盐渍土对公路路基的危害及防治措施

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【摘要】本文通过对新疆地区盐渍土的基本特征描述，阐述了盐性及盐渍程度、土的颗粒组成及细粒特性、水文地质和气候条件。通过盐渍土对路基路面、混凝土结构物的危害现场调查，综合施工经验，提出了盐渍土处理措施。 更多还原

【关键词】盐渍土； 路基； 路面； 防治措施；

中图分类号： U213 文献标识码： A

盐渍土是指含盐量超过一定数量的土。盐渍土是土层盐渍化工程的产物，在公路工程中，主要是指地表土层1米厚度内，易溶盐含量平均大于或等于0.3%的含盐土层。盐渍土属特殊土类，因为它具有一般土所没有的特点，不能按一般土来对待。

一、盐渍土的主要特点及形成原因

㈠、盐渍土的主要特点

1、盐渍土的三相组成与一般土不同，常规土体的三相组成是由气相--空气、液相--水、固相--土颗粒所构成。但是，盐渍土的三相组成由气相--空气、液相--溶液、固相--土与盐结晶的混合体所构成。液相中含有盐溶液，固相中含有结晶盐，尤其是易溶的结晶盐。也就是说，盐渍土的液相与固相会因外界条件变化而相互转化。

在盐渍土中三相体由气、水盐溶液、难溶结晶盐、易溶结晶盐和土颗粒组成。在温度变化和有足够的水浸入盐渍土时，土中的易溶结晶盐将会被溶解变成液体，同时气体孔隙也被充填。此时，盐渍土由固、液、气的三相体转变为固、液两相体，在其转变过程中，通常伴随土的结构破坏和土体变形。相反，当环境条件发生变化时，盐渍土的两相体也会转化为三相体，此时土体也会发生体积变化。因此，盐渍土的相态变化对工程带来严重危害。

2、盐渍土中的盐遇水溶解后，土的物理和力学性质指标均会发生变化，其强度指标明显降低。

3、盐渍土中的盐浸水后，因盐溶解盐渍土中的水携盐上聚，使路基次生盐渍化，造成路基溶陷与潜蚀、路面翻浆、盐胀、溶陷及路面不规则变形、沥青面层起皮、脱落、网裂和坑洼等问题。

4、某些盐渍土（如含硫酸钠的土）地基，在温度或湿度变化时，会产生体积膨胀，对建筑和地面设施造成危害。这种由于盐胀引起的地基变形的大小，取决于土中硫酸钠含量的多少以及土中温度的湿度的大小。

5、盐渍土中的岩溶液会导致建筑物和地下设施的材料腐蚀。腐蚀程度取决于材料的性质和状态以及盐溶液的浓度等。

（二）、盐渍土形成原因

盐渍土的形成及其分布，均与当地的地理、地形、气候以及工程地质和水文地质条件等自然因素决定。盐渍土的形成取决于盐土母质，盐水径流条件和盐分迁移聚积能力，现代盐渍土的积盐过程以水流作用为主，在干旱的戈壁沙漠地区风力也起一定作用。除海滨地区以外，盐渍土分布区的气候多为干旱或半干旱气候，降水量小，蒸发量大，年降水量不足以淋洗掉土壤表层累积的盐分。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，蒸发量小于降水量，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。此外，在东北和西北的严寒冬季，由于冰冻而在土壤中产生温度与水分的梯度差，也可引起土壤积盐。

二、公路路基病害的类型及其危害

含有不同盐类的盐渍土具有不同的工程特性。盐渍土根据含盐的溶解度不同可分为：易溶盐盐渍土、中溶盐盐渍土和难溶盐盐渍土。我国的盐渍土绝大部分属易溶盐盐渍土，部分地区分布有中溶盐盐渍土。难溶盐的盐类基本不溶于水，对工程影响很小。盐渍土地区公路路基危害主要有以下几种类型：

1、氯盐渍土。氯盐渍土中氯盐有较强的吸湿性与保湿性，易溶解，使土的最佳含水量降低，引起路基强度降低及不稳定。当含盐量多时，会造成湿陷、坍陷等病害。用氯盐渍土填筑的路堤易吸水软化，降低路堤土体强度。

2、硫酸盐渍土。硫酸盐渍土的主要盐质为硫酸钠，其溶解度随温度而变化，在温度为32.4℃时溶解度达到峰值。Na2SO4低温下溶解度低，产生吸水结晶，体积膨胀，其结晶体所需要的水分约为自身质量的1.27倍，结晶后的硫酸钠的体积为无水硫酸钠的3.1倍。硫酸钠在温度变时，时而吸水结晶体积膨胀，时而脱水体积缩小，如此反复胀缩，破坏了土的结构改变了土的密度。如用硫酸盐体积分数超过2%的盐渍土填筑路堤，由于温差的影响路堤土体中的硫酸盐体积反复变化，导致路堤土体结构遭到破坏，影响路堤稳定。其危害主要有：土壤盐分体积的变化会使路基表面疏松，边坡呈蜂窝状；会导致路肩疏松，且盐土粉末容易被风吹蚀；土壤中硫酸盐含量过高时会造成路面鼓包、破裂。

3、碳酸盐渍土。碳酸盐渍土具有强碱性反应，又称碱性盐渍土或简称碱土，也有一定的膨胀性，塑性和黏附性较大，遇水后引起土体膨胀导致路面泥泞不堪。

三、盐渍土的主要病害

1、溶陷

溶陷是氯化物盐渍土地区道路的主要病害之一。它是由于道路盐渍土路基或结构层在淡水作用下，盐分溶解并被水分带走，导致土体强度逐渐丧失。在荷载或自重作用下，盐渍土路基或结构层出现沉陷、孔洞等破坏，并逐渐反映至面层，有的盐渍土地区路面由于湿陷会产生溶洞，给行车带来隐患。

2、 翻浆

翻浆主要是由于盐渍土中所含易溶盐晶体聚冰、脱水及吸湿潮化，使得土基饱水及承载能力下降，在外荷载反复作用下形成翻浆，使道路表面泥泞、湿滑，影响车辆正常运营，这类病害以氯盐渍土地区较为多见；翻浆是由于土质、高温度和水三个自然因素和荷载的共同作用形成的。

3、 盐胀

盐胀是指含有硫酸盐的盐渍土，降温时硫酸盐吸水结晶、体积增大、促使土体膨胀；温度升高时，硫酸盐又脱水，体积变小，这个过程反复作用，就会破坏土体结构，致使土体疏松。盐胀主要随温度变化而发生体积变化，引起地表松胀或公路路基路面局部不平、鼓起开裂。

4、腐蚀

腐蚀主要由于盐渍土中所含易溶盐与道路工程中所使用的金属材料、非金属制成品发生化学反应，致使这些材料或制成品的工程性能发生劣化，最终导致道路的破坏。这类病害在道路工程中的表现为钢筋锈蚀、混凝土或粘土制成品粉化开裂，高等级路面结构层损坏。

四、盐渍土公路路基病害的防治措施

1、路基处理

盐渍土路段施工前对原地面和基底应按下列规定办理：应复测其基底表土的含盐量和含水量及地下水位，根据测得结果按设计要求处理。清除地表盐壳和不符合设计要求的表土，一般盐渍土地表30M以内含盐量最大，故清表不能小于30M，同时对清表后路基碾压密实。

2、路基填料的质量控制

首先，要对原地面进行易溶盐含量调查在盐渍土路段取探坑（深度一米），分层取样试验检测易溶盐含量。以此来确定对于挖方路段，是否可以利用；对于填方路段土基是否进行换填等处理。其次，料场的选择。选择料场时，对料场进行初步勘察，拟选料场储量要丰富，满足路基填筑需要，避免料场数量过多，材料性能差异过大，造成施工控制困难；各层材料的含盐量要相对稳定；料场所处位置合理，施工时运料距离经济，同时满足施工排水及环境保护的需要；料场材料取样时，取样点不但在平面位置上有代表性，而且不同的深度位置，都必须进行取样检测，才能够全面了解拟选料场的整体情况。按照规范要求，取样检测易溶盐含量，以及总盐中Cl―/SO42-的比值，依据规范判定标准确定盐渍土的类型（弱盐渍土、中盐渍土、强盐渍土、过盐渍土）。确定合格的料场。

3、加强过程控制

中心试验室过程巡视检查中，随机取样检测易溶盐含量，如果超过规范要求及时通知施工方停止使用。

4、盐渍土路基病害的处理原则一般为路堤设计高度应满足不再盐渍化的最小高度，或者在路基中设置毛细水隔断层等。

⑴ 提高路基高度法

提高路基填筑高度，可以减少进入路基上部的水分和盐分，使上部路床受盐渍影响较小，有效防止盐胀。在排水不良或过湿的地带，一般采用该方法。有些盐渍土地区地下水位较高，为了使路基不受冻害和再盐渍化的影响，应控制路堤高度至不再盐渍化的最小高度，该方法施工简便是最常用的措施，适用于弱中且为非硫酸盐渍土地段。但应注意施工中将表层的植被、盐壳、腐殖土等清除，然后才可按规范要求分层填筑，填筑时必须严格控制填料，确保填料为非盐渍土且具有较好的透水性。

⑵ 换填法

换填法一般应用在路基含盐量超过规定的要求、路床过湿压实度达不到压实要求或路基标高受限制的低填浅挖地段采用，换填一般采用就近砂砾或风积砂，换填厚度应根据地质勘探资料以及填料的试验结果确定。从路基换填及铲除的盐渍土不得堆于路基两侧坡脚，应集中拉运到距离线路不得小于30 m以外，以免发生次生盐渍化。

⑶ 浸水预溶法

浸水预溶法即对路基预先浸水，在渗透过程中土中易溶盐溶解，并渗流到较深的土层中，易溶盐的溶解破坏了土颗粒之间的原有结构，在土自重应力下产生压密。浸水预溶可使路基土盐胶结构改变，并在一定程度上降低路基土含盐量，可提前消除盐渍土溶陷等病害。浸水完成后即进入晾晒期，晾晒的目的主要是调整路基土含水率，达到满足下一步施工条件。在现场浸水及晾晒完成后，进行表面高程观测、浸水后土的常规物理力学指标试验等测试，对预溶的效果进行检验，并重新评价预溶后的场地土。浸水预溶法一般适用于厚度较大，渗透性较好的砂、砾石土、粉土和粘性盐渍土。

⑷ 强夯法

路基土在浸水后，强度会大幅降低，为了提高路基土强度，消除或降低路基土的溶陷性，对浸水后的路基土体采用强夯法加固处理。该方法工艺简单、效果好、施工速度快、费用低、适合土层范围广。强夯处理的主要目的是：① 提高路基土的干密度，减少孔隙比，以达到消除和减少溶陷沉降量；②满足规范的压实度要求；③ 提高路基土的均匀性及整体性，消除或减少差异沉降量及剩余沉降量。强夯法一般和浸水预溶法配合使用，浸水后强夯效果最佳。

⑸ 设置隔断层法

隔断层法就是在路基某一层位设置一定厚度的隔断层，其根本目的是隔断毛细水的上升，防止水分和盐分进入路基上部，从而避免路基或路面遭受破坏。隔断层类型按采用材料有土工布（膜）隔断层、风积砂或河砂隔断层，砾（碎）石隔断层和沥青砂，油毛毡等隔断层。土工膜、沥青砂、油毛毡属不透水性隔断层，可隔断下层毛细水和气态水上升，砾石和风积砂属透水性隔断层，只可隔断毛细水的上升。

设置隔断层是处治路基盐胀最有效、最简便的措施，应优先考虑采用。一般应用于中强盐渍土地段，特别是硫酸盐渍土地段，受地面水或地下水毛细水影响的路基，标高受限制的挖方路堑或被利用的原有路基含量超限路段。

⑹化学处理盐渍土法

对路基上层的硫酸盐渍土进行化学处理，使土中的易溶盐成分和性质发生变化，从而不再产生盐胀或减轻盐胀。硫酸盐渍土中掺入氯盐可以减少盐胀，因为硫酸钠在氯盐溶液中其溶解度随氯盐浓度增加而减小。当土中C1-/S042-的比值增大到6倍以上时，抑制硫酸盐渍土盐胀的效果最为显著。这种方法对治理硫酸盐渍土路基的病害很有效，经济效益最为显著，目前所用的掺加剂，效果明显的有CaC12、BaC12等，其反应式为：

Na2SO4+ CaC12― 2NaC1+CaSO4

Na2SO4+ BaC12― 2NaC1+BaSO4

反应生成的硫酸钙仅微溶于水，性质稳定。另外，氯化钙无毒，极易溶于水，而且易于配制溶液，渗透性好，易于灌注，由氯化钙溶液带入的附加水也少。为使化学处理的盐渍土不受下层水分和盐分的影响，路基底部应设置隔离层。

⑺ 降低地下水位法

降低地下水位，以减少进入路基上部的水分和盐分。地下水位需降到一定的深度才有较好效果。如果产生盐胀的水分中汽态水占有较大比重，不宜单纯采用此法。

⑻ 其它方法

路基洒水，可增加路基强度。砂砾培筑路肩，可减少路肩培土的盐胀。盐渍土层较厚，含盐量较高时，可采用桩基处理。改良法改良盐渍土路基填料等。