鹽漬土道路新型路基結構試驗與結果分析
——以阿克蘇市道路為例

羅小雨，張靈通，李寶元，趙新雨

(新疆理工學院，新疆 阿克蘇 843000)

阿克蘇地區瀝青混凝土道路已經形成了以阿克蘇市為中心、以G3012線為主軸、國道314及217線和9條省道為主干的交通網絡。隨著“一帶一路”倡議的穩步推進，位于南北疆交通核心地帶的阿克蘇迎來了大規模的基礎建設，城市道路和農村公路也在不斷新建、改建、擴建中。由于阿克蘇地區分布著大面積鹽漬土，在這些鹽漬土地區修建道路容易受到鹽漬土鹽脹、凍脹的影響，致使瀝青混凝土路面出現高低不平、車轍、坑洞、龜裂等鹽漬土地區常見病害[1]。以往施工中，為了減輕鹽脹、凍脹的影響，在路基內鋪設土工布，阻斷地下鹽分向路基內遷移，但是也阻止了水分向下滲透，至路基內溫度降低0℃以下時形成凍脹[2]。在鹽漬土嚴重地段，采用非鹽漬土換填原有鹽漬土作為路基土，但由于該地區蒸發量遠大于降雨量，造成土壤鹽分隨著水分蒸發向上遷移，又在路基內不斷聚集，長年累月，原來非鹽漬土也會變成鹽漬土，鹽脹、凍脹還會發生。阿克蘇地區瀝青混凝土道路以鹽脹、凍脹破壞為主[3]，在路基內鋪設土工布、換填非鹽漬土、保溫材料、設置路沿石等傳統施工工藝以減輕瀝青混凝土道路鹽脹、凍脹的變形破壞[4]，但傳統路基結構運行多年以后，對于消除道路變形破壞效果并不理想，為此需研究新型路基來解決這一難題。

1 新型路基結構試驗

1.1 試驗設計思路

提出在路基內設置改性隔斷層，創新具有隔斷與疏導功能的新型路基結構。隔斷層以路基全連砂為填料，具有隔斷鹽分向路面遷移疏導路基內水分的功能，達到阻斷鹽分兼顧排水的作用。項目實施成功后，由鹽漬土引起的各種道路病害將明顯降低，大大延長了瀝青混凝土道路的使用年限，每年可節約大量資金用來道路維修、維護，車輛的安全性、舒適度、運輸經濟效益都會有很大的提高，將為阿克蘇地區產生較大的經濟效益，也可為正在受鹽脹、凍脹影響的瀝青混凝土道路變形破壞的治理提供有益借鑒。

1.2 試驗模型

為降低試驗風險，取得與真實路基相近的試驗結果，試驗采用室內路基模型試驗，路基模型參考阿克蘇道路路基結構，縮小比例制作完成正V和倒V兩種路基模型，見圖1和圖2。

圖1 正V路基模型Fig.1 Roadbed model of normal V type

圖2 倒V路基模型Fig.2 Roadbed model of reversed V type

長×寬×高=55 cm×15 cm×10 cm。在模型路基上方噴水，模擬自然降水。制作路基土選用干凈河沙，含水量5%，含鹽量1%。底部設置集水槽，便于集水。集水槽上鋪設一層濾紗布層，以防止細顆粒隨水流失。控制好隔斷層角度，采用分層壓實方式填筑試樣，每層不超過5 cm。路基模型內不同深度、位置處埋設鹽溫傳感器，裝填至設計標高后將路面整平。路基平面布置圖見圖3。圖中黑點表示鹽溫傳感器。為設計出符合要求的新型路基，達到理想預期目的，采用正V和倒V兩種不同隔斷層及排水形式，見圖4的1-1斷面圖。隔斷層的坡度初步設為10°、15°、20°。

圖3 路基平面鹽溫傳感器布置圖Fig.3 Arrangement diagram of salt-temperaturesensor of roadbed surface

圖4 路基模型1-1斷面圖Fig.4 1-1 cross-section diagram of roadbed model

1.3 試驗原理

試驗過程中，通過鹽溫傳感器探頭測量出不同深度、位置測點變化值，經過統計數據分析路基內鹽分的遷移規律。對集水槽收集的鹽水進行含鹽量測定，分析比較兩種隔斷層的排鹽效率，選出最佳試驗模型和隔斷層角度。

1.4 試驗過程

使用噴淋裝置在模型路面以相同恒定的速率灑水，模擬自然降雨，記錄試驗開始時間、各探頭讀數值。每間隔1 min記錄一次各鹽溫探頭讀數值，當有滲水流到集水槽時記錄時間，并每隔1 min測量排水的體積，并測試、記錄其含鹽量。當達到以下條件時終止本次試驗，即：鹽溫傳感器連續三次讀數小于0.01，集水槽含鹽量相差小于0.1%。

2 試驗結果與分析

在兩種不同路基模型上方，以相同水流量進行噴淋，記錄路基模型不同隔斷層角度開始滲水時間、殘留水量、單位土體排鹽量的影響，分別見圖5、圖6、圖7。

圖5 開始滲水時間圖Fig.5 Start time to seepage

圖6 路基殘留水量Fig.6 Roadbed residual water

圖7 路基單位土體排鹽量Fig.7 Salt discharge unit soil of roadbed

從圖5可以看出，兩種路基模型隨著隔斷層坡度的增大，開始滲水時間相對較短，這是因為隔斷層坡度大，水流下滲時速率增大。相同角度，倒V比正V的開始滲水時間短，說明倒V比正V疏導水分效率高。

從圖6可以看出，兩種路基模型殘留水質量隨加水時間的增加成線性關系，坡度越小殘余水量增長越快，這是因為隔斷層坡度小，水量速率慢，易于積聚于路基土內。在相同角度時，倒V比正V排水效果好，這是因為倒V隔斷層向路基兩邊集水溝排水，疏導水分效率更高，排水效果好。

從圖7可以看出，兩種路基模型隔斷層坡度10°和15°的排鹽效果比坡度20°排鹽效果好，這是因為坡度越大，排水速度相對較快，滲流過程中沒有充分溶解鹽分將路基內更多的鹽分溶水排出。15°坡度隔斷層累計排鹽效果在初步設置的3個坡度中最佳。隔斷層角度相同時，倒V型路基模型的排水排鹽效果要優于正V型路基模型，即向路基兩邊集水溝排水“雙排”比向路基中間集水溝“單排”效果更好。

3 結論

通過兩種不同試驗模型、不同角度隔斷層的設置，模擬自然降水，通過排水排鹽對比試驗，從開始滲水時間在相同測量次數時路基殘留水量、單位土體排鹽量分析數據可知倒V型隔斷層路基模型比正V型路基模型在坡度相同時排水排鹽效果好。設置的坡度中，路基隔斷層坡度15°效果最佳。這是因為設置坡度相對適中，路基內鹽分能較為充分溶于水中，鹽隨水“走”，水鹽被排出。由于選擇角度有限，下一步將對隔斷層角度、埋設位置、填筑材料不斷進行改進，修筑瀝青混凝土道路試驗路段。通過后期的長期監測來不斷優化、探索新型路基結構，以期從根本上解決鹽漬土地區瀝青混凝土道路變形破壞問題。