濱海鹽漬土的處治與利用

朱 亮 ，馬正好 ，楊 戈

（1.海門南黃海建設(shè)發(fā)展有限公司，江蘇海門 226000；2.同濟(jì)大學(xué)，上海市 200092；3.上海同科交通科技有限公司，上海市 200092）

0 引言

濱海地區(qū)受海水浸潤和退移影響，地下水體礦化度較高，在毛細(xì)作用與蒸發(fā)作用下鹽份凝聚于地表或地表下不深的土層中形成濱海鹽漬土[1]。濱海鹽漬土具有較強(qiáng)的環(huán)境敏感性，其工程性質(zhì)隨水、熱環(huán)境而異，將其直接用作路基填料會(huì)引發(fā)諸多公路病害，如溶陷、翻漿、凍脹等[2,3]。

然而，濱海地區(qū)優(yōu)質(zhì)路基填料匱乏，采用砂石料對(duì)路基、基層、底基層進(jìn)行處理將大幅度增加公路建設(shè)成本。若能就地取材，將濱海鹽漬土改良后作為資源用于道路工程建設(shè)，則可避免毀壞耕地、縮短工期。因此，如何從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)以及環(huán)保的角度出發(fā)，充分利用鹽漬土料源充足的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)又保證路基的良好使用性能，成為濱海地區(qū)道路工程建設(shè)所迫切需要解決的一個(gè)問題。

鑒于此，本文通過南黃海地區(qū)濱海鹽漬土處治試驗(yàn)研究，使其滿足公路工程建設(shè)需求，并設(shè)計(jì)相應(yīng)的路基結(jié)構(gòu)，對(duì)今后的濱海鹽漬土的利用具有積極的工程意義。

1 濱海鹽漬土基本工程特性

試驗(yàn)用土取自江蘇南通東灶港港區(qū)，地處原黃海灘地，表層由海水吹填而成。經(jīng)室內(nèi)試驗(yàn)，測(cè)得濱海鹽漬土的主要物理力學(xué)性質(zhì)參數(shù)見表1。

表1 濱海鹽漬土物理力學(xué)性質(zhì)參數(shù)

分析可知該濱海鹽漬土具有以下特性：（1）天然含水量大、稠度小、液限高、塑性指數(shù)大，屬于高液限弱氯鹽漬黏土；（2）CBR值小，不滿足公路路基規(guī)范[4]對(duì)高速和一級(jí)公路路基填料CBR大于5%～8%的要求；（3）回彈模量小，不滿足公路規(guī)范對(duì)重交通、特種交通下公路土路基回彈模量不低于40 MPa的要求。因此該濱海鹽漬土不可直接用作路基填料，可考慮對(duì)其進(jìn)行處治以滿足路基設(shè)計(jì)要求。

2 處治濱海鹽漬土工程特性

2.1 濱海鹽漬土處治試驗(yàn)

目前對(duì)于高液限鹽漬黏土的加固多采用石灰處治、水泥石灰綜合處治等[5,6]，相關(guān)研究表明：石灰處治能有效降低濱海鹽漬土的塑性指數(shù)、液限，同時(shí)提高強(qiáng)度及水穩(wěn)性；水泥石灰綜合處治塑性指數(shù)較高的土，其強(qiáng)度往往要比單純用水泥或單純用石灰穩(wěn)定的強(qiáng)度高得多，而且受水分變化影響不大，水穩(wěn)性較好。

因此選用消石灰（一等品）、#325普通硅酸鹽水泥為處治劑，進(jìn)行配合比（石灰∶水泥：素土）為6:0∶94、5∶3∶92、4∶4∶92的處治濱海鹽漬土研究，各配合比下的處治濱海鹽漬土的主要強(qiáng)度指標(biāo)見表2。

2.2 處治濱海鹽漬土性能評(píng)價(jià)

（1）6∶0∶94的石灰處治鹽漬土

配合比為6∶0∶94的石灰處治鹽漬土的7 d浸水無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為0.616 MPa，水穩(wěn)定性系數(shù)K為46.7%，較未經(jīng)處治的素鹽漬土浸水松散來說，強(qiáng)度和水穩(wěn)性有很大提高；96%壓實(shí)度下的養(yǎng)生7 d的處治鹽漬土試件的CBR值30.2%，回彈模量為391.7 MPa，均滿足規(guī)范對(duì)路基填料的強(qiáng)度要求。

表2 處治濱海鹽漬土強(qiáng)度特性

（2）5∶3∶92的石灰水泥處治鹽漬土

配合比為5∶3∶92的石灰水泥處治鹽漬土的7 d浸水無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為0.791 MPa，水穩(wěn)定性系數(shù)K為59.2%，強(qiáng)度和水穩(wěn)性都有相應(yīng)提高；96%壓實(shí)度下的養(yǎng)生7 d、28 d的處治鹽漬土試件的CBR為 62.0%、78.5%，回彈模量為 595.8MPa、987.5MPa，均滿足規(guī)范對(duì)路基填料的強(qiáng)度要求。該處治鹽漬土強(qiáng)度、水穩(wěn)定性增長明顯，有較好的路用性能。

（3）4∶4∶92的石灰水泥處治鹽漬土

配合比為4∶4∶92的石灰水泥處治鹽漬土的7 d浸水無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為0.831 MPa，水穩(wěn)定性系數(shù)K為61.2%；96%壓實(shí)度下的養(yǎng)生7 d、28 d的處治鹽漬土試件的CBR為83.1%、96.2%，回彈模量為876.2 MPa、1180.4 MPa，均滿足規(guī)范對(duì)路基填料的強(qiáng)度要求。該處治鹽漬土強(qiáng)度高、水穩(wěn)定性好，有很好的路用性能。

2.3 濱海鹽漬土處治方案推薦

綜合考慮處治效果與處治成本，推薦的濱海鹽漬土處治方案見表3。

表3 濱海鹽漬土處治方案評(píng)價(jià)與推薦

3 處治濱海鹽漬土路基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在滿足規(guī)范要求的前提下，充分利用濱海鹽漬土料源充足的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)兼顧濱海水鹽環(huán)境對(duì)路基的影響，將處治濱海鹽漬土用作路基填料，對(duì)路基結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。對(duì)于濱海新區(qū)較高填方區(qū)域，上路床填料可采用5%+3%和4%+4%石灰水泥處治鹽漬土，上路床以下的路基部分可考慮使用6%石灰處治鹽漬土作為填料。對(duì)于地下水位較高的區(qū)域，考慮鹽分和地下水對(duì)路基的影響，可設(shè)置防滲土工膜和碎石墊層，由此提出兩種路基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。

（1）路基結(jié)構(gòu)方案一

地基處理后地面，鋪設(shè)一層防滲土工膜，回填6%石灰處治鹽漬土至路基頂面30 cm，再鋪設(shè)一層防滲土工膜，然后回填4%石灰+4%水泥處治鹽漬土（或5%石灰+3%水泥處治鹽漬土）至路基頂面，見圖1。

（2）路基結(jié)構(gòu)方案二

地基處理后地面，鋪設(shè)一層土工布，回填一層15 cm碎石墊層后鋪設(shè)一層防滲土工膜，再回填一層15 cm碎石墊層，然后頂面鋪設(shè)一層土工布，采用6%石灰穩(wěn)定土（鹽漬土）填高至路床頂面以下30 cm，然后回填4%石灰+4%水泥處治鹽漬土（或5%石灰+3%水泥處治鹽漬土）至路基頂面，見圖2。

圖2 方案二示意圖

路基處治效益對(duì)比分析（按80 cm計(jì)）：

對(duì)上述兩種路基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案和原設(shè)計(jì)方案（級(jí)配碎石換填）進(jìn)行效益對(duì)比分析，見表3。與原設(shè)計(jì)方案相比，兩個(gè)處治鹽漬土路基設(shè)計(jì)方案充分利用了現(xiàn)有鹽漬土源，通過摻入水泥、石灰，改善鹽漬土的特性，基本滿足路基強(qiáng)度和穩(wěn)定性的要求，且大大降低了工程造價(jià)。同時(shí)，方案二設(shè)計(jì)了碎石墊層，在地下水位較高的區(qū)域能更有效地降低地下水和鹽份對(duì)路基的影響。

表3 各路基結(jié)構(gòu)效益對(duì)比

4 結(jié)論

本文從工程應(yīng)用的角度出發(fā)，對(duì)濱海鹽漬土進(jìn)行了處治研究，并給出了相應(yīng)的處治方案和路基結(jié)構(gòu)推薦，得到以下認(rèn)識(shí)：

（1）該濱海鹽漬土天然含水量大、稠度小、液限高、塑性指數(shù)高、CBR值小、回彈模量小，不能直接用作路基填料，必須進(jìn)行處治才能滿足路基路面設(shè)計(jì)要求。

（2）石灰處治、石灰水泥綜合處治的濱海鹽漬土的強(qiáng)度和水穩(wěn)性都有明顯增強(qiáng)，均滿足高速公路和一級(jí)公路對(duì)路基填料強(qiáng)度的要求。進(jìn)行處治配比選擇時(shí)應(yīng)綜合考慮強(qiáng)度、水穩(wěn)性和經(jīng)濟(jì)性。

（3）路基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可充分利用濱海處治鹽漬土，同時(shí)考慮設(shè)置防滲土工膜和碎石墊層以降低鹽分和地下水對(duì)路基的影響。

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