固化方法处理西部地区氯盐渍土路基的强度试验研究

王运周程 寅周 成杨建国

（1甘肃交通职业技术学院，甘肃 兰州 7300701；2交通运输部科学研究院，北京 100029；3新疆潇湘建设工程有限公司，新疆 乌鲁木齐 830011）

固化方法处理西部地区氯盐渍土路基的强度试验研究

王运周1程 寅2周 成3杨建国2

（1甘肃交通职业技术学院，甘肃 兰州 7300701；2交通运输部科学研究院，北京 100029；3新疆潇湘建设工程有限公司，新疆 乌鲁木齐 830011）

西部地区氯盐渍土路基处理是工程建设中急需解决的问题，固化技术作为经济高效的处理方式具有适用性。研究以不同氯盐渍土作为固化土样，采用矿渣（GGBS）作为固化剂对土样进行固化试验并测试固化土强度，探讨GGBS固化西部地区氯盐渍土的可行性及可能的强度规律。试验结果表明：固化剂GGBS适用于氯盐渍土固化，GGBS固化氯盐渍土强度随氯盐渍土中含氯量增加而增加，氯盐渍土中氯盐是影响上述固化土强度的主要因素之一。在上述试验结果的基础上，提出GGBS固化氯盐渍土可行的路基处理方式。

氯盐渍土；固化；矿渣（GGBS）；强度；路基处理

我国分布大面积盐渍土[1]，其中约1/3的盐渍土属于氯盐渍土，这些氯盐渍土多存在含盐量高、含盐成分复杂、具有腐蚀性等特点。由于国民经济发展的需求，许多高速公路、高速铁路、隧道桥梁工程经过盐渍土地区，高效解决路基地基工程软弱氯盐渍土处理难题成为公路工程建设的重要组成部分。

西部内陆地区独特的自然地理环境和气候特征，使盐渍土分布非常广泛[2]，盐渍土分布面积超过国内盐渍土分布面积的一半，这其中氯盐渍土就是分布很广的一种盐渍土类型。在青海柴达木盆地、甘肃河西走廊地区、新疆塔里木盆地、西藏羌塘高原地区均分布有大面积的氯盐渍土、亚氯盐渍土，含盐量为1%～20%不等。这些地区氯盐渍土的腐蚀性、溶蚀性对建筑、道路工程建设影响极大，常常引起或加重溶蚀、腐蚀、翻浆和冻胀等工程病害[3]，同时中国建筑科学研究院曾对青海高氯盐渍土地区的混凝土基础耐久性进行长时间的调查与研究，提出一切含水泥与钢材的桩基和地基处理方法在这一地区均不适用[4]。固化技术可有效解决氯盐渍土地基处理难题，该项技术在澳大利亚、英国、美国等发达国家在盐渍土地基、路基处理工程中已有大量成功应用[5]。但目前固化技术研究尚不充分，固化剂类型较多，适用差异性很大，也未有针对氯盐渍土固化使用的高效固化剂[6]，因此寻求一种高效适用的氯盐渍土固化剂就具有了重要的现实意义，可为我国西部地区氯盐渍道路工程建设提供重要保障。

矿渣作为胶凝材料，其组成和结构的特殊性使其适用于高氯盐渍环境[7-10]，因此本研究以不同含盐量的氯盐渍土作为试验土样，以新疆八钢生产的矿渣（GGBS）作为固化剂，进行固化试验，探讨GGBS固化氯盐渍土的可行性及可能的强度变化趋势。同时在固化土强度试验的基础上，提出适用于氯盐渍土路基处理的固化施工方案，为西部地区氯盐渍土路基处理提供可实际应用的方法，以期解决道路工程中遇到的氯盐渍土处理难题。

1 试验概况

1.1 试验土样及固化剂

1.1.1 原状土

青海察尔汗氯盐渍土(Q)：青海柴达木盆地察尔汗盐湖近湖盐渍土区现场挖取的氯盐渍土样，土样含水量为19.9%，总含盐量为12.1%，其中NaCl含量为9.08%；

甘肃河西走廊氯盐渍土（G）：甘肃祁连山的山前洪积-冲积扇地区挖取氯盐渍土样，土样含水量为34.1%，总含盐量为3.6%，其中NaCl含量为2.93%；

新疆焉耆盆地氯盐渍土（X）：新疆巴音郭楞蒙古自治州焉耆县开都河冲积平原区挖取氯盐渍土样，土样含水量为41.2%，总含盐量为1.87%，其中NaCl含量为0.92%。

1.1.2 洗盐土

表1 ZL系列土中Cl-质量百分比（%）

表2 矿渣的化学组成（质量分数%）

将上述三种氯盐渍原状土分别进行常温烘干，然后碾散去除杂质，用清水充分浸泡清洗3次，烘干后得到洗盐后的土样，再按各原状土的含水量加入水，搅拌均匀后制得相应的洗盐土。

1.1.3 原状土的单 NaCl盐土

将上条所制得的洗盐土中加入与对应原状土相同氯含量的氯化钠，即可制得原状土的单NaCl盐土。

1.1.4 单 NaCl盐土 (ZL)

单NaCl盐土（ZL）土样不同于上述原状土样，而是实验室配置土样，采用单一的纯高岭土加40%水量拌合形成粘土土样，再向土样中按不同质量百分比掺入分析纯NaCl制得。土样标记为ZL0-ZL8。NaCl掺入质量比为NaCl干质量与粘土干质量之比，ZL0-ZL8的具体Cl-质量百分比见下表1。

1.1.5 固化剂

:固化剂采用新疆八一钢铁有限公司产的磨细粒化高炉矿渣（GGBS），比表面积约为400 m2/kg，主要氧化物为CaO, SiO2和Al2O3，其化学组成见表2。

1.2 试验方法

土样采用实际氯盐渍土原状土、洗盐土、原状土的单NaCl盐土及九种ZL土样，固化剂采用矿渣(记为GGBS)，进行固化剂掺入比为10%的固化土28d龄期下强度测试试验。

固化土试块的制备及养护参照文献[10-11]进行：a）按配合比称量固化剂、水和土样，放入搅拌机内进行搅拌，先低速搅拌1min，后高速搅拌2min；b）搅拌完成后，用工具勺将均匀试样分层装入50mm×50mm×50mm三联正方形试模中，压密成型，覆盖塑料膜后养护箱保湿养护1d；c）1d后试块脱模，然后仍放入养护箱内以温度20±2℃，湿度大于95%的条件养护，养护至28d龄期后测试抗压强度。

固化土无侧限抗压强度的测定[12]：使用配备量程为7.5KN测力环的路面材料强度试验仪测定固化土无侧限抗压强度，路强仪压试速率为1mm/min。每组试样取3个试块进行强度测试，取算术平均值作为该组试样的无侧限抗压强度值。每组试样测试值与平均值之差超过平均值的±15%时，将该试样测试值剔除，按余下试样的测试值计算平均值。

2 试验结果

28d龄期下，Q、G、X三种氯盐渍土样的原状土、洗盐土和单NaCl盐土的GGBS固化土强度见图1。

图1 28d龄期下GGBS固化土强度对比

上图可见，Q土样的GGBS固化土强度最大，X土样的GGBS固化土强度最小。三种土样的GGBS固化含盐强度均明显高于洗盐土，同时，GGBS固化原状土的单NaCl盐土强度与原状土强度相近，说明土中的盐分是对GGBS固化土强度产生主要影响的因素之一。

NaCl可能是影响GGBS固化氯盐渍土强度的主要因素，但其对固化土强度影响规律尚不清楚。因此，采用GGBS作为固化剂固化含纯NaCl不同的ZL土（记GZL0—GZL8），探讨研究NaCl对GGBS固化氯盐渍土强度的影响规律。固化土GZL在28d龄期下无侧限抗压强度变化曲线如图2。

图2 固化土GZL强度变化曲线

由图可见，28d龄期下含NaCl最高的固化土GZL8强度最高，无NaCl的GZL0强度最低，GZL0强度仅为GZL8强度的约60%。随着ZL土样中含氯量的升高，固化土GZL强度也在升高，GZL8强度比GZL0强度提高了40%，说明NaCl对GGBS固化氯盐渍土的强度影响是正向作用的，NaCl对GZL强度有增强作用。GZL系列固化土强度增长趋势为在含氯量低于6%间内增长速率较快，在含氯量大于6%后强度增长放缓。

3 氯盐渍土路基处理

由上述试验结果可知，GGBS固化氯盐渍土固化效果良好，氯盐渍土含氯量越高，固化效果越佳。在此基础上，提出固化方法用于氯盐渍土路基处理的具体方法，为西部地区氯盐渍土路基处理提供可行的处理手段。具体处理过程如下[13]：

3.1 基底表层处理及放样

对路基基底范围内的表层盐霜、盐壳、腐殖质土等植被及根系清除，清表深度根据具体情况确定，一般为30-50cm。基底表层清理完成后，按设计图纸每10米为一点放边线并放置标记固化土设计高程指示桩。

3.2 备料

根据摊铺宽度、厚度和土松铺系数，计算土样和固化剂用量，人工配合机械将不含杂草、杂质的均匀土样运到路基上后均匀摊铺，之后在土层上打方格网，根据配合比，把所需固化剂分格均匀摊铺。所使用的固化剂矿渣，应为粒化高炉矿渣，比表面积不低于300m2/kg，7d活性指数不低于75%，28d活性指数不低于95%。

3.3 拌合

用路拌机进行拌合，拌合的头两次为干拌，将固化剂与土样不加水拌合，拌合过程中及时检查拌合是否均匀，干拌结束后，加水湿拌，注意混合料的含水量是否合适，含水量宜略大于最佳值,较最佳含水量大0.5%-1%。现场拌合结束后，采用平行取样滴定方法测试拌合土的固化剂掺量，以确定固化拌合均匀程度并进行判定是否需要继续拌合。

3.4 振动碾压

拌合均匀性达到要求后，先用履带式拖拉机稳压，再用12t-15t压路机反复振动碾压，碾压过程中需要多次洒水养护，边洒水边碾压，碾压路线是从路肩向中心推进，至表面平整无轮迹后即可完成碾压。

3.5 覆膜保湿养生

碾压完成后，测试现场压实度，压实度符合路基标准规范要求后，覆盖薄膜保湿养生，养生龄期一般不少于14天，养生期间需要多次洒水养生，并且养生期间不得车辆行驶和开放交通。

4 结 语

1）Q、G、X三种实际氯盐渍土样的GGBS固化原状土强度均高于相应的洗盐土，而GGBS固化原状土的单NaCl盐土强度又与对应的原状土强度相近，说明氯盐渍土中的NaCl是影响GGBS固化土强度的主要因素之一。

2）随着ZL土样中含氯量的升高，固化土GZL强度升高，GZL8强度比GZL0强度提高了40%。说明NaCl对GGBS固化氯盐渍土的强度影响是正向作用的，NaCl对GZL强度有增强作用。

3）GZL系列固化土强度增长趋势为在含氯量为0%-6%区间内强度增长速率快，在含氯量大于6%后强度增长明显放缓，说明NaCl对GZL固化土强度增强作用可能具有一定的有限性。

4）在强度试验结果基础上，提出固化氯盐渍土可行的路基处理方式，具体程序为基底表层处理→放样→备料→拌合→碾压→养护。

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Experimental study on the strength of chloride saline soil subgrade in western china treated by stabilizing method

The treatment of chloride-saline soil subgrade in the western region is an urgent problem to be solved in the construction project.The stabilizing technology as a cost-effective treatment is applied in these area. The chloride-saline soil obtained from different sites were stabilized by Ground Granulated Blastfurnace Slag(GGBS),a series of unconfined compressive strength were conducted to investigate the feasibility and strength variation of GGBS stabilized western chloride-saline.The results show that the stabilizer GGBS is suitable for stabilizing the chloride-saline soil,and the strength of GGBS stabilized chloride-soil is increasing with the increase of chloride content.The chloride-salt in the chloride-soil is one of the main factor affecting the strength of the stabilized soil.On the basis of the above test results,the feasible way of GGBS stabilizing chloride-saline soil is proposed.

chloride-saline soil；stabilize；ground granulated blastfurnace slag (ggbs)；strength；subgrade treatment

TU448文献识别码：B

：1003-8965(2017)02-0063-03