鹽漬土地區路基

鹽漬土是在深 1米的地表土層內，易溶鹽含量大於0.3%的土地。鹽漬土對路基穩定性的影響同環境條件有關。氯鹽漬土易遭溶蝕而產生濕陷、坍塌等病害，但在乾燥條件下，氯鹽卻可起粘固作用。

通過鹽漬土地區的路線應儘可能避開易遭洪水沖淹的低洼地區以及經常潮濕或積水的強鹽漬土地帶。用鹽漬土做路基填料，其含鹽量應在容許範圍之內。路基排水系統應保證排水通暢，以避免路基附近出現積水現象。路基應有足夠的高度，以避免凍脹、翻漿和再鹽漬化。如路基高度不能保證，則應採取毛細水隔斷層以隔斷毛細水，或採取降低地下水位等措施。為保證路基穩定和有效寬度，必要時還可採取加寬路基、放緩邊坡、加固路肩及邊坡等措施。

基本介紹

• 中文名：鹽漬土地區路基
• 外文名：subgrade in salty soil zone
• 鹽漬土：深1米的土內，易溶鹽含量>0.3%
• 鹽漬土分類：鹽土、鹼土、膠鹼土
• 災害類型：溶蝕、鹽脹、凍脹、翻漿
• 處置方法：設定隔離層法、提高路基法等

鹽漬土的分類

(1)鹽土。鹽土是指以含有氯鹽及硫酸鹽為主的鹽漬土。往往是地下水位很高時，水中的鹽分由於毛細管作用，經過蒸發而聚集在土的表層。在草原和荒漠中的窪地，由於帶有鹽分的水流入，經過蒸發而形成鹽土。

(2)鹼土。鹼土是由鹽土因地下水位降低而形成或由地表水的滲入多於土中水的蒸發時形成。

(3)膠鹼土(龜裂粘土)。膠鹼土生成於荒漠或半荒漠的地形低洼處，大部分是粘性土或粉性土，表面平坦，不長植物，乾燥時非常堅硬，乾裂成多角形，潮濕時立即膨脹，裂縫擠緊，成為不透水層，非常泥濘。

成因機理

由鹽漬土溶蝕引起的路基破壞

由溶蝕引起的路基破壞主要包括由於鹽漬土浸水后土中鹽分溶解、流失等導致地基出現的濕陷、洞穴等情況而引起路基出現沉降，甚至坍陷等的破壞現象。

這類破壞現象的出現主要與鹽漬土地基含水量的變化有關，即地基所處區域水環境的改變。當地基處於乾燥狀態時，鹽漬土中的各類鹽以固體、晶體或二者混合物的形式存在，其強度滿足地基承載力的要求，路基處於穩定狀態。當由於地下水位升高或毛細現象使得鹽漬土地基含水量增大時，地基當中的可溶鹽分將溶解在水中，並隨著水分的移動而流失，使得地基土的組成顆粒減少，各土粒間的間距增大，從而導致其顆粒間的聚合力減小，進而使地基的抗剪強度降低，最終導致其上的路基發生變形失穩，出現沉降等現象，嚴重者造成路基坍陷。

由鹽漬土的松脹性和膨脹性引起的路基破壞

由鹽漬土的松脹性和膨脹性引起的路基破壞主要包括路基的不均勻沉降、路肩及邊坡土體變松等路基失穩現象。

這類破壞大多發生在以硫酸鹽為主的鹽漬土地區。該類破壞的發生主要與地基土溫度的變化密切相關。硫酸鹽的溶解度對溫度的變化十分敏感，隨著地基溫度的降低，液態的鹽溶液達到過飽和狀態，鹽分以結晶體的形式從溶液中析出，單位體積比溫度降低前有所增大，出現鹽脹現象；當溫度回升時，溶液的溶解度增大，硫酸鹽結晶體又溶解於溶液中，使得鹽漬土體積縮小。溫度場的循環使得地基土不斷地處在膨脹—收縮—膨脹的循環變化過程中，使得土體由於結構破壞而變得鬆散，造成土體孔隙率的增大、抗剪強度的減小及承載力的下降，引起上部路基的不均勻沉降，導致路面出現鼓脹、裂縫等破壞現象。同時，當地基土含水量較小時，土體中所含的固體硫酸鹽在低溫時吸水結晶，體積增大；當溫度升高時，脫水變成粉末狀固體，使其體積縮小。通過不斷的循環，使土體出現變松的現象，這一現象往往影響路基穩定。

對於碳酸鹽而言，其對土體膨脹性的影響往往更加複雜。當碳酸鹽漬土處在潮濕狀況下時，薄膜水和鈉離子所引起的交換作用很強烈，若鹽漬土中含有大量的吸附性陽離子，在遇水時由於膠體顆粒和吸附性陰離子相互作用，在膠體顆粒和黏土顆粒周圍形成結合水薄膜，進而減少了各顆粒間的粘著力，使其互相分離，引起土體膨脹，導致路基的不均勻變形。

道路鹽脹病害的發展是低溫鹽脹的累積過程。相關研究表明：從每年的秋季開始，隨氣溫的逐步降低，路基土中的硫酸鹽逐漸結晶而析出，導致土體的體積增大，其體積在垂直方向的增量就是鹽脹量。隨著地溫降到一年的最低點，鹽脹量達到峰值，路基的變形進入最嚴重階段。隨著氣溫的回升，鹽的溶解度逐漸增大，土體的體積減小，鹽脹程度隨之降低，但路基的變形恢復過程是不可逆的。因此，雖然隨著溫度的升高，土體的鹽脹程度有所降低或完全回落，但變形對路基的破壞卻不能恢復，隨著時間的增長，路基病害也在逐年加劇。

由鹽漬土做路基填料引起的路基破壞

這類破壞主要包括由鹽漬土路基填料引起的凍脹而造成的路基翻漿和由雨水沖刷而引起的邊坡失穩而導致的路基破壞。

路基由於翻漿而發生的破壞主要與鹽漬土的含鹽量和冰點有關。對氯鹽漬土而言，當含鹽量在一定範圍內時，由於冰點降低、水分聚流時間加長，則對凍脹有加劇作用。但含鹽量更多時，由於冰點降低多，路基將不凍結或減少凍結，從而不產生凍脹或只產生輕微凍脹。硫酸鹽漬土對凍脹具有和氯鹽漬土類似的作用，但冰點降低不如氯鹽漬土多，影響不如氯鹽漬土顯著。碳酸鹽漬土由於透水性差，對凍脹具有一定的減輕作用。

氯鹽漬土，當含鹽量在一定範圍內時，不僅可加重凍脹，也可加重翻漿，這是因為氯鹽漬土不僅聚冰多，而且液、塑限低，蒸發緩慢。當含鹽量更多時，也因不凍結或減少凍結而不翻漿或減輕翻漿；硫酸鹽漬土，在降低冰點方面，其作用和氯鹽漬土類似，也可加重翻漿，但不如氯鹽漬土顯著；春融時，結晶硫酸鈉脫水也可起到加重翻漿的作用。

另一方面，由雨水沖刷引起的邊坡失穩而導致的路基破壞主要由鹽漬土路基（主要是邊坡）鹽分的溶蝕和退鹽作用造成。鹽漬土路基受雨水沖刷，邊坡表層鹽分被溶解沖走，溶鹽流失後邊坡表層土體變松，使得其他細顆粒更加容易被沖走，在路基邊坡和路肩上會出現許多細小沖溝，加劇了坡面侵蝕的發生，情況嚴重者將導致邊坡失穩。同時，隨著邊坡侵蝕的進一步發生，降水的入滲量和入滲深度也進一步增加，松脹和膨脹作用將破壞土的結構，對鹽漬土路基的穩定性非常不利，會導致路基濕陷、塌陷等病害的發生。

由毛細水攜鹽上升對路基造成的破壞和影響

鹽漬土的鹽分溶解度隨溫度升高而增大，甚至可以使固相鹽變為液相鹽。鹽漬土地區的土中含水溶解鹽，經蒸騰作用提升水分由地表揮發，鹽分卻存留下來，隨時間推移越聚越多。當溫度下降，空氣相對濕度增加，鹽吸水分子尤其是硫酸鈉吸水分子膨脹，從而導致路面結構破壞。除毛細水攜鹽上升外，還有一種水攜鹽上升（被稱為氣態水），但它攜帶鹽上升的速度緩慢，是看不見摸不著的，最終鹽要聚集到路基上層，滲入並破壞路面，影響公路交通。鹽漬土路基毛細作用誘發路基災害示意見圖1。

圖1

處治方法

設定隔離層法

在路基內設定隔離層，防止水分進入路基上部。如果只是隔斷毛細水，可用粗粒滲水材料修築；如果同時要求隔斷毛細水和汽態水，則可用瀝青、土工布等不透水材料修築。隔離層的埋置深度，對高等級公路要滿足減少鹽脹、凍脹的要求，同時考慮經濟性和耐久性，一般以不小於1.0～ 1.5 m為宜。隔斷層是處治路基鹽脹最有效、最簡便的措施，應優先考慮採用。

提高路基法

提高路基高度以減少進入路基上部的水分和鹽分，施工簡便，亦是最常用的措施。但要注意的是，如果提高高度不足，則效果不佳，若提高太多，也存在縱面隨之調整問題。當凍深大於1 m，粉質亞粘土硫酸鹽漬土路基要高出地下水位6～ 7 m才能有效防治鹽脹。因此，如果使路基產生鹽脹的水分中汽態水占有較大比重，則不宜單純採用此法。

降低地下水位法

降低地下水位，以減少進入路基上部的水分和鹽分。與上法類似，地下水位需降到一定的深度才有較好效果。如果產生鹽脹的水分中汽態水占有較大比重，亦不宜單純採用此法。

化學處理鹽漬土法

對路基上層的硫酸鹽漬土進行化學處理，使土中的易溶鹽成分和性質發生變化，從而不再產生鹽脹或減輕鹽脹。目前所用的摻加劑，效果明顯的有： 、 等。為使化學處理的鹽漬土不受下層水分和鹽分的影響，路基底部應設定隔離層。

選線原則

(1)對於有可能對能遭受洪水沖淹的低洼地區，以及經常處於潮濕或積水的強鹽漬土、過鹽漬土或鹽沼地帶;對於大範圍的硫酸鹽漬土地帶，路線應儘可能繞避。不能繞避時，應考慮以最短的距離通過。

(2)在一般鹽漬土地區或小面積島狀零星分布的鹽潰土地帶，路線應儘可能地選擇在地勢較高、含鹽量較小、地下水位較低、地表水排除不困難、通過距離最短、距滲水性土產地最近的地方通過。

(3)在一般情況下，鹽漬土地區路基宜採用有適當高度的路堤，而不宜採用路塹形式。

設計原則規定

鹽漬土填料的容許含鹽量與壓實度

(1)氯鹽漬土及亞氯鹽漬土的容許含鹽量。氯鹽漬土容許含鹽量的確定，是考慮夯實時應達到要求的壓實度和固體鹽分能完全溶解，即土順粒間的空隙中不夾有鹽分結晶速一基本概念出發的。氯鹽漬土的最大容許含鹽量採用輕型擊實標準時為5%～ 8%，採用重型擊實標準時為3%～ 6%。但在過乾地區，因為鹽分在此地區只發生部分溶解，所以該地區氯鹽潰土的合鹽量可以容許超對上述限制，在一定條件下，甚至可以直接用純鹽來築路。亞氯鹽漬土與氯鹽漬土性質相似，故對其中的氯化物鹽類的容許含鹽量可阻採用與氯鹽漬土相同的標準，但對其中的硫酸鹽的含量則應限制在不超過2%為宜。

(2)硫酸鹽漬土及亞硫酸鹽漬土的容許含鹽量。硫酸鹽在土體中由於鹽分狀態的轉變產生的鹽脹作用比較嚴重，因此這兩種鹽漬土的硫酸鹽含量應不超過1%～ 2%，一般公路不超過2%，高等級公路不超過1%。

(3)碳酸鹽漬土的容許含鹽量。碳酸鹽漬土對路基土體密度的有害影響，主要是浸水後發生的膨脹作用，故在一般情況下，其含鹽量不宜超過0.5%。

(4)鹽潰土作為路基填料的分類。如上所述，鹽演土作為路基填料的可能性，首先與所含易溶鹽的性質和數量有關，其次與所在自然區域的氣候、水文和水文地質條件有關，此外也與土質和遭路技術等級有關。

(5)鹽漬土填料的壓實度。加大夯實功能，可以提高鹽演土路基的壓實度。一般鹽潰土路基的壓實度應儘可能提高一些，以防止鹽分的轉移和保證路基的穩定。

隔斷層

為防止路基凍脹、翻漿、鹽脹及再鹽漬化，如提高路堤或降低地下水位的措施不經濟或不可能時，可以在路堤下部設定毛細水隔斷層。隔斷層一般可以用粗粒的滲水材料修築，也可以用瀝青、土工布等不透水材料修築。如用粗粒的滲水材料修築時，其厚度視所用填築材料的顆粒大小而定。即相當於毛細管水在該土層的上升高度加一安全高度，材料顆粒越粗者厚度可越小，安全高度一般可採用0.15m，而在潮濕地區可採用0.3m。為防止粗粒材料隔斷層失效，應在隔斷層的頂面及底面各鋪一層反濾層。隔斷層應儘量設定在路基的中部或底部，在硫酸漬鹽土及亞硫酸鹽漬土地段，為防止鹽脹，更應當放低一些。當隔斷層設定在路基底部時，考慮下沉和淤塞所造成的影響，其厚度要適當大一些。

路基排水

鹽漬土地區路基應該能保持排水暢通，不致因積水使土質發生不利的變化。在地面水的排除有保證及地下水位不高的情況下，弱鹽漬土、中鹽漬土的路基寬度、路拱形狀及邊坡陡度可以按一般路基進行設計。為保證路基穩定，應防止路基附近積水。當兩側有取土坑時，可以利用取土坑進行橫向和縱向排水。當兩側無取土坑時，宜設定縱向排水溝進行排水。取土坑與路基邊坡坡腳之間設定不小於2m的天然護坡遭。取土坑的坑底離最高地下水位不應小於0.15～ 0.20m。縱向排水溝應有0.2%以上的縱坡，取土坑坑底向路堤外應有2%～ 3%的橫坡。當根據地形設定必要的橫向排水溝時，兩排水溝之間的距離不宜大於0.3～ 0.5km。地下水位高，地形有利時，可於路基旁側設定降低地下水位的排水溝，並將水引至路範圍以外。一般情況下，地面排水系統可蹦與降低地下水位的排水系統台並設定。但如地表徑流大，則宜分開設定，以免抬高地下水位或沖毀降低地下水的排水溝，影響路基穩定。