提高鹽漬土路基穩(wěn)定性的工藝措施

劉萬(wàn)耀

摘 要：鹽漬土對(duì)路基的穩(wěn)定性具有較大的影響，需要對(duì)鹽漬土進(jìn)行改良，以此來(lái)提高路基的穩(wěn)定性?；诖?，本文首先從鹽漬土的形成 ，然后從顆粒形狀、顆粒強(qiáng)度、顆粒粒徑等方面對(duì)影響鹽漬土路基穩(wěn)定性的因素進(jìn)行分析，再?gòu)臋C(jī)械致密、石灰改良、水泥改良等方面對(duì)提高鹽漬土路基穩(wěn)定性的工藝措施進(jìn)行分析，從而提高鹽漬土路基的穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：鹽漬土路基;穩(wěn)定性;水泥改良;機(jī)械致密

0 引言

鹽漬土路基受環(huán)境的影響較大，低溫、降水等都會(huì)降低路基的穩(wěn)定性，引起路基發(fā)生嚴(yán)重的質(zhì)量問(wèn)題。因此，對(duì)鹽漬土進(jìn)行改良非常重要，這樣可以有效地提高鹽漬土路基的結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，使路基具有良好的強(qiáng)度，保障路基在長(zhǎng)時(shí)間的使用過(guò)程中不會(huì)發(fā)生損壞，進(jìn)而提高公路運(yùn)輸?shù)馁|(zhì)量。

1 鹽漬土的形成

鹽漬土是指易溶鹽含量大于或等于0.3%且小于20%，而且具有溶陷或鹽脹等物理特性的土，一般認(rèn)為是巖石在風(fēng)化作用下，水流將土體中易溶鹽溶解后，隨水滲透到地下水中，然后在土體孔隙的毛細(xì)作用下上升至地層表面或表層附近，經(jīng)蒸發(fā)后水中易溶鹽與土中水結(jié)晶析出滯留在地層表面而形成的。鹽漬土浸水后在自重或附加應(yīng)力作用下會(huì)由于土體中鹽分溶解而發(fā)生溶陷變形，其溶陷量大小主要受土的顆粒級(jí)配、易溶鹽的性質(zhì)等因素的影響。再次，鹽漬土中由于含有一定鹽分，尤其是含有硫酸鹽的情況下，在溫度降低時(shí)會(huì)吸水結(jié)晶而發(fā)生膨脹，產(chǎn)生鹽脹變形，對(duì)建筑物受力分布產(chǎn)生影響，最終對(duì)地基或路基產(chǎn)生破壞性影響。

2 影響鹽漬土路基穩(wěn)定性的因素

2.1 顆粒形狀

顆粒形狀對(duì)鹽漬土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性具有較大的影響。按照顆粒表面平滑程度進(jìn)行分類，可以將顆粒分為棱角狀、圓形狀。相關(guān)試驗(yàn)表明，棱角狀顆粒比圓形狀顆粒的鹽漬土的穩(wěn)定性更高。棱角狀顆粒在鹽漬土結(jié)構(gòu)中不易產(chǎn)生變位，可以穩(wěn)定地對(duì)鹽漬土結(jié)構(gòu)進(jìn)行支撐。然而，當(dāng)棱角點(diǎn)所受應(yīng)力較為集中時(shí)，棱角點(diǎn)將會(huì)發(fā)生損壞，這時(shí)鹽漬土結(jié)構(gòu)將會(huì)遭到一定程度的破壞，降低鹽漬土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。由于圓形顆粒不具備明顯棱角，因而顆粒整體的受力情況較為穩(wěn)定，可以有效地減少受力后顆粒的損壞。由此可見(jiàn)，顆粒形狀對(duì)鹽漬土的穩(wěn)定性具有較大的影響，棱角狀顆粒雖然穩(wěn)定，但卻不能受力過(guò)大，否則棱角將會(huì)遭到破壞。相對(duì)地，對(duì)于承受壓力較大的鹽漬土路基，使用圓形狀顆粒構(gòu)筑鹽漬土具有更大的優(yōu)勢(shì)[1]。

2.2 顆粒強(qiáng)度

鹽漬土主要由顆粒物組成，顆粒的強(qiáng)度將決定著鹽漬土路基的穩(wěn)定性。一旦顆粒的強(qiáng)度不足，顆粒在受力后，將會(huì)產(chǎn)生破損，對(duì)路基的穩(wěn)定性造成影響。因此，為了提高鹽漬土的穩(wěn)定性，需要提高顆粒的強(qiáng)度，這樣才能提高鹽漬土路基的整體承載力。若是考慮到抗剪強(qiáng)度的影響，在摩擦和剪脹相同情況下，顆粒強(qiáng)度越強(qiáng)，抗剪強(qiáng)度就會(huì)越高。

2.3 顆粒粒徑

顆粒粒徑是影響鹽漬土路基抗剪強(qiáng)度的因素之一，粒徑越大，剪切移動(dòng)所需的能力也就越多，抗剪強(qiáng)度也會(huì)隨之增大。但是土石料的微小缺陷將會(huì)影響到顆粒的抗剪強(qiáng)度，尤其是采用爆破方式得到的混合料，缺陷和縫隙較為明顯。其中，顆粒粒徑越大，發(fā)生破損的顆粒也就越多。

2.4 顆粒級(jí)配

顆粒級(jí)配對(duì)鹽漬土路基穩(wěn)定性具有一定的影響，通過(guò)不同粒徑的顆粒進(jìn)行參配可以有效地提高鹽漬土路基的強(qiáng)度，提高路基的穩(wěn)定性。通常情況下，為了實(shí)現(xiàn)良好的級(jí)配，需要使不同粒度的顆粒相互進(jìn)行填充，這樣可以有效地提高顆粒之間的密度，使顆粒之間能夠充分地接觸，降低顆粒之間的空隙，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)顆粒的最優(yōu)化配比。從力學(xué)角度分析，優(yōu)良的級(jí)配可以減少應(yīng)力集中的現(xiàn)象，可以在很大程度上提高鹽漬土路基的抗剪強(qiáng)度，使路基具有更大的承載力。

2.5 壓實(shí)程度

鹽漬土壓實(shí)后，顆粒之間的縫隙將會(huì)減少，鹽漬土的密度將會(huì)增大，顆粒之間的接觸將會(huì)更加地緊密。這樣可以有效地防止顆粒局部受力過(guò)大，導(dǎo)致顆粒出現(xiàn)破損，對(duì)鹽漬土路基的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性造成影響。另外，鹽漬土壓實(shí)后，可以提高路基的抗剪強(qiáng)度，使其具有良好的力學(xué)性能。

3 提高鹽漬土路基穩(wěn)定性的工藝措施

3.1 機(jī)械致密

通過(guò)機(jī)械致密可以增加鹽漬土的密實(shí)程度，使顆粒之間能夠充分地接觸，進(jìn)而提高鹽漬土路基的穩(wěn)定性。機(jī)械致密的方法通?？梢苑譃閮煞N，即靜力法和動(dòng)力法。靜力法包括預(yù)壓、碾壓等，主要用于增加粘性土的密實(shí)程度。動(dòng)力法包括振沖、壓密樁等，主要用于增加無(wú)粘性土的密實(shí)程度。例如：對(duì)于淺層粘性土，一般采用沖擊壓實(shí)法中的夯實(shí)法進(jìn)行壓實(shí)，而振動(dòng)壓路機(jī)，則可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)靜壓和動(dòng)壓兩種作用效果，這樣對(duì)于無(wú)粘性土的壓實(shí)也同樣適用[2]。

3.2 排水

含水量過(guò)高將會(huì)導(dǎo)致鹽漬土的粘性加大，同時(shí)也不利于顆粒之間的充分接觸，導(dǎo)致鹽漬土路基的強(qiáng)度下降，進(jìn)而影響路基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。鹽漬土路基的排水工作包含地上、地下兩種。對(duì)于地上部分的排水，可以通過(guò)排水溝、溝道等排水設(shè)施來(lái)實(shí)現(xiàn)，這樣可以有效地避免路基出現(xiàn)積水，防止積水滲入到路基中，增加鹽漬土的含水量，使其粘性加大。對(duì)于地下部分的排水，可以通過(guò)地下井、暗渠等將降低地下水對(duì)鹽漬土路基的影響，對(duì)鹽漬土的含水量進(jìn)行有效地控制。此外，對(duì)于粘性土，還可以通過(guò)電滲析原理來(lái)加速排水。在電場(chǎng)的作用下，水分將會(huì)相對(duì)于固體發(fā)生運(yùn)動(dòng)，這樣粘性土中的水分將會(huì)逐漸排除，使粘性土中的含水量降低，進(jìn)而起到良好的排水效果。

3.3 凍結(jié)

使用凍結(jié)法時(shí)，需要降低鹽漬土的溫度，使顆粒間的水分處于凍結(jié)狀態(tài)，這樣可以有效地增加路基的強(qiáng)度，降低水分對(duì)鹽漬土路基的影響。該方法一般用在基坑和隧道施工中，可以有效地避免流沙現(xiàn)象出現(xiàn)，同時(shí)還能夠起到防滲透的作用，減少外界水分向鹽漬土路基中滲入。使用凍結(jié)法需要滿足一定的地質(zhì)特點(diǎn)，地下溫度需要達(dá)到0℃以下，即達(dá)到結(jié)冰條件，該方法才能夠順利地實(shí)施。

3.4 土質(zhì)改良

改良固化土即為改善土的工程地質(zhì)性質(zhì)，以達(dá)到工程活動(dòng)目的的措施。土與工程建筑物直接相關(guān)的工程地質(zhì)性質(zhì)，主要為透水性和力學(xué)性能（可壓縮性和抗破壞性），而它們則取決于土的物質(zhì)成分和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。因此，土質(zhì)改良實(shí)質(zhì)上是通過(guò)改變土的成分和結(jié)構(gòu)，達(dá)到改善性質(zhì)的目的。

改良土分為物理改良土和化學(xué)改良土，物理改良是通過(guò)摻入碎石等，改變其粒徑大小的改良，化學(xué)改良是通過(guò)摻入石灰、水泥、粉煤灰等固化劑材料以提高工程性能的土體。根據(jù)對(duì)土體處理的方式，可將人工土質(zhì)改良方法概括為5類：

3.4.1 石灰改良鹽漬土

石灰的主要成分為CaO，將其摻加到鹽漬土中后，將會(huì)發(fā)生水化反應(yīng)。其中，反應(yīng)物為CaO和水，生成物為Ca（OH）2。該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，會(huì)向鹽漬土中傳遞大量的熱量。石灰對(duì)鹽漬土的改良作用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：首先，可以降低鹽漬土的含水量。一方面，水化反應(yīng)需要水參與反應(yīng)，可以減少鹽漬土中水分的含量。另一方面，反應(yīng)放熱后將會(huì)加速水分的揮發(fā)，使水分脫離鹽漬土。其次，水化反應(yīng)生成Ca2+和OH?離子，其中，Ca2+可以和Na+、K+、H+離子發(fā)生交換，這樣可以有效地增加顆粒之間的吸引力，使顆粒之間接觸更加地充分，提高鹽漬土的密實(shí)程度。最后，Ca（OH）2與CO2反應(yīng)生成CaCO3，CaCO3具有較高的強(qiáng)度，而且生成的CaCO3會(huì)分布在鹽漬土的內(nèi)部，對(duì)顆粒間的縫隙進(jìn)行填充，進(jìn)而增加鹽漬土的密實(shí)程度，提高鹽漬土路基的穩(wěn)定性[3]。

3.4.2 粉煤灰改良鹽漬土

粉煤灰是煤炭燃燒后的殘?jiān)瑢⑵鋼郊拥禁}漬土中可以提高鹽漬土的強(qiáng)度，使鹽漬土的結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定。粉煤灰主要由SiO2、Al2O3組成，大約占70%以上。粉煤灰對(duì)鹽漬土的改良過(guò)程如下：首先，粉煤灰中含有大量的玻璃體，可以與水反應(yīng)生成SiO2和Al2O3，并且與Ca（OH）2反應(yīng)生成硅酸鹽結(jié)晶，結(jié)晶之間可以通過(guò)化學(xué)鍵相連，這樣可以使顆粒之間具有良好的吸引力，提高鹽漬土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。其次，粉煤灰參與反應(yīng)需要水作為反應(yīng)物，所以該反應(yīng)可以減少鹽漬土中水分的含量，保障顆粒之間能夠充分地接觸。而且，隨著鹽漬土中水分含量的降低，鹽漬土將會(huì)發(fā)生板結(jié)現(xiàn)象，使鹽漬土的結(jié)構(gòu)更加地穩(wěn)定。最后，粉煤灰參與反應(yīng)后，可以形成網(wǎng)狀骨架結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)可以極大地提高鹽漬土的穩(wěn)定性，提高鹽漬土路基的承載能力，使其具有良好的強(qiáng)度。

3.4.3 砂礫改良鹽漬土

砂礫改良鹽漬土主要是將砂礫作為原料向鹽漬土中進(jìn)行添加，以此來(lái)改變鹽漬土的結(jié)構(gòu)，使其具有良好的顆粒級(jí)配，進(jìn)而對(duì)鹽漬土進(jìn)行改良。這種改良方法對(duì)鹽漬土的改良作用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：首先，可以提高鹽漬土的密實(shí)程度，使顆粒之間能夠充分地接觸，進(jìn)而使鹽漬土結(jié)構(gòu)更加地穩(wěn)定。其次，可以加大顆粒之間的摩擦，避免顆粒之間發(fā)生位移，這樣可以有效地防止顆粒從原有位置脫離，使鹽漬土結(jié)構(gòu)能夠保持穩(wěn)定。最后，加入砂礫后可以間接地減少鹽漬土的含鹽量，對(duì)鹽漬土成分具有良好的調(diào)節(jié)作用。改良完成后，需要對(duì)鹽漬土進(jìn)行壓實(shí)，進(jìn)一步提高鹽漬土的密實(shí)程度，使砂礫改良后鹽漬土的結(jié)構(gòu)更加地穩(wěn)定。

3.4.4 水泥改良鹽漬土

水泥是一種無(wú)機(jī)凝膠材料，可以有效地將砂、石等連接起來(lái)，形成更加穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。將水泥摻入鹽漬土后，水泥將會(huì)發(fā)生水化反應(yīng)，生成Ca（OH）2。水泥對(duì)鹽漬土的改良作用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：首先，會(huì)產(chǎn)生離子交換。Ca2+與K+、Na+發(fā)生交換，這樣顆粒之間的距離將會(huì)減少，鹽漬土的密實(shí)程度將會(huì)加大，進(jìn)而使鹽漬土的結(jié)構(gòu)更加地穩(wěn)定。而且，水泥水化生成凝膠顆粒的比表面積將對(duì)原水泥大1 000倍左右，凝膠顆粒分散在鹽漬土中可以更好地填充內(nèi)部空隙，使鹽漬土的結(jié)構(gòu)更加地穩(wěn)定。其次，隨著水化反應(yīng)繼續(xù)深入，將會(huì)發(fā)生硬凝反應(yīng)，生成不溶于水的化合物，這些化合物暴露在空氣中后將會(huì)逐漸硬化，同時(shí)使鹽漬土的強(qiáng)度不斷增加。最后，發(fā)生碳酸化反應(yīng)生成CaCO3，反應(yīng)過(guò)程表示如下：Ca（OH）2+CO2CaCO3+H2O。CaCO3將會(huì)對(duì)顆粒間的空隙進(jìn)行填充，進(jìn)一步提高鹽漬土的強(qiáng)度。

3.4.5 硅微粉改良鹽漬土

硅微粉主要成分為SiO2，具體成分及含量見(jiàn)表1所示。硅微粉中細(xì)度小于1微米的占80以上，平均粒徑在0.1～0.3微米之間，比表面積在20 m2/g～28 m2/g之間。硅微粉對(duì)鹽漬土的改良作用主要包含以下幾個(gè)方面：首先，具有良好的形態(tài)效應(yīng)，將其摻入鹽漬土進(jìn)行攪拌后，可以減少鹽漬土中的水分，對(duì)鹽漬土進(jìn)行固化處理，提高鹽漬土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。其次，具有良好的活性效應(yīng)，SiO2可以和Ca（OH）2反應(yīng)生成水化硅酸鈣和凝膠。其生成物將會(huì)分布在鹽漬土的內(nèi)部，填充在其空隙中，使鹽漬土形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使鹽漬土的結(jié)構(gòu)更加地穩(wěn)定。最后，形成微集料效應(yīng)。硅微粉中含有粒徑極小的微粒，可以對(duì)鹽漬土中小空隙進(jìn)行填充，進(jìn)一步提高鹽漬土的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

4 結(jié)論

綜上所述，提高鹽漬土路基穩(wěn)定性非常重要，這樣可以在很大程度上提高路基的質(zhì)量，降低鹽漬土對(duì)路基的影響，延長(zhǎng)路基的使用壽命。在對(duì)鹽漬土進(jìn)行改良時(shí)，需要從影響鹽漬土路基穩(wěn)定性的因素著手，以此作為依據(jù)來(lái)采取有效的解決措施，這樣可以有針對(duì)性地提高鹽漬土路基的穩(wěn)定性，保障公路具有良好的質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

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[3]趙旭東，李慎剛，唐瑞兆，等.水泥-硅微粉改良鹽漬土路基擊實(shí)試驗(yàn)分析[J].建材技術(shù)與應(yīng)用，2020（1）：13-15.