盐渍土道路新型路基结构试验与结果分析——以阿克苏市道路为例

罗小雨，张灵通，李宝元，赵新雨

(新疆理工学院，新疆 阿克苏 843000)

阿克苏地区沥青混凝土道路已经形成了以阿克苏市为中心、以G3012线为主轴、国道314及217线和9条省道为主干的交通网络。随着“一带一路”倡议的稳步推进，位于南北疆交通核心地带的阿克苏迎来了大规模的基础建设，城市道路和农村公路也在不断新建、改建、扩建中。由于阿克苏地区分布着大面积盐渍土，在这些盐渍土地区修建道路容易受到盐渍土盐胀、冻胀的影响，致使沥青混凝土路面出现高低不平、车辙、坑洞、龟裂等盐渍土地区常见病害[1]。以往施工中，为了减轻盐胀、冻胀的影响，在路基内铺设土工布，阻断地下盐分向路基内迁移，但是也阻止了水分向下渗透，至路基内温度降低0℃以下时形成冻胀[2]。在盐渍土严重地段，采用非盐渍土换填原有盐渍土作为路基土，但由于该地区蒸发量远大于降雨量，造成土壤盐分随着水分蒸发向上迁移，又在路基内不断聚集，长年累月，原来非盐渍土也会变成盐渍土，盐胀、冻胀还会发生。阿克苏地区沥青混凝土道路以盐胀、冻胀破坏为主[3]，在路基内铺设土工布、换填非盐渍土、保温材料、设置路沿石等传统施工工艺以减轻沥青混凝土道路盐胀、冻胀的变形破坏[4]，但传统路基结构运行多年以后，对于消除道路变形破坏效果并不理想，为此需研究新型路基来解决这一难题。

1 新型路基结构试验

1.1 试验设计思路

提出在路基内设置改性隔断层，创新具有隔断与疏导功能的新型路基结构。隔断层以路基全连砂为填料，具有隔断盐分向路面迁移疏导路基内水分的功能，达到阻断盐分兼顾排水的作用。项目实施成功后，由盐渍土引起的各种道路病害将明显降低，大大延长了沥青混凝土道路的使用年限，每年可节约大量资金用来道路维修、维护，车辆的安全性、舒适度、运输经济效益都会有很大的提高，将为阿克苏地区产生较大的经济效益，也可为正在受盐胀、冻胀影响的沥青混凝土道路变形破坏的治理提供有益借鉴。

1.2 试验模型

为降低试验风险，取得与真实路基相近的试验结果，试验采用室内路基模型试验，路基模型参考阿克苏道路路基结构，缩小比例制作完成正V和倒V两种路基模型，见图1和图2。

图1 正V路基模型Fig.1 Roadbed model of normal V type

图2 倒V路基模型Fig.2 Roadbed model of reversed V type

长×宽×高=55 cm×15 cm×10 cm。在模型路基上方喷水，模拟自然降水。制作路基土选用干净河沙，含水量5%，含盐量1%。底部设置集水槽，便于集水。集水槽上铺设一层滤纱布层，以防止细颗粒随水流失。控制好隔断层角度，采用分层压实方式填筑试样，每层不超过5 cm。路基模型内不同深度、位置处埋设盐温传感器，装填至设计标高后将路面整平。路基平面布置图见图3。图中黑点表示盐温传感器。为设计出符合要求的新型路基，达到理想预期目的，采用正V和倒V两种不同隔断层及排水形式，见图4的1-1断面图。隔断层的坡度初步设为10°、15°、20°。

图3 路基平面盐温传感器布置图Fig.3 Arrangement diagram of salt-temperaturesensor of roadbed surface

图4 路基模型1-1断面图Fig.4 1-1 cross-section diagram of roadbed model

1.3 试验原理

试验过程中，通过盐温传感器探头测量出不同深度、位置测点变化值，经过统计数据分析路基内盐分的迁移规律。对集水槽收集的盐水进行含盐量测定，分析比较两种隔断层的排盐效率，选出最佳试验模型和隔断层角度。

1.4 试验过程

使用喷淋装置在模型路面以相同恒定的速率洒水，模拟自然降雨，记录试验开始时间、各探头读数值。每间隔1 min记录一次各盐温探头读数值，当有渗水流到集水槽时记录时间，并每隔1 min测量排水的体积，并测试、记录其含盐量。当达到以下条件时终止本次试验，即：盐温传感器连续三次读数小于0.01，集水槽含盐量相差小于0.1%。

2 试验结果与分析

在两种不同路基模型上方，以相同水流量进行喷淋，记录路基模型不同隔断层角度开始渗水时间、残留水量、单位土体排盐量的影响，分别见图5、图6、图7。

图5 开始渗水时间图Fig.5 Start time to seepage

图6 路基残留水量Fig.6 Roadbed residual water

图7 路基单位土体排盐量Fig.7 Salt discharge unit soil of roadbed

从图5可以看出，两种路基模型随着隔断层坡度的增大，开始渗水时间相对较短，这是因为隔断层坡度大，水流下渗时速率增大。相同角度，倒V比正V的开始渗水时间短，说明倒V比正V疏导水分效率高。

从图6可以看出，两种路基模型残留水质量随加水时间的增加成线性关系，坡度越小残余水量增长越快，这是因为隔断层坡度小，水量速率慢，易于积聚于路基土内。在相同角度时，倒V比正V排水效果好，这是因为倒V隔断层向路基两边集水沟排水，疏导水分效率更高，排水效果好。

从图7可以看出，两种路基模型隔断层坡度10°和15°的排盐效果比坡度20°排盐效果好，这是因为坡度越大，排水速度相对较快，渗流过程中没有充分溶解盐分将路基内更多的盐分溶水排出。15°坡度隔断层累计排盐效果在初步设置的3个坡度中最佳。隔断层角度相同时，倒V型路基模型的排水排盐效果要优于正V型路基模型，即向路基两边集水沟排水“双排”比向路基中间集水沟“单排”效果更好。

3 结论

通过两种不同试验模型、不同角度隔断层的设置，模拟自然降水，通过排水排盐对比试验，从开始渗水时间在相同测量次数时路基残留水量、单位土体排盐量分析数据可知倒V型隔断层路基模型比正V型路基模型在坡度相同时排水排盐效果好。设置的坡度中，路基隔断层坡度15°效果最佳。这是因为设置坡度相对适中，路基内盐分能较为充分溶于水中，盐随水“走”，水盐被排出。由于选择角度有限，下一步将对隔断层角度、埋设位置、填筑材料不断进行改进，修筑沥青混凝土道路试验路段。通过后期的长期监测来不断优化、探索新型路基结构，以期从根本上解决盐渍土地区沥青混凝土道路变形破坏问题。