新疆盐渍土公路路基病害及施工处理措施分析

刘务波

（中交基础设施养护集团有限公司，北京 101300）

0 引言

在高速公路建设中，路基是非常关键的组成部分。为延长高速公路使用寿命，必须保证路基的质量。由于盐渍土的存在，对路基造成很大的影响，导致道路质量和使用寿命大大缩短。新疆大部分地区为盐碱地，对道路建设的质量产生一定的影响，从而导致道路的耐久性下降，增加了国家财政的相关开支，对地方经济发展不利。基于此，采用更为科学的设计方案和施工技术来进行路基施工建设显得十分必要，施工单位有必要对其展开深入的研究。

1 盐渍土介绍

盐渍土包括盐碱土与碳土等一系列土质。在道路建设方面，盐渍土是指位于地面下方1m 处且含盐量超过0.3%的土质，地表任意地方含盐量大于0.5%的土质也均属于盐渍土。该工程路线起点位于依吞布拉克镇东3km，顺接青海段终点（G315 线K1281处），项目终点位于若羌县城北侧与既有G218 线相接，顺接若羌至民丰段高速公路项目。工程中存在大量的盐渍土地带，且有些属于中盐渍土和强盐渍土。

在公路施工过程中，由于盐渍土的侵蚀，会造成路面失稳，并引发路基盐胀、溶陷、腐蚀等各种病害。随着外界自然条件的改变，盐渍土的状态也随之发生改变，使得在盐渍土路上修建道路较其他的施工工程更为困难。具体来说，主要是裂缝扩展或出现一系列物理化学现象，土质不断产生新的形态，造成路面结构改变、路基变形、局部土体坍塌等现象。大量的试验数据和工程实践表明，盐渍土地的物理化学特性不稳定，且对自然环境尤为敏感，在自然环境有所改变的条件下，盐渍土的体积和形态会与之前的状态存在较大差异，这种连续性变化对公路路基造成了很大的破坏，使路基的稳定性很难保持，使公路的整体结构不稳定，降低了路面的综合性能[1]。

2 病害种类及成因分析

2.1 溶陷问题

盐渍的种类有很多，按其在水中溶解度的大小，分为易溶盐（如氯化钠NaCl、硫酸钠Na2SO4、硫酸镁MgSO4）、中溶盐（如硫酸钙CaSO4）、难溶盐（如碳酸钙CaCO3）。对公路起危害作用的主要是易溶盐，盐渍土按盐渍化程度又可分为弱盐渍土、中盐渍土、强盐渍土、过盐渍土。其中，氯盐渍土、硫酸盐渍土不仅具有高含量的可溶性盐，还可以在干燥条件下显示出很好的强度。随着水分含量的持续增长，盐组分就会大量溶解、结晶，同时由于土体自身重量和车辆荷载等因素的作用，易导致土体发生溶陷，由硫酸盐构成的土质更易发生溶陷现象。

通过对硫酸盐特性的分析可以看出，氯盐对温度与湿度具有较高的敏感性，并随着气温的持续上升发生连续的吸水性溶解，从而导致路基的溶蚀性和稳定性变差。当某一区域的地下水浓度较高时，由于毛细水的上升，将导致大量的盐向路基层迁移，从而影响道路路面的质量。在后续运行过程中，由于各种因素的影响，如车辆载重等，造成路面严重损坏。

此外，随着温度的增加，硫酸盐的适应性越来越好，溶解度也越来越低，可以防止大多数的结晶水溶解，从而减少路面溶陷的概率。在治理湿陷性情况时，应注意控制土壤的可溶盐含量和毛细水的运移[2]。

2.2 盐胀和松胀

盐渍土壤通常会出现盐胀与松胀等病害情况。土壤中存在大量的硫酸盐是导致土壤盐胀松胀的主要因素，硫化物对土壤高度和密度的影响非常显著，若在此类松胀土地上修建路基，会造成道路的盐胀、松胀等问题，从而对道路的正常使用造成很大的影响。通过对盐碱地进行分析，发现在盐碱地中当硫酸盐含量大于2%时会引起土壤的结构改变，在盐胀和松胀作用下，使土壤发生显著的凸起，若在该类土地上建设道路，会在一定程度上提高车辆行驶的危险性。新疆盐碱地的盐胀状况与其所处的气候条件密切相关，在寒冷冬季，土壤中的硫酸盐会结晶为块状，土壤中的其他盐类也会发生结晶现象，从而使道路表面突起。在夏天较炎热、雨水也比较多的时候，土壤里的盐分则会被溶解，硫酸盐也会迅速溶解于水中，从而导致土壤中盐的颗粒减少，进而导致道路的沉降。同时，新疆昼夜温差大，这一现象也会频繁出现。在这种条件下，地基结构会不断地发生变化，从而对地基的使用安全性产生很大的影响[3]。

2.3 翻浆问题

土壤翻浆是易发生于盐渍土质中的一种非常危险的病害，如果土壤水分及粉质土的品质不能保证，盐分、冻点等因素会对土壤造成很大的影响，甚至会导致土壤发生严重翻浆。

就新疆土壤中的氯盐碱化土壤进行分析，如果氯盐浓度太低，就会使土壤结冻温度显著降低，从而提高土壤的水分聚集作用，提高土壤冻胀的发生概率，且该翻浆病害主要发生在春季气温上升、冰雪融化时。如果氯盐浓度太高，则对土壤结冻温度的影响不大。

硫酸盐渍土的特征是：土壤结冰温度不受盐浓度的影响、极少发生大幅度的冰点变化，又因高强度、密水性等因素的作用，导致路基发生冻胀和翻浆。因此，在防治硫酸盐渍土发生翻浆等情况时，应通过控制土壤含盐量和土壤中的水分转移来达到控制土壤含盐量的目的，防止土壤水分的迁移。

2.4 盐分迁移提升

目前，盐渍土中盐分的迁移也是经常出现的一种土壤病害，并会对路基的实际应用安全构成严重威胁。盐渍土中的盐迁移现象与土壤中水分的毛细管活动密切相关，当土壤中的盐组分被溶解后，水分在毛细管中起到了重要的作用，导致了可溶性盐类的迁移，大幅度提升了盐的迁移病害发生概率。在实践中，由于土壤中水分的毛细管运动，会引起土壤中的盐组分上升至路面层，从而对道路的平整度、稳定性和安全运行产生不利的影响。

3 盐碱地路基病害防治对策

3.1 提升路基高度加土工布隔离法

在处理盐渍土公路路基填筑病害时，通常采用提高路基高度加土工布隔离的方法作为盐碱地主要防治措施，填土高度达到路床位置及路面位置以后，严禁使用任何程度的盐渍土，且在填土路提与路床间加铺不透水的土工布隔离，保证路基的耐久性和安全性。在盐碱地上进行路基建设施工时，可以抬高路基加土工布隔离来将土壤中的水分与盐分分离开来，从而达到隔盐作用。将盐分与水分有效分离后，水分对盐分的作用力减小，从而减小了盐分对土壤结构的影响，大大改善了地基的稳定性。同时，在采用这种方法时必须考虑到地下水的基本状况和当地的降水条件，在保证了上述两个因素都得到有效控制后，再利用该方法处理因盐渍土引起的路基病害，并取得了良好的效果。

3.2 换填法

在解决盐渍土病害现象对路基造成的不良影响时，换填法也是一种行之有效的措施。在地基施工过程中，首先进行夯土和填土等地基的基础工作，在此阶段对含盐量低或无盐分的土壤进行施工和换填，在一定程度上改善盐渍土对道路路基的危害。在实施该措施时应保证更换土的高度超过1m，并根据当地土壤含盐量的特点，适当改变其高度，但不得少于1m。更换填料的原料可以不仅限于土壤这一类物质，其他类材料如新疆常见的砾石土、风积沙等均可以用作更换填料。

3.3 浸水预溶法

浸水预溶技术是将地基预先在水中浸泡处理。因为可溶性盐类在水中溶解后会渗入深层的土壤中，造成原有土壤微粒间结构的破坏，从而导致土壤由于自身的重力作用而聚积压实。如果盐渍土是由砾石、砂和具有良好渗漏特性的非饱和黏土组成，则土壤结构较为疏松，使得土体间裂缝结构多且大，一旦当土壤与水分接触时，土壤中的盐会被溶解，土壤中比孔隙小的土壤粒子会因为重力作用向下渗透，从而引起土壤的崩塌。如果盐渍土以砂质土为主，则在天然条件下砂的直径可达50μm，但是大部分的砂粒都是由细小的微粒构成，而含有盐胶的集粒在经过水的浸泡后会使盐分溶解在水中，从而使集粒结构破坏，再次分散为更小粒径的颗粒，从而造成土壤的崩解。浸水预溶技术能显著改变路基土盐胶结构，减少土壤含盐量，从根本上防止土壤塌陷和其他病害[4]。

通过试验证明，采用浸渍预溶技术可以在不影响基础沉降等级的情况下，减少约60%～70%的溶陷量，且经济投入少，处理方便。该工艺主要用于粉土、砂砾土、黏性盐渍土等具有较大厚度和较好渗漏性能的土质，对于具有较低渗透性的黏性土壤不适用。由于该工艺需要大量的水资源，必须在容易获得水源的地方进行应用。

3.4 强夯法

在盐碱地地基施工过程中，强夯法通常也会被采用，可以有效改善路基施工的质量。强夯法的基本原则是将地基上的土壤夯实，然后用夯击的方法来压缩土体中的孔隙，从而增加土体的密度。随着土壤密度的增加，土壤和土壤中的盐分也不易随着水分的变化而变化，从而减少了土壤因盐分溶于水而引起的变化。须注意某些地方土质的盐分含量很高，采用此种工艺时必须与水浸法联合应用，以保证在土壤含盐量较少的条件下进行强夯。路基的剖面图见图1。

图1 路基剖面图

3.5 降低地下水位法

在处理盐渍土病害对路基造成的影响时，采取降低水位措施也可以起到一定的效果。由于土壤中含盐量受水的影响，所以在进行地基施工时，通过降低地基周围的水位，可以有效地隔离土壤中的盐分和水分，从而减少水分对盐渍土的影响，达到对地基科学保护的目的。采用该方法可以将地基中的水分抽出，使土壤中的盐分尽量不与水分接触，从而不受水的影响，同时也可以作为一个蒸发池，进一步增强地基的稳定性和强度，具有很强的实用性。

3.6 设置隔断层法

此外，采用隔断层技术对改善路基的使用稳定性具有重要意义。通过建设隔离断层可以有效防止毛细水对土体中盐组分的影响，从而改善地基的稳定性和安全性。在进行隔断层的设计和施工建设时，可以采用砾石、清砂、油毡等作为加工隔断结构的基础材料，通过大量的试验和研究表明，该材料可以有效地阻止水分的挥发，从而减少挥发时产生的水汽对土壤含盐量的影响，改善公路路基的稳定性。

4 盐渍土地区路基施工时的注意事项

第一，安排好施工时间。对于新疆盐渍土地区公路工程施工来说，应注意观察季节因素，通过调查当地盐渍土的水盐特征，尽可能使土的含水量接近于最低含水量，保障不会发生冻结和积水，一般首选季节为冬季施工。

第二，在施工过程中需测量土壤的含水量和含盐量。若施工部门没有特殊的设计要求，则不允许使用含盐量超过标准的填料。如果取土坑表层的含盐量超过允许值时，应将其铲除，并置放于坑的外侧。在填料含水量大于最佳含水量约1%时，应停止取土填筑工作。

第三，新疆盐渍土地区分层取样时，在地表层下深度分别为0.05m、0.25m 各取一组，以此类推间隔0.25m 取一组，直至深度为1m 深处停止。若遇到1m以下含盐量较大的地层，可适当地加深取样深度。由于表层盐分多集中于干旱季节，通常取样季节为干旱季节。

第四，在盐渍土路基施工时，应确保一次性施工完成，从清除基底过盐渍土开始进行不间断施工，一次性完成路基标高的设计工作。针对毛细水隔断层的地区，应一次性做到隔断层的顶部，预防出现路基的再盐渍化和形成盐壳。

5 结语

综上所述，新疆具有大量广袤的盐碱地，在该地区道路建设是不可或缺的。针对新疆地区盐碱地病害给道路路基造成的不利影响，提出了六种常用的解决方法，以期对相关的建筑工人有所帮助，从而保证新疆地区的公路建设质量。