶陷性，如何有效地處理鹽漬土成為工程界的一個(gè)重要課題。張朝暉和楊科等 [1-3]通過(guò)石灰、粉煤灰的改良作用，研究了鹽漬土用于路基填料的可行性，試驗(yàn)表明，通過(guò)摻灰改良后，鹽漬土的物理力學(xué)性能滿足公路路基填料的相關(guān)要求；張明亮和付黎明等[4-5]通過(guò)室內(nèi)模擬試驗(yàn)，對(duì)鹽漬土地區(qū)公路路基內(nèi)的水鹽遷移規(guī)律進(jìn)行了研究，研究表明，根據(jù)路基填料類型的不同，路基內(nèi)含鹽毛細(xì)水的上升高度在45～60 cm之間，隨著水中含鹽量及路面荷載的增加，毛細(xì)水的上升高度及速度逐漸降低，且水泥具有良好的抑制毛細(xì)水上升的能力；毛愛(ài)民等[6]通過(guò)對(duì)既有鹽漬土路基的現(xiàn)狀調(diào)查，發(fā)現(xiàn)在路基內(nèi)設(shè)置隔斷層可有效地阻止鹽分遷移，但會(huì)加劇覆蓋效應(yīng)，使得隔斷層下的路基聚鹽作用增強(qiáng)；張文等[7]通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)取樣，對(duì)鹽漬土路基隔斷層的集配進(jìn)行了試驗(yàn)研究，結(jié)果表明，卵礫石隔斷層中的粗粒組粒徑宜在2～5 mm之間，且含量應(yīng)大于75%，最佳厚度在30～100 cm之間；陳子敬[8]通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)及模擬計(jì)算，研究了鹽漬土路基中隔斷層位置對(duì)路基邊坡穩(wěn)定性的影響，結(jié)果表明當(dāng)隔斷層設(shè)置于路基底部時(shí)，隨著隔斷層厚度的增加，路基邊坡的穩(wěn)定性逐漸降低。

1 工程概況

G215線格爾木境內(nèi)的新建工程項(xiàng)目區(qū)具有典型的內(nèi)陸高原干旱水文地質(zhì)特征，沿線為柴達(dá)木盆地湖積平原風(fēng)蝕地貌，表現(xiàn)為鹽漬化荒漠景觀和風(fēng)積沙景觀。路線區(qū)地形平坦，地形坡度小于3%，是第四紀(jì)古湖泊消失后的干鹽灘，無(wú)植被生長(zhǎng)，表層分布有鹽霜。

根據(jù)地質(zhì)調(diào)查及鉆探結(jié)果揭露情況，區(qū)內(nèi)地層由亞砂土夾細(xì)砂組成，頂部為灰白色鹽蓋，鹽蓋厚0.3～5.0 m。地面發(fā)育有蜂窩狀溶蝕凹坑，規(guī)模不一，溶蝕深度0.2～0.5 m。鹽層出露段石鹽晶體完整，呈中粗粒狀，含量在30%以上。

2 區(qū)內(nèi)鹽漬土性質(zhì)

2.1 易溶鹽含量

對(duì)深度為0.00～8.20 m地層進(jìn)行取樣分析，結(jié)果表明，樣品中Cl-含量為557.50～68 731.10 mmol/kg，SO42-含 量 為4.00～1 984.45 mmol/kg，Cl-/SO42-比為7.43～640.37，易溶鹽含量4.07%～74.60%，大多為氯鹽漬土，局部為亞氯鹽漬土。經(jīng)統(tǒng)計(jì)全線鹽漬土路段共長(zhǎng)60.57 km，其中過(guò)氯鹽漬土路段長(zhǎng) 56.87 km，占比93.9%，強(qiáng)鹽漬土路段長(zhǎng)3.70 km，占比6.1%。部分試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

表 1 鹽漬土易溶鹽含量

2.2 溶陷性評(píng)價(jià)

根據(jù)《鹽漬土地區(qū)建筑技術(shù)規(guī)范》（GB/T 50942—2014），場(chǎng)地內(nèi)鹽漬土溶陷性分成K100+800前和K100+800后兩段進(jìn)行評(píng)價(jià)。

2.2.1 K100+800前鹽漬土溶陷性

K100+800前地貌類型以沙漠地貌為主，地層巖性為風(fēng)積粉砂、細(xì)砂，出露于地表或在鹽層下，粒度均勻，分選性好，具有風(fēng)成斜層理。勘察中揭露厚度0.30～5.00 m，大多數(shù)鉆孔未揭露地下水，屬于干孔。通過(guò)室內(nèi)壓縮試驗(yàn)測(cè)得溶陷系數(shù)，見(jiàn)表2，該段鹽漬土溶陷系數(shù)為0.003～0.008，溶陷系數(shù)分區(qū)＜0.01，可不考慮其溶陷性。

表 2 鹽漬土溶陷系數(shù)

2.2.2 K100+800后鹽漬土溶陷性

K100+800后地貌類型以湖泊平原地貌為主，地層巖性為鹽巖、細(xì)砂、粉砂、粉土，勘察中揭露厚度5.00～8.30 m。鉆探過(guò)程中大多數(shù)鉆孔揭露地下水，地下水位埋深為0.30～1.50 m，局部地段地下水位最深為4.00 m。根據(jù)《鹽漬土地區(qū)建筑技術(shù)規(guī)范》（GB/T 50942—2014）第4.2.1條規(guī)定，該段可不計(jì)溶陷性對(duì)建（構(gòu)）筑物的影響。

2.3 鹽脹性評(píng)價(jià)

鹽漬土鹽脹性主要由于硫酸鈉結(jié)晶吸水后，體積膨脹造成，根據(jù)室內(nèi)土中易溶鹽分析結(jié)果，區(qū)內(nèi)鹽漬土類型局部為亞氯鹽漬土，大多為氯鹽漬土，土中Cl-含量均大于5倍的SO42-，硫酸、亞硫酸、碳酸含量很少，硫酸鈉的含量不超過(guò)1%，故可不考慮鹽脹性的影響。

2.4 腐蝕性評(píng)價(jià)

鹽漬土腐蝕性主要表現(xiàn)在對(duì)混凝土和金屬材料的腐蝕，腐蝕性評(píng)價(jià)以Cl-、SO42-作為主要腐蝕性離子。根據(jù)室內(nèi)土中易溶鹽分析結(jié)果，區(qū)內(nèi)鹽漬土類型局部為亞氯鹽漬土，大多為氯鹽漬土，土對(duì)混凝土的腐蝕性為微腐蝕性和弱腐蝕性，按地層滲透性土對(duì)混凝土的腐蝕性為微腐蝕性，綜合評(píng)價(jià)土對(duì)混凝土的腐蝕性為微腐蝕性和弱腐蝕性。

3 鹽巖填筑的可行性

由于項(xiàng)目區(qū)周圍均為鹽漬土區(qū)域，普通路基填料較為匱乏，如采用普通填料填筑路基，則需從項(xiàng)目區(qū)范圍外較遠(yuǎn)的地方取料。同時(shí)由于路基內(nèi)隔斷層的存在，地下水位較高的路段，隔斷層下的普通路基填料亦將逐漸的鹽漬化。而項(xiàng)目區(qū)內(nèi)的鹽巖較豐富，根據(jù)張媛等[9-11]的研究成果，純鹽巖的抗壓強(qiáng)度屬軟巖范疇，且鹽巖的抗壓強(qiáng)度、彈性模量隨著鹽巖中雜質(zhì)的不同而有所增加；純鹽巖的內(nèi)摩擦角大于含有其他雜質(zhì)的鹽巖，而純鹽巖的黏聚力則小于含有其他雜質(zhì)的鹽巖；通過(guò)調(diào)查與模擬分析，由于低礦化度水的滲入對(duì)鹽巖產(chǎn)生溶蝕，使得鹽巖強(qiáng)度降低，是導(dǎo)致青藏鐵路察爾汗段工后不均勻沉降的主要原因。因此，在做好路基防排水措施的前提下，抗壓強(qiáng)度及CBR值滿足路基規(guī)范要求的鹽巖可用于鹽漬土路段的路基填筑。

4 鹽巖填筑方案

根據(jù)周圍項(xiàng)目的實(shí)施經(jīng)驗(yàn)及相關(guān)研究成果，K130前后29.48 km范圍內(nèi)的路基采用鹽巖填筑。其中鹽巖的總含鹽量應(yīng)＞75%，路基施工用水為飽和鹵水，飽和鹵水中固體含量不宜＜300 g/L。施工時(shí)先使用破碎機(jī)將鹽巖破碎成10～15 cm 粒徑的鹽塊，再進(jìn)行分層填筑，每層厚度控制在30 cm 以內(nèi)，在初壓后用飽和鹵水充分灌縫，最后再用壓路機(jī)碾壓密實(shí)、整平。

鹽巖填筑路段于路面結(jié)構(gòu)層下設(shè)置復(fù)合土工膜+15 cm中粗砂的隔斷層。復(fù)合土工膜在距兩側(cè)邊坡30 cm處向下延伸至地面線以下20 cm，邊坡兩側(cè)的復(fù)合土工膜上采用30 cm的砂礫包邊。通過(guò)設(shè)置砂礫和復(fù)合土工膜以防止低礦化度水從路面或者邊坡滲入鹽巖路基內(nèi)。對(duì)于地下水位較高的路段，在兩側(cè)路堤邊坡坡腳處設(shè)置3 m寬的護(hù)坡道，并在護(hù)坡道外開(kāi)挖排鹽溝以降低地下水位。

5 結(jié)語(yǔ)

（1）鹽漬土路段通過(guò)在路基內(nèi)設(shè)置隔斷層的措施，可有效阻止鹽分上升，避免路基不均勻沉降。（2）在抗壓強(qiáng)度、CBR值滿足要求的前提下，鹽巖經(jīng)破碎后可用于鹽漬土路段的路基填筑。（3）從目前工后使用情況看，在做好防排水措施條件下，鹽巖路基使用效果良好，未出現(xiàn)明顯的不均勻沉降。