新建鱼卡至一里坪地方铁路盐渍土路基处理工程分析与研究

张佳

【摘 要】新建地方铁路鱼卡至一里坪线是一条全线盐渍土、含盐成分复杂的铁路，铁路路基的强度和稳定性是保证铁路畅通的先决条件。分析研究盐渍土路基的工程处理措施，对维护铁路运营寿命，具有重要的科学意义和迫切的现实需求，同时也具有很高的经济价值

【关键词】盐渍土；工程处理

【Abstract】 The new train line from Yuka to Yiliping is constructed on the salty soil with complex salt components. The strength of railway beds and stability are prerequisites to ensure the smooth operation of railway. The analysis of engineering treatment measures of railway beds in salty soil region is critical to maintenance of railway operation life. It not only has very important scientific meaning， but also possesses very high economic value.

【Key words】 salty soil；engineering treatment measures

一、引言

新建地方铁路鱼卡至一里坪线位于新疆柴达木盆地西北部，地貌总体为开阔的平原地貌。线路东起南祁连山南缘达肯大坂山前倾斜平原顶部，与敦煌至格尔木线红柳车站相接，沿山前倾斜平原蜿蜒而下，经马海盆地东侧、巴仑马海湖南东缘（南八仙）进入雅丹地貌区和多个早期湖积盆地，终点位于西台吉乃尔湖东北的一里坪。

铁路穿越区域气候具有少雨多风、蒸发量大、日温差变化大、霜冻期长等特色。沿线地貌多样、地质构造复杂、水质侵蚀性较强，特殊岩土较多，包括软塑状粉质黏土、盐渍土、盐岩、盐渍岩、季节性冻土等，但主要为盐渍土。

新建地方铁路鱼卡至一里坪线是一条全线盐渍土、含盐成分复杂的铁路，铁路路基的强度和稳定性是保证铁路畅通的先决条件，外运填料运输距离较长，为节约工程投资，就近采用盐渍土填筑路基。盐渍土物理力学性质较为复杂，其强度基本满足工程需要，但其所含可溶盐遇淡水溶解，温度较低时又从盐中析出，在淡水和温度影响下，体积会发生较大变化，同时强度也會发生变化，使得盐渍土性质变得极为复杂，因此采取适当的加固防护措施保证盐渍土路基的安全成为了本线工程建设的主要难题。

二、盐渍土概况

1、盐渍土定义

盐渍土【salty soil】是盐土和碱土以及各种盐化、碱化土壤的总称。盐土是指土壤中可溶性盐含量达到对作物生长有显著危害的土类。盐分含量指标因不同盐分组成而异。碱土是指土壤中含有危害植物生长和改变土壤性质的多量交换性钠。盐渍土主要分布在内陆干旱、半干旱地区，滨海地区也有分布。全世界盐渍土面积计约897.0万平方公里，约占世界陆地总面积的6.5%，占干旱区总面积的39%。中国盐渍土面积约有20多万平方公里，约占国土总面积的2.1%。

在中国，受季风气候影响，盐渍土的盐分状况具有季节性变化，夏季降雨集中，土壤产生季节性脱盐，而春、秋干旱季节，蒸发量大于降水量，又引起土壤积盐。各地土壤脱盐和积盐的程度随气候干燥度的不同有很大差异。

2、盐渍土水文地质情况

水文地质条件也是影响土壤盐渍化的重要因素。地下水埋深越浅和矿化度越高，土壤积盐越强。在一年中蒸发最强烈的季节，不致引起土壤表层积盐的最浅地下水埋藏深度，称为地下水临界深度。临界深度不是常数，一般地说，气候越干旱，蒸降比越大，地下水矿化度越高，临界深度越大，此外，土壤质地、结构以及人为措施对临界深度也有影响。土壤开始发生盐渍时地下水的含盐量称为临界矿化度，其大小取决于地下水中盐类的成分。以氯化物——硫酸盐为主的水质，临界矿化度为2—3g/1；以苏打为主的水质，临界矿化度为0.7—1.0g/1。

3、盐渍土母质

盐渍土的成土母质一般是近代或古代的沉积物。在不含盐母质上，须具备一定的气候、地形和水文地质条件才能发育盐土；对于含盐母质（如含盐沉积岩的风化物和滨海地区含盐的沉积物），盐渍土的发育则不一定要同时具备上述三个条件。母质或母土的质地和结构也直接影响土壤盐 渍化程度。粘质土的毛管孔隙过于细小，毛管水上升高度受到抑制，砂质土的毛管孔隙直径较大，地下水借毛管引力上升的速度快但高度较小，这两种质地均不易积盐。粉砂质土毛管孔径适中，地下水上升速度既快、上升高度又高，易于积盐，但当有夹粘层存在时，情况有所不同。好的土壤结构（如团粒至棱块状结构）不仅有大量毛管孔隙，还有许多非毛管孔隙和大裂隙，既易渗水，又有阻碍毛管水上升的作用，土壤盐化较轻。

4、盐渍土成土过程

盐渍土中的盐分积累是地壳表层发生的地球化学过程的结果，其盐分来源于矿物风化、降雨、盐岩、灌溉水、地下水以及人为活动，盐类成分主要有钠、钙、镁的碳酸盐、硫酸盐和氯化物。土壤盐渍化过程可分为盐化和碱化两种过程。

5、盐渍土盐化过程

盐化过程是指地表水、地下水以及母质中含有的盐分，在强烈的蒸发作用下，通过土体毛管水的垂直和水平移动逐渐向地表积聚的过程。中国盐渍土的积盐过程可细分为：

1）地下水影响下的盐分积累作用；

2）海水浸渍影响下的盐分积累作用；

3）地下水和地表水渍涝共同影响下的盐分积累作用；

4）含盐地表径流影响下的盐分积累作用（洪积积盐）；

5）残余积盐作用；

6）碱化-盐化作用。

6、盐渍土碱化过程

碱化过程是指交换性钠不断进入土壤吸收性复合体的过程，又称为钠质化过程。碱土的形成必须具备两个条件：一是有显著数量的钠离子进入土壤胶体；二是土壤胶体上交换性钠的水解。阳离子交换作用在碱化过程中起重要作用，特别是Na—Ca离子交换是碱化过程的核心。碱化过程通常通过苏打（Na2CO3）积盐、积盐与脱盐频繁交替以及盐土脱盐等途径进行。

三、盐渍土研究现状

国外对盐渍土研究工作最早开展于农业土壤學和建筑行业。

前苏联从二十世纪四十年起就开始对盐渍土进行研究，B.A.考夫达首先对盐渍土的成因及分布规律进行了研究，并发表了很有价值的论文。随着盐渍土地区的开发与建设，许多专家学者，如B.B.巴甘诺夫、H.A.崔托维奇、B.Ⅱ.别特鲁辛等对盐渍土的基本物理和力学性质，以及盐渍土作为建筑地基的工程特性，都有较系统的阐述，并提出了有关的设计和施工措施。此外，加拿大的J.F.尼克松研究过细粒土处于低温冻结状态下材料的缓慢变形规律；Greer和AliaA分别对土壤中的盐分运移规律和胶结砂土的特性进行研究；H.D勃莱赛与O.J斯切勒对在空隙中盐分不同的浓度、不同的含水率等不同条件下硫酸盐渍土的膨胀性做过研究。V卡尔波夫以及D.赛果和T.舒茨等人对天然盐渍土在冻结状态下材料强度、刚度以及稳定性方面的变化规律做过较多的研究。

国内对盐渍土最早进行研究的是农业部门，主要研究目的是进行盐渍土的性质改良，使其更好地为农业服务。土壤学著名奠基人熊毅早在1935年就对盐渍土进行了开拓性的研究。在国内首次对盐渍土进行了命名和分类，并在1956年撰写了《中国盐渍土分区》一文。

随着20世纪五、六十年代西部地区铁路工程大规模建设，铁道建设相关部门开展大量的盐渍土调查和研究工作。50年代初，卢肇钧等人针对盐渍土地区铁路路基因膨胀出现变形问题，开展了盐渍土盐胀特性实验研究，并提出了铁路路基盐胀病害治理的基本原则与措施，研究成果对我国盐渍土路基病害的治理具有开创性意义。卢肇钧在《兰新线张掖地区盐渍土路基的初步研究报告》（1954）和《盐渍土工程性质的研究》（1955）中，最早阐明了硫酸盐类盐渍土的松胀特性及其对路基稳定性的影响。同一时期的研究成果还有中铁第一勘察设计院集团有限公司陈鸿寿、李奇、张承绪的《西北铁路盐渍土路基修筑的调查报告》（1963）。1980年中铁第一勘察设计院集团有限公司编写的《盐渍土地区铁路工程》，是一本全面指导盐渍土地区铁路设计和施工的专著。继此之后，工业与民用建筑部门在这方面也做了大量工作。徐攸在、周亮臣先后分别出版了《盐渍土地基》专著，针对盐渍土地区的工程勘察、盐渍土地基处理、盐渍土施工维护等方面做了较全面的专题论述，进一步保证了建设工程的安全、经济和合理。

四、盐渍土路基处理工程

我国铁路建设中对于盐渍土的处理经过了一个漫长的过程，积累了许多宝贵的经验，处理措施也在不断地完善。盐渍土路基主要病害有溶蚀、盐胀、冻胀、翻浆和腐蚀等。溶蚀，主要发生在最易溶解的氯盐渍土。受水侵盐分溶解，形成雨洞、洞穴等路基病害。盐胀，冬季导致路基面膨胀、变形、轨面抬高，气温升高路基下沉。冻胀，与氯盐含量有关。硫酸盐渍土对冻胀具有和氯盐渍土类似作用，吸湿不如氯盐渍土，因此影响不如氯盐渍土显著。碳酸盐透水性差，冻胀现象较氯盐渍土轻。翻浆，氯盐渍土不仅聚冰多，而且液、塑限低，蒸发缓慢，可能引起严重的翻浆现象。硫酸盐渍土和氯盐渍土类似，只是不如氯盐渍土严重。但在春融时，结晶硫酸钠脱水可产生较严重的翻浆现象。碳酸盐渍土遇水崩解速度甚快，强度显著降低，常有翻浆现象发生。腐蚀性。盐渍土分布地区，一般水质矿化度较高，气候干燥，年温差，日温差大，冰冻时间长，因此其对建筑材料具有强烈的腐蚀性。

新建地方铁路鱼卡至一里坪线，在分析研究沿线盐渍土的分布特征，工程性质、病害形成机理的基础上，结合现场实际情况，既要保证盐渍土路基稳定，又要节约工程投资。选择盐渍土作填料后，需要确定合理的处理措施、技术标准及检测标准、施工方案、施工工艺等一系列工程处理措施体系。

（1）盐渍土盐溶特性及力学特性

盐渍土中的易溶盐遇到低矿化度水后发生盐溶，致使盐渍土路基产生病害，路基土体的力学指标下降，影响路基边坡稳定。本线做了诸多试验，掌握盐溶影响范围及力学特性变化规律，为盐渍土地基处理工程奠定了基础。

（2）盐渍土路基填筑

盐渍土路基试验段进行填筑实验，确定合理的松铺厚度、控制含水量及填筑工艺，对每层的压实效果进行实验，研究各项参数，尽力满足基床底层及路基本体的压实标准，保证路基稳定。

（3）盐渍土路基防水措施

针对盐渍土毛细水特点，研究基床表层与底层的隔断层的效果，确定合理的隔断层厚度，防止盐渍土发生盐胀、冻胀等病害。

（4）盐渍土路基土工合成材料的耐久性

根据盐渍土的腐蚀特点，考虑工程环境对路基材料的耐腐蚀性性要求，选择适应当地环境的路基材料。

下面就新建地方铁路鱼卡至一里坪线盐渍土路段路基处理的方法介绍如下：

路堤高度大于最小填土高度（h>3.5m）地段，铲除地表含盐土层、盐皮或盐霜，碾压回填普通土。

路堤高度小于最小填土高度（h≤3.5m）地段，铲除地表含盐土层、盐皮或盐霜，路堤底部采取隔断毛细水的措施，毛细水隔断层厚度为0.5m（0.2m碎石土或卵石土+（0.1m厚中粗砂夹一层复合土工膜）+0.2m碎石土或卵石土）。

路堑地段基床表层采用0.45m厚A、B组填料填筑，其下设置0.15m厚渗水土+一层复合土工膜+0.1m厚中粗砂隔断层，当基底为土质时，采用冲击碾压进行处理。

路堤地段基床底层就近采用盐渍土填筑或路基本体填料含盐量超限时，采取工程措施处理：路堤每侧需加宽0.4m厚再采用拱型骨架内铺设六角空心砖（空心部位填塞粗砾土）防护作为包边措施，基床底层顶面和基床底层底面或低矮路堤基底均设置隔断层（0.1m厚中粗砂夹一层复合土工膜）进行封闭处理。

路堤坡脚外两侧一般加设宽2.0m，高1.0m的护道；当路堤外为迎水坡侧且有明显地表水（如漫流区等）时，路堤坡脚外设置排水沟。

五、结论

综上所述，为了保证盐渍土环境铁路路基使用寿命，防止或减少盐渍土路基病害的发生，必须对盐渍土的工程性质深入研究，了解掌握，进一步分析研究盐渍土路基的填筑技术和各种盐渍土病害的工程处理措施，加强防排水措施力度，使盐渍土路基工程处理技术发展到一个新的台阶，具有重要的科学意义和迫切的现实需求，同时也具有很高的经济价值。

参考文献：

【1】铁道部第一勘察设计院.盐渍土地区铁路工程.北京，中国铁道出版社，1982.02。

【2】王遵亲.中国盐渍土〔M〕.北京，科学出版社，1993.12。

【3】徐攸在，等.盐渍土地基〔M〕.北京，中国建筑工业出版社，1993.12。

【4】卢肇钧，杨灿文.盐渍土工程性质的研究〔J〕.铁道研究通讯，1956.2（3），1-20。

【5】黎力群，盐渍土基础知识〔M〕.北京，科学出版社，1986。