蘭新鐵路第二雙線鹽漬土地基溶陷病害治理研究

高冬冬+袁雅賢

摘要： 結合蘭新鐵路第二雙線鹽漬土路基浸水病害的實際，通過現場勘察揭示了鹽漬土溶陷病害的產生原因，提出了堆載預壓配合注漿處理的方法處理溶陷鹽漬土地基，現場沉降觀測數據表明，該方法對于加速溶陷變形沉降完成以及控制工后沉降效果良好，可以在類似工程中推廣。

Abstract： Based on the actual situation of the flooding of the second bilateral saline soil subgrade in the Lanxin railway， the causes of the saline soil collapsible were revealed by on-site investigation. The method of preloading and grouting treatment was proposed to treat the collapsible saline soil subgrade. The results show that the method can be popularized in similar projects because the method can treat the collapsible deformation and control post-construction settlement well.

關鍵詞： 高速鐵路；鹽漬土路基；溶陷變形

Key words： high-speed railway；saline soil subgrade；collapsible deformation

中圖分類號：TU448 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）21-0112-02

0 引言

高速鐵路在西部地區的建設遇到了大量的鹽漬土地基，鹽漬土是含有一定量可溶鹽的土，是西部地區尤其新疆、青海、甘肅、寧夏幾個省市常見的路基土類型。由于鹽漬土在工程中表現出較強的溶陷性與鹽漲特性，鹽漬土地基的沉降變形特性對于高速鐵路工程沉降控制有著重要影響。原蘇聯，歐、美洲一些國家和中東地區的學者也較早地對鹽漬土的物理力學性質進行了深刻認識，主要針對中東地區（特別是沙特阿拉伯地區）的含鹽砂土和粘土的物理、力學性質以及含鹽土與水的關系進行了大量的試驗探究，如含鹽量與土的最大干密度、液塑限、抗剪強度、滲透系數、變形模量等物理力學指標的關系；淋溶作用對鹽漬土結構的影響等，并作了詳細的結果分析。

我國對鹽漬土的關注始于20世紀50年代，比上述國家稍晚，前期主要針對鹽漬土地區的工程特性及施工所遇問題開展了調研工作。如鐵道部科學研究院、鐵道部第一設計院及鐵道部各有關單位[1，2]前后對鹽漬土鐵路路基的工程概況、工程性質、工程整體表現、鐵路修建過程中的難題進行了可靠的調查。陳肖柏[3]對鹽漬土中水鹽遷移規律進行了重點的分析和論述。尹睿捷[4]以察爾汗～格爾木高速公路沿線的強、過氯鹽漬土為研究對象進行了室內單軸壓縮試驗、現場浸水載荷試驗，重點分析了溶陷變形量與溶陷系數隨壓力的變化關系，驗證了砂礫改良鹽漬土具有較高的路用性能，并確定了不同施工段鹽漬土的最佳砂土配合比；宋通海[5]、王利莉[6]等人分別采用各自的方法研究了不同地區氯鹽漬土溶陷性的影響因素，分析了各因素對溶陷變形的影響規律，但研究成果不盡相同；李永紅、陳濤、張少宏[7]等人研究了影響無粘性鹽漬土溶陷變形的因素，并提出消除影響的方法。

1 溶陷病害

新建蘭新鐵路第二雙線是中國西北地區建成通車的第一條高速鐵路，也是亞歐大陸橋鐵路通道的樞紐部分，沿線有大面積的鹽漬土地區分布。線路建設期間，某工點發生嚴重溶陷沉降，工點位于天山山麓山前沖積平原中部，地形起伏不大，為典型沙礫戈壁景觀，主要地層分述如下：細角礪土：層厚大于30m，淺黃色～紅褐色，尖棱狀。成分以砂巖，灰巖為主，顆粒不均，最大粒徑40mm。工點范圍內未見地表水，勘探深度45m內未見地下水。地震動峰值加速度為0.10g。土壤最大凍結深度83cm。上游位置有一個儲水容量約為1200m3的水池，并在水池中引出了兩根PVC排水管，其中一根外徑為400mm的排水管垂直通過路基，因排水管埋在地下1.5m，勘測、施工期間均未發現此處排水管，由于此處排水管發生滲漏，長時間浸泡路基造成路基產生不均勻沉降，致使道床板與支承層脫離而懸空等現象，延誤通車且造成了很大的經濟損失。因此，掌握西北地區高速鐵路鹽漬土路基的變形發展規律，提前排除路基的潛在危機，避免相似病害的再次發生，保障高速鐵路長期平順性及安全服役性能是至關重要的。

1.1 病害過程 圖1給出了該段面在未發生浸水前路基的沉降觀測數據，從土中可以看出，該斷面沉降數量極小只有4～5mm，且變形穩定很快，也就是說處于干燥狀態的鹽漬土路基有較高的抗壓模量，路基填土高度造成的壓力對于地基沉降影響極小，因此，在這種情況下，沉降評估與的工后沉降也很小。然而2013年發現該段面處道床板外側底部與支承層頂面之間存在明顯的分層“懸空”現象，此處變形肉眼能分辨出來，經過測試發現，沉降量超過8cm?？辈彀l現系該段地表下1.3m處直徑40cm的PVC引水管破裂，破裂處水浸濕鹽漬土使得鹽漬土發生了較為明顯的溶陷變形。

1.2 病害原因 ①路基下沉主要是由于通過線路灌溉用水在路基上游及路基底部集中下滲，并長時間浸泡造成鹽漬土中結晶鹽份活解、結構發生變化，地基土在路基及土體作用下產生壓密造成的。下沉范圍集中在輸水管集中處，土體沉降的深度由渠水下滲中心向周圍逐漸減少沉降最大處地下含水量最大處都與水管被損處相對應，并以漏斗形下沉。

②此段地層為極干旱條件形成的山前洪積細角礫士，其成分中普遍含鹽，顆粒間多以鹽土膠結。干燥時結構緊密，承載力很高，遇水長時間浸泡鹽土膠結結構破壞，在上覆土體及荷載作用下壓密下沉，這是路基產生沉降的內在因素。

③地段位于極干旱地區，基礎地層干燥，地層對水的消散很快，長時間浸泡會產生土體結構彼壞。如果沉降地段若再沒有水供給，地層中的水分會逐漸消散土體重新固結達到新的強度。

2 病害治理措施

針對具體的勘察結果，破除的軌道與軌道板及道床板，并進行堆載預壓處理，同時對路基進行注漿加固處理。

2.1 注漿設計 載預壓完成后，對事故段路基兩側坡腳之間采用鉆孔注漿處理，路堤兩側坡腳外1.5m布置一排帷幕孔，孔徑70mm，孔間距1.5m，孔內高壓壓漿（水灰比1：1，普通硅酸鹽425號水泥）。路基采用鉆孔注漿處理，孔徑70mm，孔間距1.5m，按照梅花形步孔，孔內高壓壓漿（水灰比1：1，普通硅酸鹽425號水泥）；箱形橋底板范圍內布置36個孔，翼墻外均布置5個孔。如圖2所示。

注漿孔深為原地面下15m，注漿管原地面下2.0m深處開始開孔，孔內高壓注漿。鉆孔樁施工采用兩臺JT100潛孔鉆機在路基面進行鉆孔，箱型橋下面采用一臺地質鉆機進行鉆孔，路基面上鉆孔及注漿均采用單側進行，首先施工線路右側，待線路右側全部完成后再施工線路左側。

2.2 施工保護措施 當工地晝夜平均氣溫（最高和最低氣溫的平均值或當地時間6時、14時及21時的室外氣溫的平均值）連續3d低于5℃或最低氣溫低于﹣3℃時，需要采取冬季施工。根據現場測溫記錄，當地時間6時21時連續3d已經低于5℃，所以現場注漿必須采取冬季施工，采取以下措施以保證注漿質量不受低溫凍害影響：

①注漿時間嚴格控制在10：00到17：00之間。

②在水泥漿拌合過程中加入防凍劑，提高水泥漿早期強度以防止其受凍。

③拌合水使用溫度不高于80℃的熱水。具體措施：

1）采用鍋爐設備對拌合水進行持續加熱。2）在蓄水池上加蓋一層保溫棉被，兩層塑料布，以保證水的溫度不低于要求拌合溫度。3）將注漿管全部采用保溫材料進行包裹，防止水泥漿在輸送過程中溫度散失過快。4）攪拌前應先用熱水沖洗攪拌機，投料順序為水、水泥攪拌，時間應較常溫時延長50%。5）水泥采用P.O42.5普通硅酸鹽水泥。6）水泥漿澆筑完畢并完成封孔后立即使用厚塑料薄膜立即覆蓋保溫，然后覆蓋一層5cm厚棉被后再覆蓋黑篷布進行保溫養護。

2.3 加固效果 路基進行堆載預壓的同時進行沉降觀測，在發生沉降的60m范圍內，布置5個沉降觀測斷面，每個斷面布置五個沉降觀測斷面，每個觀測斷面于兩側路肩設置沉降觀測樁，路堤中心布置沉降板，路堤坡腳外1m設置沉降觀測樁。沉降觀測周期為2天，及時進行觀測數據整理、沉降曲線繪制，如圖3所示，圖中可以發現，在堆載預壓下，路基不斷排水固結并且穩定，具備了卸載與鋪軌條件。

3 結論

可以看出，鹽漬土路基的特殊性質決定其在干燥狀態下有較高的強度，且一般沖擊碾壓施工對路基改良效果不明顯，且沉降變形量較??；而鹽漬土路基浸水產生溶陷變形極為明顯，極容易引起嚴重后果，因此應當加強路基防排水措施，確保路基浸水發生；注漿處置效果表明，注漿配合堆載預壓是處理鹽漬土浸水路基的有效措施。

參考文獻：

[1]JTJ051-93，公路土工試驗規程[S].北京：人民交通出版社，1993.

[2]JTJ001-97，公路工程技術標準[S].北京：人民交通出版社，1997.

[3]陳肖柏，邱國慶，王雅卿，盛文坤. 溫降時之鹽分重分布及鹽脹試驗研究[J].冰川凍土，1989（03）：231-238.

[4]尹睿捷，張留俊，曹松，翁效林.鹽漬土浸水溶陷對路基施工的影響[J].水利與建筑工程學報，2013（05）：66-69，78.

[5]宋通海.氯鹽漬土溶陷特性試驗研究[J].公路，2007（12）：191-194.

[6]王利莉，黨進謙，楊曉松.鹽漬土土水特征曲線的研究[J]. 工程勘察，2009（02）：19-23.

[7]李永紅.氯鹽漬土的變形和強度特性研究[D].西北農林科技大學，2006.