盐渍土路基处理与施工探讨——以兰新二线哈密南环线为例<br/>

盐渍土路基处理与施工探讨——以兰新二线哈密南环线为例

2013-05-13陈平胡明雷用

重庆建筑 2013年6期

陈平，胡明，雷用

（解放军后勤工程学院军事土木工程系，重庆 401311）

盐渍土是指含盐量超过一定数量的土。国内外有关盐渍土含盐量与含盐类别标准的规定历来不同，到目前为止还没有一个关于盐渍土地基科学的、权威的定义，但不同含盐量的地基，都危害着工程建设项目。本文研究中将盐渍土定义为：地表下1m内，易溶盐含量平均大于0.3%的土[1]，有较强的吸湿、松胀、溶蚀和腐蚀等特性的不同程度盐碱化土的总称。

土壤盐渍化发生在气候干旱，地下水位高、土壤水分蒸发量大而且含有较多可溶性盐的地区。它是一定气候、地形、水文地质等自然条件共同对水盐运动产生影响的结果[2]。新疆地区是盐渍土主要分布区，因此在铁路、公路施工过程中常遇到路基盐渍化的问题。兰新二线哈密南环线工程面临着同样的难点问题。因此，根据路基的危害形式，对在施工中选料及路基填筑、路基防护等方面提出针对性质量控制措施，是完成兰新二线哈密南环线项目的重要前提。

1 盐渍土对工程的危害

在高含盐量地区，特别是在高地下水位地区，盐分能降低地（路）面强度、减弱封层作用，从而导致地（路）面的破坏。盐渍土病害主要有盐胀、翻浆、湿(溶)陷和腐蚀等类型。

盐胀是盐渍土地区道路主要病害之一，盐渍土中Na2SO4的盐胀特性使盐渍土路基产生不同程度的盐胀变形[3]，气温升高时，盐胀形成的芒硝晶体失水使盐渍土体产生疏松，路基浸水后在车辆荷载作用下，使路面产生不均匀溶陷变形[4]。盐渍土地区公路工程翻浆系指“路床中的土体受水的侵入而变软，泥浆化乃至翻冒，从而导致路床土体承载能力下降，道路表面不均匀起伏、松软或破裂冒浆等的病害现象”。含盐量愈多，土的液塑限愈低，则可在较小的含水量时达到液性状态，抗剪强度降低到近于零。氯化盐土有明显的保湿性，从而使土壤长期处于潮湿、饱和状态，易产生“液化”现象。硫酸盐渍土春融时结晶体脱水也可以加重翻浆的作用，可见易溶盐的存在使盐渍土翻浆更容易形成。

盐渍土中NaCl，Na2SO4等盐类的腐蚀作用能使混凝土构造物、金属物等设施产生麻面和疏松等损坏。实践证明，在以氯盐为主的盐渍土地区，钢筋混凝土结构破坏的主导原因是Cl-引起的钢筋锈蚀[5]。

在一定条件下，氯盐也能损害混凝土，不过氯盐对混凝土的破坏形式较对钢筋的腐蚀次之[6-7]。硫酸盐的腐蚀破坏作用，主要破坏对象是混凝土本身，目前，我国以硫酸盐为主的盐渍土地区，破坏除发生在建筑物外，还常见于混凝土道路、桥梁、机场等[7]。

2 盐渍土地基处理方法（兰新二线哈密南环线案例分析）

2.1 工程概况

根据挖探实测并结合铁路工程地质手册经验值，哈密南环线路基区间毛细水上升高度采用3.3m，地下水埋深一般大于10m，超限土层厚度一般小于1.0m。线路通过盐渍土地段，区内分布较广，地表往往有白色盐霜沉积。据调查：地表的盐份随季节水文条件的变化而变化，冬春季节，由于大气降水少，蒸发量大，地表的盐份有所增加，眼观泛白；夏秋季由于大气降水有所增加，地表盐份被淋溶带走或下渗，地表盐份减少，眼观较轻，呈局部分布。其中部分盐渍土地段已进行剥除表土、浸泡排碱等措施改造为农田。铁路的修建会不同程度地引起次生盐渍化问题，因此设计及施工中均应按照盐渍土地段采取措施。

线路经过地段分布的盐渍土类型有中亚硫酸盐渍土、中硫酸盐渍土、强亚硫酸盐渍土、超亚硫酸盐渍土、中亚氯盐渍土、中氯盐渍土、强亚氯盐渍土、超亚氯盐渍土等，总长度约15000m，成份以粉质粘土、粉土和粉细砂为主。

2.2 地基处理及加固

除常规地基处理方法外，本段重点采用的地基加固处理措施有：土工格栅、填卵（砾）石垫层等方法。

2.2.1 一般地基处理

当地基条件良好时，对雨季滞水或地下水位高的低洼地段，清除表层种植土，路堤底部填筑渗水性填料，并采用重型机械振动碾压技术压实至路堤本体压实标准；对旱地或山地，应清除地表杂草，地表松土厚≯0.3m时，原地采用压实技术进行填前压实；松土厚＞0.3m时，采用翻挖、分层回填压实，或采取其它加固措施。当基底土密实且地面横坡缓于1:10时，清除草皮杂物；当地面横坡为1:10～1:5时，将原地表土翻挖压实符合设计要求；当地面横坡坡度陡大于1:5时，自上而下挖台阶，台阶顶面做成4%的内倾斜坡，沿线路横向挖台阶宽度、高度满足设计要求，沿线路纵向挖台阶宽度不小于2.0m。

2.2.2 设置隔断层[8]

在路基设置隔断层，防止水分和盐分进入路基上部。

砂石材料隔断层不仅隔断毛细水上升通道，还可以增进地基的整体强度，削弱或控制土基的不均匀变形，其厚度可通过计算确定。隔离层也可作为缓冲层，使下面土的盐胀变形得到缓冲，不破坏地基表面的平整，这种方法在我国硫酸盐含盐地层地区已经得到广泛的应用。

2.2.3 路基换填处理

路基换填厚度、范围按设计要求进行，若施工中发现设计换填底部以下仍存在软弱土层或人工弃填土时，全部清除至硬底。换填区域采用机械开挖，留有30～50cm厚的人工清理层，换填底要平整、排水通畅。

2.2.4 CFG桩操作要点

CFG桩由碎石、石屑、砂、粉煤灰掺水泥加水拌和，采用长螺旋钻机成孔，钻至设计高程后提钻和泵送混凝土同步进行，并利用泵压成桩，是介于刚性桩与柔性桩之间的一种具有较高粘结强度的桩型。

（1）施工准备：平整场地，清除障碍物，标记处理场地范围内地下构造物及管线，处理完后整平。测量放线，定出控制轴线，依据设计文件确定打桩场地边线并标识。测定桩体位置，桩位用白灰或木桩标识。

（2）钻机就位：通过悬挂在钻杆导向架侧面的垂球及在导向架上标出的对照线位置来调整钻机的水平和钻杆的垂直度。垂直度的容许偏差不大于1%。

（3）试桩：复核实际地质与施工图中的资料是否一致，必须试桩。

（4）开钻:钻进速度一般要先慢后快，钻进过程中要随时检查钻杆的垂直度，不能晃动，钻位不能偏移，如果有异常情况，必须马上调整，放慢钻进速度，否则会使钻杆、钻头损坏，钻孔位容易偏斜。

（5）钻进成孔：螺旋钻初钻给进量每转控制在10～30mm，正常后可提速为临界转速的1.2～1.3倍，砂土中取高值、粘土中取低值，所以应尽量采用中高转速、低扭矩、少进刀的工艺，使得螺旋叶片之间保持较大空间，提高成孔效率。根据钻机塔身上的进尺标记，成孔到达设计标高时，停止钻进。

（6）混合料搅拌：按照配合比进行配料，每盘料搅拌时间控制在60～120s，坍落度控制在160～200mm。

（7）灌注及拔管：钻到设计标高后，停钻准备灌注，当混凝土充满钻管内后开始拔管，严禁先拔管后泵送混凝土。拔管时钻杆停止转动，严禁边拔管边转动，应边灌注边提钻，均匀提升，拔管速度控制在2～3m/min左右。提拔钻杆要采用静止提拔，在特殊情况下采用边旋转提拔，同时通过混凝土输送泵的泵送次数来确定实际投料量，必须保持混凝土面始终高于钻头面，钻头低于混合料面15～25cm。确保钻杆内管及输送软、硬管内混合料连续。

（8）桩头控制：为了防止桩头表层呈砂浆或纯水泥浆状态，而造成桩的混凝土强度达不到设计和规范要求，在灌至桩顶时采用钢筋制成的探灰器进行量测，按设计和规范要求，预留不低于500mm的浮浆层。灌注完成后，桩顶盖土封顶进行养护。

（9）钻机移位：灌注完成后钻机后退移至下一桩位钻孔。

（10）挖除桩顶土：首先测定地面标高，并作出标记，计算挖土深度，用小型挖机将土挖至设计桩顶标高以上20cm处，剩余20cm人工清底挖除。

（11）桩头处理：采用人工配合小型机具开挖基坑，凿除保护桩头（50cm），凿除时要避免扰动桩头以下桩身的质量。

（12）CFG桩检测：CFG桩施工完成后28d进行检测。用小应变仪检测，静载试验抽样复核，小应变仪随机抽检10%，主要检测桩长、桩身是否完整、有无缩颈等现象。CFG桩单根桩承载力应不小于500kN。

（13）铺设褥垫层：褥垫层厚度宜为150～300mm，具体由设计确定。

2.2.5 垫层及土工格栅铺筑

2.2.5 .1垫层施工方法

（1）测量放线：测量控制桩间距在20m。控制桩测设完成后，在施工段的一端打入钢筋桩，挂绳控制垫层厚度。

（2）摊铺与整平：采用推土机和平地机组合摊铺，专人负责指挥卸料、布料，卸料后用推土机推平，虚铺厚度大于设计厚度5～7cm，可根据现场压实情况调整。用推土机初平，根据放线标高及虚铺厚度，用白灰标出推平标高，以便推土机推平。平地机在推土机初平后进行整平，先用压路机静压一遍，然后上平地机。平地机刮平时调整好刀片横向坡度和刀片切入深度，先大面积推平，再循序渐进刮平，直到达虚铺高度为止。

（3）碾压：经压路机初压、平地机刮平后，检测表面高程及路拱横坡，检测合格后，立即用压路机在路基全宽范围内压实，由两侧向中心碾压。碾压时，配合人员随机指挥作业，碾压轮横向错半轮，压路机行走速度为1.5～2km／h，密实度增大后，可适当增加碾压速度。先静压1～2遍，振动4～6遍。达到规定遍数后，由实验人员检查密实度，直到合格为止。

2.2.5 .2垫层施工工艺标准及要求

施工前应进行压实工艺试验，确定施工参数，并报监理单位确认。砂、碎石垫层的压实质量符合表1的规定。