交通是經(jīng)濟發(fā)展的基礎，各行業(yè)要發(fā)展，都離不開交通運輸，而公路質(zhì)量的好壞，直接影響著交通運輸。然而，在新疆存在著重鹽漬土和強鹽漬土地區(qū)，土壤鹽漬化是新疆高等級公路地基失效的主要方式，也是引起高等級公路破壞的主要原因，對公路工程建設的危害性很大，危害主要有兩種：鹽脹與鹽溶蝕，其中公路鹽脹病害較為嚴重。含有硫酸鹽的鹽漬土，降溫時硫酸鹽吸水結晶、體積增大、促使土體膨脹；溫度升高時，硫酸鹽又脫水，體積變小，致使土體疏松。鹽脹主要隨溫度變化而發(fā)生體積變化，引起地表松脹，導致公路路基、路面變形破壞。鹽脹使新疆公路路面每年都隨季節(jié)產(chǎn)生不同程度的破壞，造成很大的經(jīng)濟浪費。
1、新疆鹽漬土積鹽特征及分布規(guī)律
新疆四周高山環(huán)繞，北部與東北為阿爾泰山，西南為帕米爾高原，西北為準噶爾盆地以西山地，南為昆侖山與阿爾金山，中部有天山橫貫東西，天山以北為北疆，天山以南為南疆，形成“三山夾兩盆” 封閉式的內(nèi)陸盆地。
新疆遠離海洋，因受海洋氣流的影響很小，大陸性強，平原地區(qū)降水量少，日照強烈，蒸發(fā)旺盛，氣候干燥。北疆屬于溫帶干旱、半荒漠、荒漠氣候，南疆屬于暖溫帶極端干旱荒漠氣候，全疆氣溫年差很大，夏季北疆一般在40℃ ～45℃ ，南疆在30℃ ～35℃。北疆平原區(qū)各地年降水量多在150 mm～200mm，南疆平原區(qū)都不足100mm，東南部大多在50mm以下。蒸發(fā)量：北疆各地多在1600mm～2000mm；南疆一般為2000mm～3000 mm。
在山區(qū)和各地內(nèi)還有地形低凹，排水不暢通的小盆地與洼地。境內(nèi)除額爾齊斯河外，都是內(nèi)陸河，徑流不出境外，鹽分也只能在盆地內(nèi)部重新分配。由山區(qū)含鹽地層分化的成土母質(zhì)，通過水流把鹽分帶到盆地，使地面水與地下水的礦物質(zhì)逐漸增高，成為盆地與低洼土壤鹽份的主要來源。新疆強烈蒸發(fā)的氣候條件和地下水礦化度較高的水文地質(zhì)條件是新疆土壤積鹽嚴重的主要因素。另外，大量鹽生植物和人類頻繁破壞活動也加劇了土的鹽漬化。
新疆鹽漬土主要發(fā)育在河流沖積平原上。在地勢低平地區(qū)分布有鹽堿荒漠土和結皮鹽土；沿天山南北兩側沖積扇邊緣的泉水帶分布的是鹽化草甸土、鹽化和沼澤荒漠土；天山以南盆地的洼地和塔里木河兩岸分布的是鹽化草甸土。在上述鹽土分布區(qū)內(nèi)也有堿土分布。鹽土鹽份較為復雜，以硫酸鹽和氯化物為主。天山以北伊犁盆地的鹽土以氯化物硫酸鹽為主；天山以南和東部地區(qū)的鹽土分別以硫酸鹽和氯化物為主；各盆地洪積扇邊緣的鹽土以硫酸鹽為主；南疆的鹽土主要含有碳酸鹽。全疆境內(nèi)鹽漬土大約有9．6萬平方公里，約占全區(qū)總面積的6%。
2、鹽漬土鹽脹基本特征
2．1 鹽脹機理
鹽漬土的鹽脹，是由于土中液態(tài)或粉末狀的硫酸鈉在外界條件變化時吸水結晶而產(chǎn)生體積膨脹所造成的。而促使硫酸鈉結晶的這個外界條件主要是溫度的變化，因為硫酸鈉的溶解度對溫度的變化非常敏感，如圖1所示。
從圖1中可以看出，硫酸鈉在溫度為32．4℃ 時，溶解度達到峰值，高于或低于這個數(shù)值，溶解度都將降低。當溫度低于32．4℃ ，且溫度是從高向低變化時，則不論溶解在水中的硫酸鈉，還是以粉末狀存在的硫酸鈉，將有一部份吸收10個水分子而變成芒硝晶體，其分子式可表示為Na：SO ·10H O，此時體積增大；當溫度從低向高變化或高于32．4℃時，晶體硫酸鈉很快溶解于水或恢復到原來的粉末狀態(tài)，體積相對縮小。
硫酸鈉吸水結晶，體積增大值可以從下式求得：
由上述結果可知，結晶后的硫酸鈉的體積為無水硫酸鈉體積的3．1倍。
2．2 鹽脹形成過程
?。?）路基土鹽脹的形成，是由土體內(nèi)硫酸鈉的遷移聚積、結晶體脹和土體膨脹三個過程的綜合結果。土體硫酸鈉的存在及遷移聚積是造成鹽脹的物質(zhì)基礎。在自然地面下，由于蒸發(fā)強烈，鹽份向地層表處聚積明顯，而路基土因上面有路面材料覆蓋，蒸發(fā)強度與自然地面相比大大減弱，鹽水遷移除受地下毛細水上升影響外，低溫作用是主要的遷移條件，因而路基土鹽份聚積有其特殊的規(guī)律，積鹽過程要靠多次降溫才能實現(xiàn)。鹽份的運動規(guī)律是由溫度較高處向較低處遷移，遷移強度秩序
土體中硫酸鈉在降溫中析水結晶并伴隨體積膨脹是產(chǎn)生鹽脹的根源。硫酸鈉在微遷移過程中，會在土粒接觸點產(chǎn)生聚積結晶，是導致鹽脹劇增并引起土體變形破壞的關鍵。
?。?）土層內(nèi)硫酸鹽溶液隨溫度的降低不斷產(chǎn)生結晶，此時土體上下層間鹽溶濃度出現(xiàn)濃度差，有了濃度梯度將加劇下層鹽份向上層（冷端）遷移。但當降溫速率較大時，結晶后剩余的鹽溶液一時得不到下層鹽分補給，冰點提高，在土體溫度低于
后就可能產(chǎn)生結冰，冰晶體的存在，同樣可引起土粒的位移，加劇土體變形。
2．3 影響鹽潰土鹽脹的主要因素
2．3．1
含量
當
含量<1%時，鹽脹率均小于1%；當
含量>2%時，鹽脹率隨
含量的增加而迅速增大。
2．3．2 NaC1含量
?。?）由于NaC1對
的鹽折作用，能降低溶液中
的濃度，從而可使鹽脹率降低，且
含量越高降低效果越顯著。隨著NaC1含量的增加，各種
含量的鹽土的鹽脹率均趨于減小，但NaCl含量>5%以后效果不顯著。
?。?）NaCl還使
含鹽土的起脹溫度降低，NaCl含量越高降低越多，但NaCl含量>5%以后效果不顯著。
2．3．3
?。?）在
比值≤2的情況，隨著比值的增大，鹽脹率明顯降低；比值在2～6，鹽脹率無明顯變化；比值>6以后，鹽脹率隨著比值的增大可能降低（
含量為2%），也可能緩慢升高（
含量為3%）。
?。?）
比值一定時，鹽脹率隨
含量的增加而不斷增大。
2．3．4 含水量
當含水量<6%時，無論
含量為多少，鹽脹率均小于1%；當含水量>6%時，鹽脹率隨含水量的增加而迅速增大，但有一峰值，超過此值后，含水量繼續(xù)增加鹽脹量反而減小。
2．3．5 溫度
（1）起脹溫度與
含量有關，也與含水量和NaCl含量有關。
含量大時起脹溫度可提高，
含量小時可降低，
含量小而含水量又大時則可降低更多。
?。?）降溫速率對鹽脹有顯著影響。鹽脹率與降溫速率成冪函數(shù)關系，即鹽脹率隨降溫速率的減小以冪函數(shù)增大。降溫速率對鹽脹率的影響還與土的密度和
含量有關。在含鹽量≤1%時，降溫速率變化對鹽脹率幾乎沒有影響，只當含鹽量≥2%時，降溫速率變化對鹽脹率才有顯著影響，而且隨著含鹽量的增大影響越來越大”
3、新疆鹽漬土地區(qū)公路病害狀況
新疆的公路交通布局是以國道干線為主。全疆主干線公路共有八條。鹽漬土路段主要分布在218、217、216、312、314、315等線路內(nèi)；約有925 km，占到總干線公路的1/10。
3．1 217線阿勒泰一庫車
路線長1079km，穿過鹽漬土地區(qū)路段106km。自烏爾禾（k301）至克拉瑪依（k419），路基屬鹽漬土與戈壁間隔交叉狀況，路面平整。從k419～k 525段，近幾年大部分經(jīng)過改造，但由于路基中含有過高的硫酸鹽，部分路線因鹽脹出現(xiàn)大面積鼓包、裂紋。
3．2 314線烏魯木齊一紅其拉浦
東起自治區(qū)首府烏魯木齊，西至紅其拉浦，全長1896 km，除k180～k230外全部為黑色路面，路線通過鹽質(zhì)土地區(qū)路段長約189km。其中，在焉耆盆地、k387～k415、k435～k444段，路基鹽類以中或強硫酸鹽、氯化物硫酸鹽為主，局部地段有硫酸鹽氯化物。由于路線穿過博斯騰湖邊緣，該路段地下水位很高，某些低洼地帶并有長期地表積水。路面破壞比較嚴重，主要病害有：鹽脹導致路面鼓包、波浪、局部不均勻沉陷、嚴重縱向裂縫和坑槽；季節(jié)性翻漿致使路面出現(xiàn)彈簧、波浪、冒泥漿。
3．3 315線芒崖一喀什
路線全長1397km，所經(jīng)地區(qū)大部分處于塔里木盆地南緣的干旱地區(qū)，受鹽質(zhì)土危害路段長162km。在若羌、且未至民豐一線，k646～k722和k836～k884段，路基土已強鹽漬化，路面為砂礫面層，主要病害是大搓板。策勒、和田、墨玉一帶，鹽漬土被沙漠分隔成斷斷續(xù)續(xù)的塊狀，路線自k 1026～k1030、k1076～k1082、k1103～k1106、k1184～k1252就屬于這種鹽漬土與戈壁問隔交叉狀況，該段地下水位較低，路面相對比較低，路面相對比較平整。在英吉沙附近k1675至k1683，由于土基中硫酸鹽含量過大，地下水位較高，路面破壞比較嚴重。
4、公路鹽脹病害防治措施
4．1 化學方法
研究者用灌人氯鹽的辦法來抑制硫酸鹽漬土的鹽脹，并發(fā)現(xiàn)當土中的
時的比值增大到6倍以上時，抑制鹽脹的效果最為顯著。在硫酸鹽漬土中參人氯鹽之所以能減少鹽脹，是因為硫酸鈉在氯鹽溶液中其溶解度隨氯鹽濃度增加而減小。
這種方法對治理硫酸鹽漬土路基的病害很有效，灌注氯鹽的方法有人工和機械兩種，實踐表明，人工灌氯化鈣，經(jīng)濟效益最為顯著。
4．2 隔斷法
隔斷法就是在路基某一層位設置一定厚度的隔斷層，其根本目的是隔斷毛細水的上升，防止水分和鹽分進入路基上部，從而避免路基或路面遭受破壞。隔斷層類型按采用材料有土工布（膜）隔斷層、風積砂或河砂隔斷層，礫（碎）石隔斷層和瀝青砂，油毛氈等隔斷層。礫石和風積砂屬透水性隔斷層，只可隔斷毛細水的上升。土工膜、瀝青砂、油毛氈屬于不透水性隔斷層，可隔斷下層毛細水和水蒸氣上升。
新疆目前推行的，采用18絲厚的高壓聚乙烯防滲膜，這是鋪水渠或大壩隔墻的水工材料，選用此材料：一是當?shù)厣a(chǎn)，料源不缺，價格便宜；二是幅面寬5．5m～12．0m，可以按設計訂貨，鋪蓋路基全寬搭接少，施工方便，三是鋪于路基頂以下80cm～100cm，其柔塑性好，拉伸率達300%，即使下部土鹽脹也不會鼓破。它還具有抗老化、防腐蝕等性能。
4．3 換土墊層法
鹽漬土地區(qū)地表的鹽殼及其下的松土都不能承受路基的荷載．鹽殼被路基掩埋后，如仍然在毛細水上升作用范圍內(nèi)，鹽殼的含鹽成份被逐漸溶解而變成很疏松的土，往往造成路基沉陷、路面破壞，而且在毛細水作用下，容易使路基再次鹽漬化．因此地表鹽殼及其上超過允許含鹽量的土均應清除一般情況下是把有效鹽脹深度范圍內(nèi)的鹽漬土挖掉，用一定厚度的非鹽漬土、灰土或砂礫料回填，可從根本上消除由于鹽漬土造成的鹽脹、塌陷等病害。
新疆奎賽高等級公路第八合同段k 395+000～k 403+200段，穿越鹽生蘆葦?shù)屯莸囟危返唐骄叨葹?．40m，原地基經(jīng)鉆探試驗后，地質(zhì)資料見表1。
由試驗資料可見，該段地表鹽漬土含鹽量極高，而1m以下含鹽量漸少，此段工程采用了換填法，設計為換填1．2m礫石土，基本上將鹽漬土挖除，清除了危害。
4．4 提高法
提高法即提高路基填筑高度，以使上部路床受鹽漬影響弱小。在綠洲境內(nèi)排水不良過濕地帶，一般采用該法。其優(yōu)點是施工簡單方便，缺點是填土過高，行車不甚安全且如果填料控制不嚴，易使土基次生鹽漬化。
新疆奎賽高等級公路第六合同段k367+450～k369+750，k371+050～k373+500段，原地基鹽漬化程度低，為氯鹽弱鹽漬土，表層含量為0．954，20cm深度處為0．556，50 cm深度處為0．223。設計采用了提高路基法，路基填高為4．1m。清表后即就近取用礫石土填筑，效果明顯。
4．5 緩沖層法
緩沖層法是設一層一定厚度的不含砂的大粒徑卵石，使鹽脹變形得到緩沖，從而減小對路面的破壞作用，緩沖層的設計應滿足兩個基本要求，一是其強度要滿足上部荷載的要求，二是緩沖層能基本消除鹽脹變形。
4．6 增設護坡
增設護坡方法是運用某種材料做成防護坡，把路基邊坡覆蓋起來， 以防止邊坡松脹和雨水淋溶沖刷等，同時象蓋被子一樣起到保持土體溫度的作用。防護層的厚度要根據(jù)所選材料和當?shù)貧夂驐l件而定，此法綜合效果好且較為經(jīng)濟。
5、結語
隨著西部大開發(fā)，鹽漬土地區(qū)每年有大量的公路需要建設。以往許多修筑在鹽漬土地區(qū)的道路由于設計標準低或在設計、施工處理不當，很多路段沒有采取治理或治理不完善導致路基鹽脹或濕陷，路面變形、開裂，有不少路段出現(xiàn)病害，不能很好地發(fā)揮效益。此外，在鹽漬土地區(qū)還有大量修建年代比較早且病害嚴重的路段需要養(yǎng)護或改造。隨著西部大開發(fā)，以往許多修筑在鹽漬土地區(qū)的道路由于設計標準低，很多沒有采取治理或治理不完善導致路基鹽脹或濕陷，路面變形、開裂，需要進行整治，僅新疆每年就有上百公里路需要修建或改造。對新疆鹽漬土鹽脹的處理應根據(jù)場地工程地質(zhì)條件結合公路工程特點，制定合理的處治原則，選擇有效的處治措施。
