鹽漬土軟基處理措施探討

劉明 李芳

（中交一公局 第一工程有限公司，中國(guó) 北京 102205）

1 工程概況

營(yíng)雙高速K345+250-K246+100段屬洪積傾斜平原、沖洪積平原區(qū)，地勢(shì)相對(duì)較平坦，表層多以第四系坡積、沖積黃土覆蓋。地勢(shì)低洼，線路兩頭略高，中段較低，受灌溉影響，地下水位較高，穩(wěn)定水位一般在0.5m～0.7m之間，年變幅度大，K345+595排堿溝處最低，常年滲水。

該段地層表層為黃土狀粉土，呈軟塑-軟塑狀態(tài)，厚0.5～2m，其下為砂土，主要為粉細(xì)砂、中粗砂及砂礫，飽和，厚1～15m，下伏基巖為泥質(zhì)砂巖夾砂質(zhì)泥巖、砂巖。

試驗(yàn)資料表明，該段的特殊性巖土為松軟土和鹽漬土。松軟土層厚 0.5～2.0m，呈流塑～軟塑狀，工程力學(xué)性質(zhì)差，承載力低。鹽漬土為亞硫酸中鹽漬土，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具強(qiáng)腐蝕性。不良地質(zhì)為砂土液化，液化等級(jí)為中等嚴(yán)重，最大液化深度14m。

2 鹽漬土軟基物理特性與形成機(jī)理

2.1 鹽漬軟土病害形成的主要原因是土中含水率高，鹽分主要來(lái)自排堿溝匯水區(qū)含鹽巖土層，具有較強(qiáng)腐蝕性。該段地下水位較高，一般穩(wěn)定水位在 0.5～0.7m，地表以下7m內(nèi)的平均天然含水率為 17.9%，介于平均塑限含水率為14.05%和平均液限含水率22.13%之間，呈流塑～軟塑狀態(tài)；該段地勢(shì)較洼，K345+595排堿溝處最低，常年滲水，來(lái)自排堿溝匯水區(qū)含鹽巖土層的鹽分在此聚集。據(jù)水質(zhì)分析可知地下水中含量最多，屬硫酸鹽漬土，對(duì)混凝土具有中～強(qiáng)腐蝕性。

2.2 該處地層淺部的土的特性基本一致，其工程特性主要受含水率大小影響，地表以下7m為含水率控制的臨界深度。

2.3 地表以下0.5～2m深度范圍為黃土狀粉土，土顆粒級(jí)配不良，且呈流塑～軟塑狀態(tài)，此類(lèi)土排水性較差，承載力極低。其下為砂土，主要為粉細(xì)砂、中粗砂及礫砂，厚2～5m。由此可見(jiàn)，對(duì)于土層的工程處治重點(diǎn)應(yīng)放在表層，尤其是2m以?xún)?nèi)。

2.4 重型動(dòng)力觸探反映的密實(shí)度規(guī)律與孔隙率試驗(yàn)結(jié)果相互印證，表明深度處于5～10m的中間層為處于松散狀態(tài)的粉細(xì)砂和中粗砂礫。中間層巖土的松散狀態(tài)可促進(jìn)地下水的上升，也為鹽分上升提供了通道，為路基次生鹽漬化發(fā)生的重要原因。因此，可通過(guò)超載預(yù)壓的方法增加6～10m深度范圍內(nèi)巖土體的密實(shí)度，以減小其孔隙比，在減少水分向上遷移量的同時(shí)降低鹽分的遷移量。

2.5 原始土層的地基承載力在表層4m范圍內(nèi)較小，約為90kPa；隨深度的增加迅速增大，在18m深度處，增加到350kPa。因此，可通過(guò)改善表層4m以上的范圍，增加原地基的承載能力。

3 鹽漬土軟基常見(jiàn)處理措施

3.1 片石擠淤預(yù)壓方案

根據(jù)該段巖土特性，通過(guò)用物理力學(xué)性質(zhì)較好的巖土材料置換天然地基中的部分或全部鹽漬軟土層，分層夯實(shí)并進(jìn)行堆載預(yù)壓，形成低壓縮性的地基持力層并隔堵鹽漬土毛細(xì)水上升高度、加速鹽漬軟基的排水固結(jié)、減少地基的沉降量，從而達(dá)到提高路基承載力和防止次生鹽漬化的目的。具體措施如下：

地基清表30cm后再下挖50cm，換填150 cm厚片石，其主要作用是擠密下部的粉細(xì)砂，形成復(fù)合地基。填筑片石完成后，上部再填筑130cm厚的砂礫土，其做法是：先鋪筑30cm厚的砂礫土，然后鋪設(shè)雙向土工格柵，在填筑80cm厚的砂礫土，之后鋪設(shè)復(fù)合土工膜(一布一膜)，并填筑20cm厚的砂礫土。如圖1所示。

超載預(yù)壓：地基處理完畢后，進(jìn)行路基填筑，并超載預(yù)壓，超載預(yù)壓應(yīng)對(duì)路基進(jìn)行加寬，路基坡腳兩側(cè)各加寬1.0m，路基邊坡按1:1.35填筑，填筑高度比原設(shè)計(jì)路面標(biāo)高高2m。

圖1 片石擠淤預(yù)壓方案(單位：cm)

3.2 水泥灰土改良方案

對(duì)于該段鹽漬土軟基，可通過(guò)摻入水泥、粉煤灰和石灰等材料改良天然地基中的部分或全部鹽漬軟土層。摻入水泥可直接提高地基的強(qiáng)度和承載能力，適當(dāng)摻入粉煤灰和石灰，粉煤灰中的氧化硅可以和游離石灰及高堿性水化硅酸鈣產(chǎn)生水化反應(yīng)，生成強(qiáng)度更高、穩(wěn)定性更優(yōu)的低堿性硅酸鈣。因火山灰反應(yīng)在時(shí)間上滯后于水泥的主體水化反應(yīng)，它在已硬化的混凝土中較緩慢地進(jìn)行，從而進(jìn)一步增強(qiáng)水泥改良土的強(qiáng)度。水泥灰土改良一方面可增加路基土的強(qiáng)度提高其承載力，另一方面這種改良可改變?cè)械耐临|(zhì)結(jié)構(gòu)使其更加密實(shí)，從而有效控制毛細(xì)水的上升高度。兩方面的改良效應(yīng)共同作用即可達(dá)到提高路基承載力和防止次生鹽漬化的目的。具體措施如下：

地基清表30cm后再下挖50cm，對(duì)其下150cm鹽漬軟基添加水泥、粉煤灰和石灰等材料進(jìn)行改良，施工中用重型機(jī)械分層碾壓緊密。其主要作用是改變?cè)械耐临|(zhì)結(jié)構(gòu)使其更加密實(shí)，提高路基的承載能力并形成有效的次生鹽漬化阻隔層。改良處理完成后，上部再填筑130cm厚的砂礫土，其做法是：先鋪筑30cm厚的砂礫土，然后鋪設(shè)雙向土工格柵，在填筑80cm厚的砂礫土，之后鋪設(shè)復(fù)合土工膜(一布一膜)，并填筑20cm厚的砂礫土。如圖2所示。

圖2 水泥灰土改良方案

3.3 強(qiáng)夯置換墩方案

利用強(qiáng)夯夯擊成坑，在夯坑內(nèi)填入碎石等硬質(zhì)散體顆粒，坑內(nèi)填料經(jīng)過(guò)強(qiáng)夯，形成墩體并與周?chē)馏w組成復(fù)合地基。此方案將強(qiáng)夯與碎石置換完美結(jié)合在一起，融合了散體材料的加筋、擠密、置換等特性，達(dá)到動(dòng)力擠密、擠淤置換以及排水固結(jié)的目的，同時(shí)也可作為良好的排水通道。因此，強(qiáng)夯置換墩方案也可達(dá)到提高路基承載力和防止次生鹽漬化的目的。具體措施如下：

地基清表30cm后再下挖50cm，先用自重加激震力不小于50t的重型震動(dòng)壓路機(jī)均勻碾壓2遍，然后用2250kN·m能量、直徑2.5m的夯錘進(jìn)行點(diǎn)夯，將一定數(shù)量的碎石或塊石擊入下臥軟土中，并在夯坑內(nèi)依次填料，不斷夯擊使擊入的塊石擠開(kāi)鹽漬軟基沉到150cm深度，形成強(qiáng)夯置換墩，置換墩中心間距4m，按正三角形布設(shè)夯點(diǎn)。強(qiáng)夯置換墩完成后，上部再填筑130cm厚的砂礫土，其做法是：先鋪筑30cm厚的砂礫土，然后鋪設(shè)雙向土工格柵，在填筑80cm厚的砂礫土，之后鋪設(shè)復(fù)合土工膜(一布一膜)，并填筑20cm厚的砂礫土。強(qiáng)夯置換墩方案如圖3所示，強(qiáng)夯碎石墩復(fù)合地基墩體如圖4所示。

圖3 強(qiáng)夯置換墩方案

圖4 強(qiáng)夯碎石墩復(fù)合地基墩體簡(jiǎn)圖

3.4 高壓噴射注漿方案

使用較大的壓力，把水泥漿液從管路中噴射而出，漿液能夠切割破壞土體，使?jié){液和土拌和均勻，產(chǎn)生部分置換作用，通過(guò)自然凝固成為拌和樁體，與原有鹽漬軟基形成良好的復(fù)合地基。通過(guò)高壓噴射注漿可擠密、改善原有的土質(zhì)結(jié)構(gòu)，提高其承載力，同時(shí)也可控制毛細(xì)水的上升高度，達(dá)到提高路基承載力和防止次生鹽漬化的目的。具體措施如下：

地基清表30cm后再下挖50cm，利用高壓噴射水泥漿處理150cm深度的鹽漬土軟基，形成直徑為250cm的固結(jié)體，鉆孔中心間距3 m，按正三角形布設(shè)。高壓噴射注漿完成后，上部再填筑130cm厚的砂礫土，其做法是：先鋪筑30cm厚的砂礫土，然后鋪設(shè)雙向土工格柵，在填筑80cm厚的砂礫土，之后鋪設(shè)復(fù)合土工膜(一布一膜)，并填筑20cm厚的砂礫土。高壓噴射注漿方案如圖5所示。

圖5 高壓噴射注漿方案

4 結(jié)論

4.1 鹽漬軟土工程特性的復(fù)雜多變性決定了在選在處理方案時(shí)，應(yīng)周密考慮多方面因素的影響，對(duì)軟基含水率大、強(qiáng)度底、壓縮性高、滲透性弱等特點(diǎn)更應(yīng)予以重視，因?yàn)檫@些特殊性常常成為一些方法成敗的關(guān)鍵。

4.2 由于各種處理方案各有其特點(diǎn)和適用性，而實(shí)際施工過(guò)程中施工環(huán)境、地質(zhì)條件等千差萬(wàn)別，所以在實(shí)際施工中，結(jié)合各種方法，利用各自?xún)?yōu)點(diǎn)，達(dá)到經(jīng)濟(jì)、有效加固地基的目的。

［1］王若愚.軟土地基工程特性與地基處理方法適用性討論[D].天津城市建設(shè)學(xué)院.

［2］高江陽(yáng).G218線尉犁縣城段公路鹽漬土處理措施探討[J].黑龍江交通科技,2013,8:64-66.