鹽漬土經砂礫改良后的路用性能實驗分析

張磊

摘 要：鹽漬土不同于普通土，對于環境較為敏感，工程性質容易受到外界環境因素的影響。其粘性較小、對水較為敏感、級配不良。受降雨或者溫度變化的影響，鹽漬土會發生脫鹽現象或者發生鹽脹性破壞，而導致其強度較低，難以承受較大壓力，因此，在公路工程中常在鹽漬土中摻入砂礫、石灰等物質對其進行改善。本文中采用摻入砂礫的方法對鹽漬土進行改良，并通過實驗分析了改良后鹽漬土的路用性能，對于提高路基穩定性以及鹽漬土較多的西北地區的公路發展具有重要意義。

關鍵詞：鹽漬土;砂礫;改良;路用性能

中圖分類號：U416.1;U414? ? ? ? 文獻標識碼：A 文章編號：1001-5922（2021）09-0174-03

Experimental Analysis on Road Performance of Saline Soil Improved by Gravel

Zhang Lei

（Shaanxi College of Communication Technology， Xi an 710018， China）

Abstract：Saline soil is different from ordinary soil， it is more sensitive to the environment， and its engineering properties are easily affected by external environmental factors. It is less viscous， more sensitive to water， and has poor gradation. Affected by rainfall or temperature changes， saline soil will undergo desalination or salt expansive damage， which leads to its low strength and difficult to bear greater pressure. Therefore， in highway engineering， gravel， lime and other substances are often mixed into saline soil. In the paper， the method of mixing gravel is used to improve the saline soil， and the road performance of the improved saline soil is analyzed through experiments， which is of great significance to improve the stability of subgrade and the development of highway in Northwest China where there are more saline soil.

Key words：saline soil;gravel; improvement;road performance

0 引言

鹽漬土是指在1m范圍內的地表土層中，易溶鹽含量在0.3%以上時，則稱該土質為鹽漬土。我國西北地區地質條件較為特殊，尤其是鹽漬土的占地面積較廣，其分布面積占我國鹽漬土總面積的一半以上。近幾年來，我國經濟的飛速發展帶動了西北地區基礎設施的建設發展，尤其是在新疆地區，公路工程大力修建，但是由于西北地區的鹽漬土較多，因此對于公路的修建影響較大。目前在鹽漬土路基的改善修建過程中，主要采用的方法是對其進行去鹽、隔水以及結構加固，例如提高路基工程、進行隔斷設計、換填等等方法。導致土壤鹽漬化的原因很多，溫度、降雨量、含鹽量、水分、土質等都會對土壤產生較大的影響。其中環境因素不可控，因此在對鹽漬土進行改良處理時一般從含鹽量、水分等方面著手。由于鹽漬土的鹽脹性、溶陷性和腐蝕性等特點，在路基修建過程中如果不對其進行改良，則在公路建成以后路基會發生鹽脹、溶陷等破壞。西北地區公路的發展推動了對于鹽漬土改良技術的發展，但是由于缺少系統的研究以及技術層面的支持，因此，在公路工程中，鹽漬土改良應用較少。本文中通過物理摻入砂礫的方法對鹽漬土進行改良，并研究了改良后的路用性能，對于鹽漬土改良具有重要的參考作用。

1 試驗路段介紹

鹽漬土在我國西北地區分布較廣，本文中所選取的路段位于新疆境內比較典型的鹽漬土區域。據勘察發現該地區的地里位置和地質條件較為特殊，地層中鹽漬土較多。由于該地區的地形復雜，如果開挖路基則所需數量較多，而且會造成較多的棄方，另外該路段距離市區較近，設置棄土場難度較大。因此，本文中對該路段進行鹽漬土改良實驗，以期望能夠將改良后的土壤作為公路工程路基的填料，以減少施工過程中的棄方壓力，同時又可以降低成本。

2 實驗部分

考慮到該工程路段周圍區域內的砂礫含量較多，因此，本文中為了就近取材，對鹽漬土采取摻入砂礫的方式進行改良，減少土壤中的含鹽量，增加其強度，改善其級配，使路基的骨架結構更加穩固。鹽漬土改良后需要滿足一定的強度指標，其路堤的CBR值需不小于3%，回彈模量不小于40MPa。

2.1 土樣基本性質分析

2.1.1 含鹽量

含鹽量量是關系到鹽漬土工程中路基穩定性的關鍵因素，因此在改善鹽漬土前需要確定鹽漬土中鹽的含量和種類。通過對該路段易溶鹽不同離子含量的測定，得到如表1所示的測定結果。

由表1中的結果可知：

由此可以判斷該路段的鹽漬土屬于碳酸弱鹽漬土。

2.1.2 級配

本文中通過篩分法對選取路段的土樣的顆粒進行分析，對于粒徑<0.075mm的土樣進行洗鹽并將其烘干，通過甲種比重計法進行分析，最終得到如圖1所示的結果。

由圖1可知鹽漬土樣在洗鹽前的不均勻系數>5，曲率系數>3，因此判斷該路段的鹽漬土屬于不良級配的土樣。而由圖1b可知，在洗鹽之后的土樣的不均勻系數和曲率系數均增大。由此說明，進行洗鹽之后土樣中的易溶鹽離子溶解，使土樣的結構發生變化，從而使其級配得到改善。

2.1.3 最大干密度和相對應的最佳含水率

選取一定量的土樣，再選取3個一定比例的含水率進行燜料，3組實驗中各制備3個試件，進行擊實實驗，根據以下公式，確定土樣的最大干密度和相對應的最佳含水率。

其中，mω為所需加水量，mi含水率ωi時所對應的鹽漬土樣的質量，ωi為土樣原有的含水率，ω為所要達到的含水率。

其中，ρd為土樣的干密度，ω為某點土樣的含水率，ρ為某點土樣的濕密度。根據上述實驗得到該路段鹽漬土的最大干密度為1.86g/cm3，最佳含水率為12.3%。

2.1.4 CBR結果

根據上述實驗結果，并通過擊實實驗得到CBR結果為1.7%。與規定路堤CBR≥3%的要求相差較大，因此不滿足路用規范，需要對其進行改良。

2.2 改良鹽漬土擊實實驗步驟

為了選取較為合適的鹽漬土與砂礫的配比，本文中選擇1∶0.4，1∶0.7，1∶1 三種比例進行實驗，對3個比例下的改良鹽漬土路用性能實驗。

（1）試樣的制備。選取鹽漬土試樣，并烘干，使鹽漬土樣中的水分蒸干，按照上述比例進行砂礫的摻入，每一個配比的試樣中，均分別加入不同含量的水，攪拌均勻，燜料12h備用。

（2）擊實。稱取適量的上述試樣，分3層加入試筒中，每一層的試樣擊打50次，擊打完畢后，將試樣表面拉毛，然后裝入套筒中，隨后用同樣的方法對另外兩層進行擊打。

（3）計算。在上述擊實實驗完成后，利用工具將試樣齊筒頂削平，將套筒外壁清理干凈后稱重，得到試樣的質量以及密度。利用脫模機取出試樣，將試樣切碎后選取部分試樣進行稱重，烘干，計算試樣的含水率和干密度，得到改良鹽漬土的最大干密度和最佳含水率。

2.3 回彈模量實驗

（1）試樣制備。根據述步驟中得到的改良鹽漬土的最大干密度和最佳含水率，根據試筒的體積和預定壓實度，得到制備試樣所需的改良鹽漬土的質量。在試筒中鋪設一層濾紙，分層加入改良鹽漬土樣，搖勻，壓搗，通過靜壓法制備試件，為了保證結果的可靠性，實驗中制備3個試樣。完成上述步驟后，在試件頂部鋪設一層濾紙。

（2）將上述制備的試件置于強度儀中，以應的最大單位壓力預壓3次，每次頂壓40s。

（3）將預定的最大單位壓力分位5份，分級加載卸載，其中每一級各加載1min，記錄數據，同樣卸載1min，記錄數據。以此進行，逐級進行加載卸載。

2.4 承載比實驗

在完成回彈模量實驗后，對上述試件泡水膨脹4d，記錄數據。晾干試件，將其置于強度儀中，測定浸水后試件單位壓力與貫入量的關系，從而得到試件的承載比。

3 結果與討論

通過上述對不同鹽漬土和砂礫配比的改良鹽漬土進行的路用性能實驗，得到如表2所示的結果。另外，根據《公路路基設計規范》中的相關要求，公路的上路堤的壓實度不能小于94%，而下路堤的壓實度不能小于93%，因此本文實驗中改良鹽漬土的壓實度控制在93%。

3.1 回彈模量

由表2中的回彈模量數據可知，鹽漬土與砂礫的配比為1∶0.4時，改良鹽漬土的回彈模量為38MPa。與《公路路基設計規范》和《公路瀝青路面設計規范》中對于公路的要求，回彈模量不小于40MPa相比，按照該比例進行改良后鹽漬土的回彈模量不滿足路基的要求。而鹽漬土與砂礫的配比為1∶0.8和1∶1時，改良鹽漬土的回彈模量均大于40，因此，改良后的鹽漬土達到了路基對于回彈模量要求的技術指標。另外，從表3中的數據看，鹽漬土與砂礫的配比為1：1時的回彈模量較1∶0.8時有所降低，回彈模量與原料配比的變化規律不明顯，但是仍舊滿足路基的要求標準。

3.2 承載比

由上述回彈模量相關數據可知，鹽漬土與砂礫的配比為1∶0.4時，其路用性能不符合路基的要求指標，因此，本部分內容只針對鹽漬土與砂礫的配比為1∶0.8和1∶1時改良鹽漬土進行承載比分析。由表3中數據可知，在鹽漬土與砂礫的配比為1∶0.8和1∶1時，其相對應的CBR值分別為6.7%和8.9%。且從表中數據可以看出，隨著砂礫含量的增加，鹽漬土的CBR值呈現快速增長的趨勢。說明，隨著鹽漬土中砂礫含量的增加，其抗剪強度逐漸增加，可以作為公路路基填料。

由上述結果可以得知，該路段鹽漬土改良中，鹽漬土與砂礫的配比最優值為1∶0.8。

4 結語

我國經濟的飛速發展使得公路和鐵路的運輸量急劇增加，尤其是我國的西北部地區，公路的建設規模逐漸擴大。而我國西北地區的鹽漬土分布面積廣泛，鹽漬土由于特殊的工程性質不適用在公路路基中應用時，容易使公路發生溶陷性和或鹽脹性破壞，嚴重影響公路的穩定性和安全性，嚴重阻礙了西北地區公路的建設。文中以砂礫摻入鹽漬土的物理改善方法對鹽漬土進行改良，對于我國鹽漬土分布廣泛的地區公路的建設和發展具有重要意義。

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