提高盐渍土路基稳定性的工艺措施

刘万耀

摘 要：盐渍土对路基的稳定性具有较大的影响，需要对盐渍土进行改良，以此来提高路基的稳定性。基于此，本文首先从盐渍土的形成 ，然后从颗粒形状、颗粒强度、颗粒粒径等方面对影响盐渍土路基稳定性的因素进行分析，再从机械致密、石灰改良、水泥改良等方面对提高盐渍土路基稳定性的工艺措施进行分析，从而提高盐渍土路基的稳定性。

关键词：盐渍土路基;稳定性;水泥改良;机械致密

0 引言

盐渍土路基受环境的影响较大，低温、降水等都会降低路基的稳定性，引起路基发生严重的质量问题。因此，对盐渍土进行改良非常重要，这样可以有效地提高盐渍土路基的结构的稳定性，使路基具有良好的强度，保障路基在长时间的使用过程中不会发生损坏，进而提高公路运输的质量。

1 盐渍土的形成

盐渍土是指易溶盐含量大于或等于0.3%且小于20%，而且具有溶陷或盐胀等物理特性的土，一般认为是岩石在风化作用下，水流将土体中易溶盐溶解后，随水渗透到地下水中，然后在土体孔隙的毛细作用下上升至地层表面或表层附近，经蒸发后水中易溶盐与土中水结晶析出滞留在地层表面而形成的。盐渍土浸水后在自重或附加应力作用下会由于土体中盐分溶解而发生溶陷变形，其溶陷量大小主要受土的颗粒级配、易溶盐的性质等因素的影响。再次，盐渍土中由于含有一定盐分，尤其是含有硫酸盐的情况下，在温度降低时会吸水结晶而发生膨胀，产生盐胀变形，对建筑物受力分布产生影响，最终对地基或路基产生破坏性影响。

2 影響盐渍土路基稳定性的因素

2.1 颗粒形状

颗粒形状对盐渍土结构的稳定性具有较大的影响。按照颗粒表面平滑程度进行分类，可以将颗粒分为棱角状、圆形状。相关试验表明，棱角状颗粒比圆形状颗粒的盐渍土的稳定性更高。棱角状颗粒在盐渍土结构中不易产生变位，可以稳定地对盐渍土结构进行支撑。然而，当棱角点所受应力较为集中时，棱角点将会发生损坏，这时盐渍土结构将会遭到一定程度的破坏，降低盐渍土结构的稳定性。由于圆形颗粒不具备明显棱角，因而颗粒整体的受力情况较为稳定，可以有效地减少受力后颗粒的损坏。由此可见，颗粒形状对盐渍土的稳定性具有较大的影响，棱角状颗粒虽然稳定，但却不能受力过大，否则棱角将会遭到破坏。相对地，对于承受压力较大的盐渍土路基，使用圆形状颗粒构筑盐渍土具有更大的优势[1]。

2.2 颗粒强度

盐渍土主要由颗粒物组成，颗粒的强度将决定着盐渍土路基的稳定性。一旦颗粒的强度不足，颗粒在受力后，将会产生破损，对路基的稳定性造成影响。因此，为了提高盐渍土的稳定性，需要提高颗粒的强度，这样才能提高盐渍土路基的整体承载力。若是考虑到抗剪强度的影响，在摩擦和剪胀相同情况下，颗粒强度越强，抗剪强度就会越高。

2.3 颗粒粒径

颗粒粒径是影响盐渍土路基抗剪强度的因素之一，粒径越大，剪切移动所需的能力也就越多，抗剪强度也会随之增大。但是土石料的微小缺陷将会影响到颗粒的抗剪强度，尤其是采用爆破方式得到的混合料，缺陷和缝隙较为明显。其中，颗粒粒径越大，发生破损的颗粒也就越多。

2.4 颗粒级配

颗粒级配对盐渍土路基稳定性具有一定的影响，通过不同粒径的颗粒进行参配可以有效地提高盐渍土路基的强度，提高路基的稳定性。通常情况下，为了实现良好的级配，需要使不同粒度的颗粒相互进行填充，这样可以有效地提高颗粒之间的密度，使颗粒之间能够充分地接触，降低颗粒之间的空隙，进而实现颗粒的最优化配比。从力学角度分析，优良的级配可以减少应力集中的现象，可以在很大程度上提高盐渍土路基的抗剪强度，使路基具有更大的承载力。

2.5 压实程度

盐渍土压实后，颗粒之间的缝隙将会减少，盐渍土的密度将会增大，颗粒之间的接触将会更加地紧密。这样可以有效地防止颗粒局部受力过大，导致颗粒出现破损，对盐渍土路基的结构稳定性造成影响。另外，盐渍土压实后，可以提高路基的抗剪强度，使其具有良好的力学性能。

3 提高盐渍土路基稳定性的工艺措施

3.1 机械致密

通过机械致密可以增加盐渍土的密实程度，使颗粒之间能够充分地接触，进而提高盐渍土路基的稳定性。机械致密的方法通常可以分为两种，即静力法和动力法。静力法包括预压、碾压等，主要用于增加粘性土的密实程度。动力法包括振冲、压密桩等，主要用于增加无粘性土的密实程度。例如：对于浅层粘性土，一般采用冲击压实法中的夯实法进行压实，而振动压路机，则可以同时实现静压和动压两种作用效果，这样对于无粘性土的压实也同样适用[2]。

3.2 排水

含水量过高将会导致盐渍土的粘性加大，同时也不利于颗粒之间的充分接触，导致盐渍土路基的强度下降，进而影响路基结构的稳定性。盐渍土路基的排水工作包含地上、地下两种。对于地上部分的排水，可以通过排水沟、沟道等排水设施来实现，这样可以有效地避免路基出现积水，防止积水渗入到路基中，增加盐渍土的含水量，使其粘性加大。对于地下部分的排水，可以通过地下井、暗渠等将降低地下水对盐渍土路基的影响，对盐渍土的含水量进行有效地控制。此外，对于粘性土，还可以通过电渗析原理来加速排水。在电场的作用下，水分将会相对于固体发生运动，这样粘性土中的水分将会逐渐排除，使粘性土中的含水量降低，进而起到良好的排水效果。

3.3 冻结

使用冻结法时，需要降低盐渍土的温度，使颗粒间的水分处于冻结状态，这样可以有效地增加路基的强度，降低水分对盐渍土路基的影响。该方法一般用在基坑和隧道施工中，可以有效地避免流沙现象出现，同时还能够起到防渗透的作用，减少外界水分向盐渍土路基中渗入。使用冻结法需要满足一定的地质特点，地下温度需要达到0℃以下，即达到结冰条件，该方法才能够顺利地实施。

3.4 土质改良

改良固化土即为改善土的工程地质性质，以达到工程活动目的的措施。土与工程建筑物直接相关的工程地质性质，主要为透水性和力学性能（可压缩性和抗破坏性），而它们则取决于土的物质成分和结构特点。因此，土质改良实质上是通过改变土的成分和结构，达到改善性质的目的。

改良土分为物理改良土和化学改良土，物理改良是通过掺入碎石等，改变其粒径大小的改良，化学改良是通过掺入石灰、水泥、粉煤灰等固化剂材料以提高工程性能的土体。根据对土体处理的方式，可将人工土质改良方法概括为5类：

3.4.1 石灰改良盐渍土

石灰的主要成分为CaO，将其掺加到盐渍土中后，将会发生水化反应。其中，反应物为CaO和水，生成物为Ca（OH）2。该反应为放热反应，会向盐渍土中传递大量的热量。石灰对盐渍土的改良作用主要体现在以下几个方面：首先，可以降低盐渍土的含水量。一方面，水化反应需要水参与反应，可以减少盐渍土中水分的含量。另一方面，反应放热后将会加速水分的挥发，使水分脱离盐渍土。其次，水化反应生成Ca2+和OH−离子，其中，Ca2+可以和Na+、K+、H+离子发生交换，这样可以有效地增加颗粒之间的吸引力，使颗粒之间接触更加地充分，提高盐渍土的密实程度。最后，Ca（OH）2与CO2反应生成CaCO3，CaCO3具有较高的强度，而且生成的CaCO3会分布在盐渍土的内部，对颗粒间的缝隙进行填充，进而增加盐渍土的密实程度，提高盐渍土路基的稳定性[3]。

3.4.2 粉煤灰改良盐渍土

粉煤灰是煤炭燃烧后的残渣，将其掺加到盐渍土中可以提高盐渍土的强度，使盐渍土的结构保持稳定。粉煤灰主要由SiO2、Al2O3组成，大约占70%以上。粉煤灰对盐渍土的改良过程如下：首先，粉煤灰中含有大量的玻璃体，可以与水反应生成SiO2和Al2O3，并且与Ca（OH）2反应生成硅酸盐结晶，结晶之间可以通过化学键相连，这样可以使颗粒之间具有良好的吸引力，提高盐渍土结构的稳定性。其次，粉煤灰参与反应需要水作为反应物，所以该反应可以减少盐渍土中水分的含量，保障颗粒之间能够充分地接触。而且，随着盐渍土中水分含量的降低，盐渍土将会发生板结现象，使盐渍土的结构更加地稳定。最后，粉煤灰参与反应后，可以形成网状骨架结构，这种结构可以极大地提高盐渍土的稳定性，提高盐渍土路基的承载能力，使其具有良好的强度。

3.4.3 砂砾改良盐渍土

砂砾改良盐渍土主要是将砂砾作为原料向盐渍土中进行添加，以此来改变盐渍土的结构，使其具有良好的颗粒级配，进而对盐渍土进行改良。这种改良方法对盐渍土的改良作用主要体现在以下几个方面：首先，可以提高盐渍土的密实程度，使颗粒之间能够充分地接触，进而使盐渍土结构更加地稳定。其次，可以加大颗粒之间的摩擦，避免颗粒之间发生位移，这样可以有效地防止颗粒从原有位置脱离，使盐渍土结构能够保持稳定。最后，加入砂砾后可以间接地减少盐渍土的含盐量，对盐渍土成分具有良好的调节作用。改良完成后，需要对盐渍土进行压实，进一步提高盐渍土的密实程度，使砂砾改良后盐渍土的结构更加地稳定。

3.4.4 水泥改良盐渍土

水泥是一种无机凝胶材料，可以有效地将砂、石等连接起来，形成更加稳定的结构。将水泥掺入盐渍土后，水泥将会发生水化反应，生成Ca（OH）2。水泥对盐渍土的改良作用主要体现在以下几个方面：首先，会产生离子交换。Ca2+与K+、Na+发生交换，这样颗粒之间的距离将会减少，盐渍土的密实程度将会加大，进而使盐渍土的结构更加地稳定。而且，水泥水化生成凝胶颗粒的比表面积将对原水泥大1 000倍左右，凝胶颗粒分散在盐渍土中可以更好地填充内部空隙，使盐渍土的结构更加地稳定。其次，随着水化反应继续深入，将会发生硬凝反应，生成不溶于水的化合物，这些化合物暴露在空气中后将会逐渐硬化，同时使盐渍土的强度不断增加。最后，发生碳酸化反应生成CaCO3，反应过程表示如下：Ca（OH）2+CO2CaCO3+H2O。CaCO3将会对颗粒间的空隙进行填充，进一步提高盐渍土的强度。

3.4.5 硅微粉改良盐渍土

硅微粉主要成分为SiO2，具体成分及含量见表1所示。硅微粉中细度小于1微米的占80以上，平均粒径在0.1～0.3微米之间，比表面积在20 m2/g～28 m2/g之间。硅微粉对盐渍土的改良作用主要包含以下几个方面：首先，具有良好的形态效应，将其掺入盐渍土进行搅拌后，可以减少盐渍土中的水分，对盐渍土进行固化处理，提高盐渍土结构的稳定性。其次，具有良好的活性效应，SiO2可以和Ca（OH）2反应生成水化硅酸钙和凝胶。其生成物将会分布在盐渍土的内部，填充在其空隙中，使盐渍土形成网状结构，使盐渍土的结构更加地稳定。最后，形成微集料效应。硅微粉中含有粒径极小的微粒，可以对盐渍土中小空隙进行填充，进一步提高盐渍土的结构稳定性。

4 结论

综上所述，提高盐渍土路基稳定性非常重要，这样可以在很大程度上提高路基的质量，降低盐渍土对路基的影响，延长路基的使用寿命。在对盐渍土进行改良时，需要从影响盐渍土路基稳定性的因素着手，以此作为依据来采取有效的解決措施，这样可以有针对性地提高盐渍土路基的稳定性，保障公路具有良好的质量。

参考文献：

[1]杨科.新疆盐渍土路基改良探析[J].交通世界，2018（26）：97-98.

[2]石建军，唐瑞兆，赵旭东.水泥-硅微粉改良盐渍土路基机理研究[J].建材技术与应用，2020（2）：18-20.

[3]赵旭东，李慎刚，唐瑞兆，等.水泥-硅微粉改良盐渍土路基击实试验分析[J].建材技术与应用，2020（1）：13-15.