沿海地区盐渍土用于路基填筑的改良技术研究

摘" 要：该文针对沿海地区不同地质分区的盐渍土，研究无机结合料石灰和水泥对其的改良效果。结果表明，石灰的掺加降低盐渍土的塑性指数和最大干密度，提升最佳含水量以及抗冻性能，石灰掺量为8%时无侧限抗压强度大幅提高；随着水泥掺量的增加，盐渍土的最大干密度、最佳含水量、抗冻性能以及无侧限抗压强度均有提升。但不同地质分区的盐渍土需采用不同的改良方案，且对于石灰改良效果差的海域吹填区砂性土，可采用石灰+水泥的改良方法。

关键词：沿海地区；盐渍土；路基；改良技术；石灰

中图分类号：U416.1" " " 文献标志码：A" " " " " 文章编号：2095-2945（2024）25-0063-05

Abstract： Aiming at the saline soil of different geological zones in coastal areas， this paper studies the improvement effect of inorganic binder lime and cement. The results show that the addition of lime reduces the plastic index and maximum dry density of saline soil， increases the optimum water content and frost resistance， and greatly increases the unconfined compressive strength when the content of lime is 8%; with the increase of cement content， the maximum dry density， optimum water content， frost resistance and unconfined compressive strength of saline soil are improved. However， different improvement schemes should be adopted for saline soil in different geological regions， and the improvement method of lime + cement can be adopted for sandy soil in sea area where the effect of lime improvement is poor.

Keywords： coastal area; saline soil; roadbed; improvement technology; lime

沿海地区内土体受海水浸渍，属盐渍化软土，对环境具有敏感性，不能直接用来填筑路基，而沿海地区内道路建设土方工程量巨大，如果通过购买满足路用性能的良土来填筑路基，则增加工程造价，即使不考虑建设成本而从远处取土，工程竣工后，由于路基土含盐量高、地下水位埋藏浅，盐分将随毛细水不断上升，蒸腾、积盐，底部路基填土也会逐渐变成盐渍土，导致盐胀、溶陷等病害，盐渍土这个地质大环境仍是无法改变的[1-3]。曾平江[4]研究了水泥剂量、含盐量、养生方式对冻融作用下水泥改良盐渍土冻胀率、颗粒组成和无侧限抗压强度的影响，其性能均有提升。张哲文[5]认为，应当结合盐渍土的具体特性来选择最为合适的处理方式，包括去除土体内盐分、隔断水分、固化剂处理以及结构加固这四个方面的相关处理措施。丑亚玲[6]研究了盐渍土的化学方式改良、物理方式改良以及生物方式改良，并针对上述结论提出了后续的研究方向。尽管国内针对盐渍土的研究取得了一定的成果，但多数是结合工程需要进行的，未进行系统研究。值得注意的是，长安大学张登良教授[7]在《加固土原理》一书中，就盐份对无机结合料加固土的影响进行过一定的试验研究，其研究主要是针对某种盐份单独对加固土材料的影响。由于滨海氯盐渍土对工程危害程度低于内陆硫酸盐渍土，现有研究更多是针对内陆硫酸盐盐渍土，对于滨海氯盐渍土的研究很少。基于此，本研究用不同无机结合料对沿海地区盐渍土进行改良，通过无侧限抗压强度、CBR试验以及冻融循环试验的方法对改良效果进行研究，探索出一套沿海地区盐渍土的最佳改良方案。

1" 原材料性质

1.1" 盐渍土

试验所用盐渍土主要是氯化物，含盐量一般小于5%。表1、表2是具有代表性土样的成分分析报告，从表中数据可知，试验盐渍土土样易溶盐总含盐量在1.745%～1.978%，氯离子与硫酸根离子之比大于2。因此，该处土壤是典型的氯化物盐渍土，盐渍化程度为中。

1.2" 石灰

对试验用石灰的基本指标进行了测试，测试结果见表3，试验所用石灰属于Ⅱ级镁质石灰。

1.3" 水泥

试验所用水泥为P.O 42.5R普通硅酸盐水泥，测试结果见表4，各项指标满足规范要求。

1.4" 水

试验用水为普通饮用水。

2" 试验方案及结果分析

2.1" 试验方案

沿海地区盐渍土不能直接应用于路基基础，因此必须要采取适当的措施改良盐渍土以满足工程需要。沿海地区地理环境特殊，区内又有不同的地质分区，情况较为复杂，一种方法难以普遍适用，达到令人满意的效果。本文将通过液塑限试验、击实试验、无侧限抗压强度试验、CBR试验和盐渍土的冻融试验综合研究不同的改良方法的应用效果，以找到适合沿海地区盐渍土路基改良的技术。

2.2" 试验结果分析

2.2.1" 石灰

1）击实试验。试验选取不同的石灰掺量，针对南港3种区域的盐渍土进行改良。选择4%、6%、8%、10%的石灰掺量，进行混合料最佳含水量以及最大干密度试验，试验结果如图1所示。

由图1可以明显看出随着石灰掺量从4%逐渐上升到10%，混合料的最佳含水量呈上升趋势，而混合料的最大干密度试验与最佳含水量的变化呈相反的趋势。

2）无侧限抗压强度试验。选择4%、6%、8%、10%的石灰掺量，对3个区域的盐渍土进行了无侧限抗压强度试验，记录了养生7 d、28 d、90 d以及180 d的抗压强度，具体数据如图2所示。

从试验结果可以看出，在混合料中掺加石灰能明显改善试件的无侧限抗压强度，并且随着养生时间的增加，试件的改善效果越明显。3个区域盐渍土混合料试件强度均随着石灰掺量的上升而上升，石灰掺量从4%上升到8%时，混合料试件强度上升较快，而到了8%～10%，上升速度趋于平缓，这说明对于石灰改性盐渍土来说，石灰掺量具有临界值，当掺量大于临界值则对强度增长的贡献不大。与海域回填区对比，天然陆域区及素土回填区的盐渍土试件改性效果更好，石灰掺量为6%、养生时间为7 d时，试件的无侧限抗压强度均大于0.6 MPa，石灰掺量为10%、养生时间为7 d时，试件的无侧限抗压强度均大于0.8 MPa。这主要是由于天然陆域区及素土回填区的盐渍土黏性较大，而海域回填区盐渍土的含砂量大。黏性大的土质试件容易成型，而含砂量大的土质在成型过程中易松散，导致试件强度较低。

3）冻融循环试验。本次试验分别对3个地质分区的石灰改良盐渍土按上述方法进行冻融循环试验，试件经冻融循环后在7 d和28 d的残留抗压强度比见表5。

试验结果表明，石灰改良盐渍土随冻融循环次数的增加强度降低明显，前几次冻融循环强度降低较快，强度损失较大，以后则趋于平缓。石灰改良盐渍土随龄期的增长，抗冻性能变强，提高石灰的掺量也能增强材料的抗冻性能。从几组数据比较来看，天然陆域区及素土回填区石灰改良盐渍土抗冻性能要优于海域回填区。

2.2.2" 水泥

1）击实试验。试验选取不同的水泥掺量，针对南港3种区域的盐渍土进行改良。选择4%、5%、6%、8%的石灰掺量，进行混合料最佳含水量以及最大干密度实验，试验结果如图3所示。

由试验结果可知，随着水泥掺量的增加，混合料的最佳含水量和最大干密度均呈上升趋势。这可能是由于水泥颗粒粒径较小，比表面积较大，较普通土质颗粒能在表面结合更多的水分子，从而使得混合料在最大理论密度时所用的最佳含水率上升。并且，水泥本身密度大于素土的密度，所以水泥掺量的上升也能导致混合料最大理论密度的上升。

2）无侧限抗压强度试验。选择4%、5%、6%、8%的石灰掺量，对3个区域的盐渍土进行了无侧限抗压强度试验，记录了养生7 d、28 d、90 d以及180 d的抗压强度，具体数据如图4所示。

从试验结果可以看出，掺加水泥能明显改善混合料无侧限抗压强度。水泥与水分子结合，产生的水化产物强度高，也能促进土体的联结，所以随着水泥产量的增加，无侧限抗压强度呈上升趋势。并且，随着养生时间的增加，试件的无侧限抗压强度也呈上升趋势。但结合料强度在前期增长迅速，到了后期增长渐缓，说明水泥能在前期改善土体强度。

3）抗冻循环试验。本次试验分别对3个地质分区的水泥改良盐渍土按上述方法进行冻融循环试验，试件经冻融循环后在7 d和28 d的残留抗压强度比见表6。

试验结果表明，水泥改良盐渍土随冻融循环次数的增加强度降低明显。3种盐渍土受冻融循环作用强度损失主要发生在前4次，此后试件残余强度下降开始变缓。

3" 结论

1）石灰对硫酸根含量较高的盐渍土改良效果较差，沿海地区盐渍土所含盐分以氯盐为主，硫酸根含量较小，应用效果满足工程应用要求。

2）水泥改良盐渍土的成本要高于石灰，但改良效果要优于石灰，尤其对于海域吹填区砂性较大的盐渍土。

3）水泥加固的盐渍土干缩系数和温缩系数均较大，水泥改良盐渍土易开裂。掺入8%～12%的石灰+1%～2%的水泥，海域回填区砂性盐渍土压实性及强度均能达到较好的效果。

参考文献：

[1] 杨金龙，刘浩，邓彩军，等.滨海区盐渍土击实试验及溶陷特性改良研究[J].路基工程，2022（3）：52-56.

[2] 申涛.高速铁路盐渍土路基填料复掺改良试验研究[J].路基工程，2023（4）：32-36.

[3] 许健，任建威，程东幸，等.水泥改良粗颗粒盐渍土溶陷特性试验研究[J].西安建筑科技大学学报（自然科学版），2018，50（6）：794-801.

[4] 曾平江.冻融作用下水泥改良盐渍土物理力学性质研究[J].公路与汽运，2020（4）：75-78，84.

[5] 张哲文.公路工程盐渍土地基问题分析与处理对策研究[J].四川建材，2023，49（8）：195-197.

[6] 丑亚玲，杨双双.盐渍土工程性质的改良研究进展[J].材料导报，2023，37（S1）：252-258.

[7] 张登良.加固土原理[M].北京：人民交通出版社，1990.