论文部分内容阅读
【摘要】自改革开发以来，我国公路建设进入了蓬勃的发展时期，到目前为止已取得了巨大的成就。与此同时，盐渍土和土壤次生盐渍化问题日趋明显，已成为制约人类社会发展和进步的一个关键性问题。
在参考了大量的相关资料和实际工程经验的基础上，依据盐渍土的物理特性以及对公路危害形式,对在滨海盐渍土地区路基施工中的选料、路基填筑、路基防护等方面提出了一些针对性质量控制措施。
【关键词】盐渍土 路基施工 质量控制措施
一、 盐渍土地区的分布、地表特征和形成机理
1. 盐渍土地区的分布
我国盐渍土主要的分布区域有：滨海盐渍土、黄淮海平原盐渍土、东北平原盐渍土、西北半干旱盐渍土及西北干旱盐渍土。按含盐类的类型盐渍土可分为：内陆盐渍土、滨海盐渍土和冲积平原盐渍土。
内陆盐渍土大部分为硫酸盐渍土，主要分布在地势低平的盆地和平原及西北干旱地区，盐分的主要来源是含盐岩土层，在风化、溶解、风蚀、地下水、地表水及风力作用下形成盐渍土。
冲积平原盐渍土多为碳酸盐盐渍土，主要分布在黄河，海河冲积平原。是因为河床淤积、兴修水利导致地下水位上升的局部地区盐渍化。
滨海盐渍土几乎全部由氯盐渍土组成，滨海盐渍土的主要分布区域是华北平原东部沿海及江苏、浙江沿海地区。盐分主要来自海相地层沉积，不恰当的农业灌溉、地面沉降导致的局部海水倒灌也会引起盐分的曾加。
2. 盐渍土的地表特征
一般的盐渍土地表有石膏、蓬松土、盐霜、盐壳、盐盖等几种类型。盐霜下面含有较厚松软浮土的为硫酸盐渍土；地面表层较密实或结硬壳者是氯盐渍土或碳酸盐渍土。
在盐渍土区域有耐盐碱性指示植物生长。如盐角草生长于地下水位低，土层碳酸根含量少，硫酸盐含量多余氯化物含量的沼泽盐渍土地带；盐琐生在地下水位为1m~2m的潮湿盐土；盐穗木生长在地表结皮、盐分重的区域；碱蓬生长在碱份大，盐分轻、土层干燥硬结的地方；芦苇生长在地下水位较浅的区域；胡杨生长在地下水位较深的弱盐渍土区域。
3. 盐渍土的形成机理
受海水浸渍及海岸退移等影响，导致地下水水位高且水体矿化度高，再经过蒸发作用和毛细作用，水中的盐分就会凝聚于地表或者是地表下不深的土层中，就形成了盐渍土。气候、地形、成土母质和地下水等因素都会对盐渍土的成土过程产生重要的影响。
（1）气候的影响
气候可以直接影响土壤中盐分的运动，所以它是土壤盐渍化的一个主要因素。由于滨海盐渍土区域辽阔，各地自然环境复杂，气候差异悬殊，因而土壤的盐渍化也略有不同。
长江以南的沿海地区，降雨量较大，土壤盐分以淋溶为主，盐分累积量不大，盐渍化程度较轻；长江以北地区，降雨量相对较小，土壤盐分以累积占优势；北方沿海地区土壤季节性的返盐与脱盐以及在风的作用下，大量盐分由海面上空向大陆迁移，是滨海盐渍土地表盐分的来源之一。
（2）地形的影响
土壤盐渍化的类型和盐渍化的程度直接受地形的影响。地形的差异，使得潜水位的埋藏深度不同，在相同的气候条件下，土壤中盐分的变化规律也是不同的。地表水自高向低的流动过程中，携带着表层土体中的盐分使矿化度加大，使得地势低处的地下水位升高，再经蒸发，盐分便累积在低地地表，加剧了土壤盐渍化过程。
（3）地层岩性与成土母质的影响
岩性特征既影响着成土过程，也影响着盐分的运动和迁移。滨海盐渍土以下2~3m一般含有淤泥质亚粘土、淤泥质亚砂土和滨海相及半分解的植物残体层。这些沉积物在海水中沉积下来，在沉积物孔隙中的高矿化水，经蒸发浓缩后析出的部分盐分，就成为了沉积物的组成部分。在地下水的作用下，这种岩层便成为形成氯化物盐渍土的内在因素。
（4）地下水矿化度的影响
滨海盐渍土区域地势平坦，地下径流缓慢，排水不畅，地下水经过长期的蒸发浓缩具有较高的矿化度。在一般远海地区，地下水矿化度为10~30g/L；近海滩地矿化度达到30~70g/L。
二、 盐渍土造成的主要公路病害
受滨海地区地质环境和盐渍土的特殊工程性质共同影响，高速公路路基施工中通常会出现以下工程问题：
1. 滨海地区地下水水位高，降水量较大。在这种潮湿环境下路基土中易溶盐状态的转变，能使路基土的密度下降，最终使得路基土丧失其稳定性，造成路面泥泞，甚至溶陷、坍塌。
2. 氯盐较高的吸湿性和保水性会使路基土过分湿化，并加重路基的翻浆和冻胀病害。
3. 路基填土中氯盐超过一定数量，会侵蚀石灰和水泥，致使固化土的密度、强度和水稳性都有所降低。
4. 滨海地区水体矿化度较高，且由于道路的修建可能阻塞地下水而抬升地下水位，经由蒸发作用和毛细作用，盐分就会大量聚集在基层材料中，造成路基次生盐渍化，从而就降低路面的强度，减弱了封层作用，会导致沥青面层起皮、脱落、网裂和坑洼，及天然路面的不规则变形。
三、 盐渍土地区路基施工的质量控制措施
1.路基处理
盐渍土路段施工前对原地面和基底应按以下规定处理：应复测路基基底表土的含盐量、含水量以及地下水位，依据测得的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30㎝以内含盐量最大，故清表不能小于30㎝，同时清表后路基应碾压密实。
原基底土層厚度 1m以内的含水量如超过液限时，必须全部换填渗水性的土，如含水量介于液塑限之间时，应铺10-30cm的渗水性土后再填符合规定的土；当清除软弱土体达到地下水位以下时，应换填渗水性强的粗粒土，并应高出地下水位30cm以上，再填符合规定的土,以加强路基水稳性，保证路床处于干燥或中湿状态,减少其受水分、盐分的影响。
在盐渍土地区施工时,路堤填料应符合一定的要求:：在按一般路基施工填料的要求进行控制的同时，针对盐渍土形成机理以及取样实验可知，其盐分垂直分布呈由地表往下逐渐降低的特点,故应对料场范围内作清表处理,建议取地表以下1m以下的作为路基填料。
在盐渍土地区,可采用提高路基填筑高度和在路堤内设置隔断层的方法来保证路基的稳定性。
为了防止盐分转移和保证路基的稳定，盐渍土路堤应分层填筑压实。分层松铺厚度根据土质类别，压实机具功能，碾压遍数应经过试验确定，但最大松铺厚度不应超过30cm，当用12t以上振动式压路机碾压时，粗粒土和风积沙的松铺厚度可适当加厚。碾压时宜按最佳含水量±1%控制。当填筑砾类土和砂类土时，不得超过最佳含水量的3%或低于2%，雨天不宜施工。
原有公路加宽与改建路基衔接处所用填料宜与原路基土相同或透水性好的土，原路基边坡应开挖成向内斜的台阶，分层填筑、分层压实。
桥涵与挡土墙等构造物的背后填土，应选用透水性好的非盐渍土分层填筑，松铺厚度不应超过20cm,以防止桥头跳车。
路基压实是保证路基强度和稳定性的关键。 路基压实度以重型击实标准为准，每取土点应做不少于两组的平行试验。施工中如发现土质有变化，应及时补做试验。在现场检测中，最好比一般路基施工压实度提高1~2个百分点。 在碾压之前先将路基边缘稳压一遍，然后“先边缘后中间,先轻压后重压,先慢压后快压”的原则，按压实要求遍数碾压,每次碾压的轮迹重叠宽度应不小于20cm，严防碾压不到边的现象。
2.隔断层填筑
隔断层设在路堤内一定深度处，以保证隔断向上迁移的水分和盐分，是防止路基盐胀、翻浆十分有效的路基处理措施，也是盐渍土地区降低路基高度常用的做法。隔断层类型有砾碎石隔断层、风积沙或河沙隔断层和土工合成材料隔断层。
土工合成材料常用的有复合土工膜或土工布，复合土工膜是由聚合物膜与土工织物加热压合或是用胶黏剂黏合而成，有一布一膜、二布一膜、三布二膜等。膜可以完全隔断水分，土工织物可以保护土工膜，防止膜被接触的砾碎石刺破，防止铺设时被人为或机械损坏，也可以防止运输时损坏。即使膜发生小的破损,由于土工织物的阻水能力，仍能限制渗漏。土工织物又可起到一定的排水层作用，可以排出膜上下的渗透水或孔隙水，防止膜被水和空气抬起从而失去稳定性，并可提高与土，砂砾等接触面的摩擦系数。另一个突出的优点是复合土工膜能够承受一定的拉力和伸长变形，可以扩散土体的应力，限制土体侧向位移，对路基有一定的加固和稳定作用。在盐渍土地区二级以上公路上,优先推荐使用二布一膜，一般情况下，可以不设上下保护层。不过，为了避免膜上膜下积聚水分，横向排水非常重要。
土工合成材料铺设时路基表面平整度与横坡应符合要求。当不设下保护层时，路基的表面应清捡平整，严禁有坚硬棱角的碎砾石块凸出路基表面。
土工合成材料应按路基横断面相应的宽度全断面铺设，并铺设平展紧贴下承层。在沿路线纵向铺设时，应先由外侧向内侧铺筑。根据路基的纵坡与横坡，低的一幅接头在下，高的一幅接头在上，其搭接宽度不小于20cm。铺筑完后要仔细检查有无破损处，发现后应在破损处的上面加铺大小适当且能防止破损处漏水的土工合成材料进行补强。
土工合成材料铺设完成后，应尽快填筑上保护层或填料，以避免其受到阳光长时间的暴晒。第一层填料宜用人工摊铺，运料车采取倒行卸料的方法，一切车辆，施工机械只允许沿路堤的轴线方向行驶。
在土工膜上填筑粗粒土的路段，应设保护层。保护层摊平后先碾压2~3遍，再鋪一层粗粒土与上保护层一起碾压,两者厚度之和不应超过40cm 。
3.施工组织与排水及防护
（1）施工时间的选定
考虑到当地盐渍土的水盐状态特点，应力求在路基填料既不发生冻结，也不发生积水的枯水季节施工。一般在地下水位高的黏土盐土地区，以夏季施工为宜；砂性土盐土地区，以春季和夏初施工为宜；强盐渍土地区，在表层含盐量较低的春季施工为宜。
路基施工程序安排：盐渍土路段应采取分段连续施工方式，段落不宜太长，力求一次施工到路床顶面设计标高，最好于当年铺筑路面基层。若当年不能铺筑路面时，应采取防止雨雪侵入路基的措施，在设置隔断层的地段，要一次做到隔断层的顶部。
（2）施工排水
盐渍土地区公路病害，主要与地表水和地下水有关，水的作用加剧了地表和路堤盐分聚积，影响公路路基稳定，导致路基路面变形损坏。施工中应及时合理布置好排水系统，疏通路基范围地表积水，降低地下水位。在地下水位较高路段，除排除、疏导表面水外，应加深两侧边沟或排水沟，以降低路基下的地下水位。
4.路基防护
当采用盐渍土填筑路基时，为保护路基边坡免受雨水，盐分的侵害导致路基边坡受浸蚀、滑塌、松散和沉陷，故可采用路基边坡放缓，同时边坡坡面应进行防护。同时为了保持路堤边坡坡面临空透气，有利于土体干燥、盐分表聚，坡面防护结构不应密闭而应是带孔、透气的，如框格结构、带孔预制块铺砌卵砾石覆盖等。路堤内设置隔断层时，毛细水被隔断层阻断了上升的通路，而会更多地向边坡方向转移，故在隔断层高度以下的边坡上，盐分表聚更多，故宜优先考虑防护。
在参考了大量的相关资料和实际工程经验的基础上，依据盐渍土的物理特性以及对公路危害形式,对在滨海盐渍土地区路基施工中的选料、路基填筑、路基防护等方面提出了一些针对性质量控制措施。
【关键词】盐渍土 路基施工 质量控制措施
一、 盐渍土地区的分布、地表特征和形成机理
1. 盐渍土地区的分布
我国盐渍土主要的分布区域有：滨海盐渍土、黄淮海平原盐渍土、东北平原盐渍土、西北半干旱盐渍土及西北干旱盐渍土。按含盐类的类型盐渍土可分为：内陆盐渍土、滨海盐渍土和冲积平原盐渍土。
内陆盐渍土大部分为硫酸盐渍土，主要分布在地势低平的盆地和平原及西北干旱地区，盐分的主要来源是含盐岩土层，在风化、溶解、风蚀、地下水、地表水及风力作用下形成盐渍土。
冲积平原盐渍土多为碳酸盐盐渍土，主要分布在黄河，海河冲积平原。是因为河床淤积、兴修水利导致地下水位上升的局部地区盐渍化。
滨海盐渍土几乎全部由氯盐渍土组成，滨海盐渍土的主要分布区域是华北平原东部沿海及江苏、浙江沿海地区。盐分主要来自海相地层沉积，不恰当的农业灌溉、地面沉降导致的局部海水倒灌也会引起盐分的曾加。
2. 盐渍土的地表特征
一般的盐渍土地表有石膏、蓬松土、盐霜、盐壳、盐盖等几种类型。盐霜下面含有较厚松软浮土的为硫酸盐渍土；地面表层较密实或结硬壳者是氯盐渍土或碳酸盐渍土。
在盐渍土区域有耐盐碱性指示植物生长。如盐角草生长于地下水位低，土层碳酸根含量少，硫酸盐含量多余氯化物含量的沼泽盐渍土地带；盐琐生在地下水位为1m~2m的潮湿盐土；盐穗木生长在地表结皮、盐分重的区域；碱蓬生长在碱份大，盐分轻、土层干燥硬结的地方；芦苇生长在地下水位较浅的区域；胡杨生长在地下水位较深的弱盐渍土区域。
3. 盐渍土的形成机理
受海水浸渍及海岸退移等影响，导致地下水水位高且水体矿化度高，再经过蒸发作用和毛细作用，水中的盐分就会凝聚于地表或者是地表下不深的土层中，就形成了盐渍土。气候、地形、成土母质和地下水等因素都会对盐渍土的成土过程产生重要的影响。
（1）气候的影响
气候可以直接影响土壤中盐分的运动，所以它是土壤盐渍化的一个主要因素。由于滨海盐渍土区域辽阔，各地自然环境复杂，气候差异悬殊，因而土壤的盐渍化也略有不同。
长江以南的沿海地区，降雨量较大，土壤盐分以淋溶为主，盐分累积量不大，盐渍化程度较轻；长江以北地区，降雨量相对较小，土壤盐分以累积占优势；北方沿海地区土壤季节性的返盐与脱盐以及在风的作用下，大量盐分由海面上空向大陆迁移，是滨海盐渍土地表盐分的来源之一。
（2）地形的影响
土壤盐渍化的类型和盐渍化的程度直接受地形的影响。地形的差异，使得潜水位的埋藏深度不同，在相同的气候条件下，土壤中盐分的变化规律也是不同的。地表水自高向低的流动过程中，携带着表层土体中的盐分使矿化度加大，使得地势低处的地下水位升高，再经蒸发，盐分便累积在低地地表，加剧了土壤盐渍化过程。
（3）地层岩性与成土母质的影响
岩性特征既影响着成土过程，也影响着盐分的运动和迁移。滨海盐渍土以下2~3m一般含有淤泥质亚粘土、淤泥质亚砂土和滨海相及半分解的植物残体层。这些沉积物在海水中沉积下来，在沉积物孔隙中的高矿化水，经蒸发浓缩后析出的部分盐分，就成为了沉积物的组成部分。在地下水的作用下，这种岩层便成为形成氯化物盐渍土的内在因素。
（4）地下水矿化度的影响
滨海盐渍土区域地势平坦，地下径流缓慢，排水不畅，地下水经过长期的蒸发浓缩具有较高的矿化度。在一般远海地区，地下水矿化度为10~30g/L；近海滩地矿化度达到30~70g/L。
二、 盐渍土造成的主要公路病害
受滨海地区地质环境和盐渍土的特殊工程性质共同影响，高速公路路基施工中通常会出现以下工程问题：
1. 滨海地区地下水水位高，降水量较大。在这种潮湿环境下路基土中易溶盐状态的转变，能使路基土的密度下降，最终使得路基土丧失其稳定性，造成路面泥泞，甚至溶陷、坍塌。
2. 氯盐较高的吸湿性和保水性会使路基土过分湿化，并加重路基的翻浆和冻胀病害。
3. 路基填土中氯盐超过一定数量，会侵蚀石灰和水泥，致使固化土的密度、强度和水稳性都有所降低。
4. 滨海地区水体矿化度较高，且由于道路的修建可能阻塞地下水而抬升地下水位，经由蒸发作用和毛细作用，盐分就会大量聚集在基层材料中，造成路基次生盐渍化，从而就降低路面的强度，减弱了封层作用，会导致沥青面层起皮、脱落、网裂和坑洼，及天然路面的不规则变形。
三、 盐渍土地区路基施工的质量控制措施
1.路基处理
盐渍土路段施工前对原地面和基底应按以下规定处理：应复测路基基底表土的含盐量、含水量以及地下水位，依据测得的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30㎝以内含盐量最大，故清表不能小于30㎝，同时清表后路基应碾压密实。
原基底土層厚度 1m以内的含水量如超过液限时，必须全部换填渗水性的土，如含水量介于液塑限之间时，应铺10-30cm的渗水性土后再填符合规定的土；当清除软弱土体达到地下水位以下时，应换填渗水性强的粗粒土，并应高出地下水位30cm以上，再填符合规定的土,以加强路基水稳性，保证路床处于干燥或中湿状态,减少其受水分、盐分的影响。
在盐渍土地区施工时,路堤填料应符合一定的要求:：在按一般路基施工填料的要求进行控制的同时，针对盐渍土形成机理以及取样实验可知，其盐分垂直分布呈由地表往下逐渐降低的特点,故应对料场范围内作清表处理,建议取地表以下1m以下的作为路基填料。
在盐渍土地区,可采用提高路基填筑高度和在路堤内设置隔断层的方法来保证路基的稳定性。
为了防止盐分转移和保证路基的稳定，盐渍土路堤应分层填筑压实。分层松铺厚度根据土质类别，压实机具功能，碾压遍数应经过试验确定，但最大松铺厚度不应超过30cm，当用12t以上振动式压路机碾压时，粗粒土和风积沙的松铺厚度可适当加厚。碾压时宜按最佳含水量±1%控制。当填筑砾类土和砂类土时，不得超过最佳含水量的3%或低于2%，雨天不宜施工。
原有公路加宽与改建路基衔接处所用填料宜与原路基土相同或透水性好的土，原路基边坡应开挖成向内斜的台阶，分层填筑、分层压实。
桥涵与挡土墙等构造物的背后填土，应选用透水性好的非盐渍土分层填筑，松铺厚度不应超过20cm,以防止桥头跳车。
路基压实是保证路基强度和稳定性的关键。 路基压实度以重型击实标准为准，每取土点应做不少于两组的平行试验。施工中如发现土质有变化，应及时补做试验。在现场检测中，最好比一般路基施工压实度提高1~2个百分点。 在碾压之前先将路基边缘稳压一遍，然后“先边缘后中间,先轻压后重压,先慢压后快压”的原则，按压实要求遍数碾压,每次碾压的轮迹重叠宽度应不小于20cm，严防碾压不到边的现象。
2.隔断层填筑
隔断层设在路堤内一定深度处，以保证隔断向上迁移的水分和盐分，是防止路基盐胀、翻浆十分有效的路基处理措施，也是盐渍土地区降低路基高度常用的做法。隔断层类型有砾碎石隔断层、风积沙或河沙隔断层和土工合成材料隔断层。
土工合成材料常用的有复合土工膜或土工布，复合土工膜是由聚合物膜与土工织物加热压合或是用胶黏剂黏合而成，有一布一膜、二布一膜、三布二膜等。膜可以完全隔断水分，土工织物可以保护土工膜，防止膜被接触的砾碎石刺破，防止铺设时被人为或机械损坏，也可以防止运输时损坏。即使膜发生小的破损,由于土工织物的阻水能力，仍能限制渗漏。土工织物又可起到一定的排水层作用，可以排出膜上下的渗透水或孔隙水，防止膜被水和空气抬起从而失去稳定性，并可提高与土，砂砾等接触面的摩擦系数。另一个突出的优点是复合土工膜能够承受一定的拉力和伸长变形，可以扩散土体的应力，限制土体侧向位移，对路基有一定的加固和稳定作用。在盐渍土地区二级以上公路上,优先推荐使用二布一膜，一般情况下，可以不设上下保护层。不过，为了避免膜上膜下积聚水分，横向排水非常重要。
土工合成材料铺设时路基表面平整度与横坡应符合要求。当不设下保护层时，路基的表面应清捡平整，严禁有坚硬棱角的碎砾石块凸出路基表面。
土工合成材料应按路基横断面相应的宽度全断面铺设，并铺设平展紧贴下承层。在沿路线纵向铺设时，应先由外侧向内侧铺筑。根据路基的纵坡与横坡，低的一幅接头在下，高的一幅接头在上，其搭接宽度不小于20cm。铺筑完后要仔细检查有无破损处，发现后应在破损处的上面加铺大小适当且能防止破损处漏水的土工合成材料进行补强。
土工合成材料铺设完成后，应尽快填筑上保护层或填料，以避免其受到阳光长时间的暴晒。第一层填料宜用人工摊铺，运料车采取倒行卸料的方法，一切车辆，施工机械只允许沿路堤的轴线方向行驶。
在土工膜上填筑粗粒土的路段，应设保护层。保护层摊平后先碾压2~3遍，再鋪一层粗粒土与上保护层一起碾压,两者厚度之和不应超过40cm 。
3.施工组织与排水及防护
（1）施工时间的选定
考虑到当地盐渍土的水盐状态特点，应力求在路基填料既不发生冻结，也不发生积水的枯水季节施工。一般在地下水位高的黏土盐土地区，以夏季施工为宜；砂性土盐土地区，以春季和夏初施工为宜；强盐渍土地区，在表层含盐量较低的春季施工为宜。
路基施工程序安排：盐渍土路段应采取分段连续施工方式，段落不宜太长，力求一次施工到路床顶面设计标高，最好于当年铺筑路面基层。若当年不能铺筑路面时，应采取防止雨雪侵入路基的措施，在设置隔断层的地段，要一次做到隔断层的顶部。
（2）施工排水
盐渍土地区公路病害，主要与地表水和地下水有关，水的作用加剧了地表和路堤盐分聚积，影响公路路基稳定，导致路基路面变形损坏。施工中应及时合理布置好排水系统，疏通路基范围地表积水，降低地下水位。在地下水位较高路段，除排除、疏导表面水外，应加深两侧边沟或排水沟，以降低路基下的地下水位。
4.路基防护
当采用盐渍土填筑路基时，为保护路基边坡免受雨水，盐分的侵害导致路基边坡受浸蚀、滑塌、松散和沉陷，故可采用路基边坡放缓，同时边坡坡面应进行防护。同时为了保持路堤边坡坡面临空透气，有利于土体干燥、盐分表聚，坡面防护结构不应密闭而应是带孔、透气的，如框格结构、带孔预制块铺砌卵砾石覆盖等。路堤内设置隔断层时，毛细水被隔断层阻断了上升的通路，而会更多地向边坡方向转移，故在隔断层高度以下的边坡上，盐分表聚更多，故宜优先考虑防护。