毛明春，趙　利

（濰坊市市政工程設(shè)計(jì)研究院有限公司，山東　濰坊　261061）

濰坊濱海鹽漬土地區(qū)城市道路設(shè)計(jì)研究

毛明春，趙利

（濰坊市市政工程設(shè)計(jì)研究院有限公司，山東濰坊261061）

濰坊濱海開發(fā)區(qū)地處環(huán)渤海地區(qū)濱海鹽漬土分布區(qū)，土質(zhì)為氯鹽漬土，含鹽量2.10%～2.40%，為中度鹽漬土。由于鹽漬土具有三相轉(zhuǎn)換、溶陷、鹽脹、腐蝕的工程特性，導(dǎo)致道路病害屢屢發(fā)生，處理不當(dāng)易造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。依托濰坊濱海地區(qū)鹽漬土地區(qū)的具體工程，提出采用石渣結(jié)合強(qiáng)夯處理路基的綜合措施，排水模式選用適合濱海水城建設(shè)，且符合海綿城市建設(shè)的緩沖式排水模式；管材選擇抗腐蝕或做防腐處理的管材，并取得良好效果。

濱海鹽漬土；路基處理；路面結(jié)構(gòu)；排水設(shè)計(jì)

1　研究背景

濰坊濱海經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)位于濰坊北部沿海地區(qū)，地處環(huán)渤海區(qū)濱海鹽漬土分布區(qū)，鹽漬土對各類工程建設(shè)的危害是多方面的，由于鹽漬土具有溶陷、鹽脹、腐蝕等工程特性，導(dǎo)致工程建設(shè)災(zāi)害屢屢發(fā)生，據(jù)粗略統(tǒng)計(jì)，我國每年由鹽漬土直接或間接影響所造成的直接經(jīng)濟(jì)損失高至上億元。因此，如何避免或減少鹽漬土對工程建設(shè)的破壞以及盡可能地減少由此產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)損失成為工程相關(guān)部門普遍關(guān)注的問題。

在此背景下，本文以濰坊濱海經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)內(nèi)城市道路設(shè)計(jì)研究為出發(fā)點(diǎn)，以濰坊濱海臨港路工程為依托，探索濱海鹽漬土地區(qū)道路設(shè)計(jì)的理論和實(shí)踐，可為濰坊濱海鹽漬土地區(qū)的城市道路設(shè)計(jì)提供參考。

2　濰坊濱海地區(qū)鹽漬土類型

在公路工程中，鹽漬土是指地表以下1 m深度范圍內(nèi)土層中的易溶鹽含量平均大于0.3%的土壤，并根據(jù)鹽漬土的含鹽化學(xué)成分、含鹽量進(jìn)行分類［1］。

本文通過濰坊濱海臨港路的實(shí)地調(diào)研，對土壤取樣進(jìn)行易溶鹽分析，其結(jié)果見表1。

根據(jù)分析結(jié)果，Cl-/SO42-＞2，土質(zhì)為氯鹽漬土，含鹽量2.10%～2.40%，鹽漬化程度為中鹽漬土（濱海土質(zhì)為粉砂土，屬細(xì)粒土）。

3　濰坊濱海地區(qū)鹽漬土對道路工程的危害

鹽漬土對道路工程的危害具有多方面性，處理不當(dāng)易造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。鹽漬土對道路工程的主要危害如下：

（1）路基路面出現(xiàn)沉陷、坑洞

氯鹽漬土地區(qū)道路易受路基土溶陷引起路基路面的破壞，主要包括鹽漬土浸水后土中易溶鹽部分或全部溶解、流失，致使路基出現(xiàn)沉陷、坑洞，在自重或車輛荷載作用下，繼而引起路面出現(xiàn)沉陷、坑洞等病害［2］。

（2）路基翻漿

濱海地基土為氯鹽漬土，土中易溶鹽浸水后極易溶于水，濱海地下水位整體較高，受地下水、地表水的影響，路基土壤中含水量更大，更易出現(xiàn)翻漿病害。在冰凍季節(jié)，路基土凍結(jié)時(shí)產(chǎn)生的聚冰效應(yīng)，使路基表層水分增加，春暖融冰時(shí)，凍結(jié)土開始融化，但下層土壤依然處于凍結(jié)的狀態(tài)，表層首先解凍的水分無法下滲，導(dǎo)致路基土表層含水飽和軟化，路面整體承載力降低［3］。

（3）腐蝕

鹽漬土及地下水中的氯鹽與硫酸鹽能對道路工程中鋼筋混凝土及鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)筑物造成腐蝕破壞，又能對瀝青路面中瀝青與集料間的粘結(jié)性能造成影響，主要表現(xiàn)在以下方面：

a.瀝青路面表面脫離、裂縫，加速路面的老化。

b.水泥混凝土路面表面出現(xiàn)麻面，起皮。

c.橋涵等混凝土構(gòu)筑物受腐蝕破壞。

d.傳統(tǒng)鋼筋混凝土雨污水管道表面及接口受鹽漬土腐蝕，管道出現(xiàn)滲漏、管身強(qiáng)度減弱。

表1　土樣易溶鹽含量分析表

4　濰坊濱海臨港路工程設(shè)計(jì)研究

4.1鹽漬土路基處理方案研究

鹽漬土路基的土質(zhì)及其含鹽量、含水量、溫度變化是造成路基病害的主因，鹽漬土路基的處理主要從除鹽、隔水、加固三個(gè)方面進(jìn)行。

4.1.1除鹽

鹽分是導(dǎo)致土壤鹽漬化的根源［4］，也是造成鹽漬土諸多危害性的根源，因此，去除鹽分能起到處理鹽漬土路基病害的目的，實(shí)際工程中主要采取換填的方法。

對埋深較淺、層厚較薄的鹽漬土路基，可采用換填的處理方法。尤其工程所在地鹽漬土為局部小范圍分布時(shí)，可優(yōu)先考慮，但當(dāng)鹽漬土面積較大、分布較廣時(shí)，則需多從經(jīng)濟(jì)性方面與其它處理措施予以對比考慮，擇優(yōu)用之。

4.1.2隔水

水分的侵入與蒸發(fā)直接影響到鹽漬土的溶陷、鹽脹等特性的發(fā)展，隔斷水分，不僅能有效地減弱鹽漬土路基的病害程度，更可保證路基的強(qiáng)度不受影響，主要措施有抬高路基與設(shè)置隔水層兩種。

斯里蘭卡“星光藍(lán)寶石”經(jīng)過琢磨，通過放大鏡可細(xì)細(xì)品味寶石中的“燦爛星光”。此外，在暗光下，普通的深藍(lán)寶石顯現(xiàn)為黑色，而優(yōu)質(zhì)的斯里蘭卡藍(lán)寶石在任何光照下都會保持本色。

抬高路基的方式多用于設(shè)計(jì)高程比原地貌高較大值的區(qū)域，多用于公路，城市道路因需要與周邊環(huán)境、建筑高程等相協(xié)調(diào)，如一味的抬高路基杜絕鹽漬土病害，則不甚經(jīng)濟(jì)與實(shí)用。

設(shè)置隔水層的目的主要為防止水分、鹽分自路基下部上升至路基上層或路面結(jié)構(gòu)層中，預(yù)防路基上部再生鹽漬化，實(shí)際工程中多選用碎石與土工布隔斷層。

4.1.3加固

提高路基強(qiáng)度，可以保證在同等道路使用環(huán)境的條件下，能有效延長道路的設(shè)計(jì)使用期限，保證道路整體運(yùn)行良好。加固的主要方式有強(qiáng)夯加固法與無機(jī)結(jié)合料加固法。

（1）強(qiáng)夯加固法

強(qiáng)夯法處理細(xì)顆粒土路基，主要借助動力固結(jié)的理論，在極短的時(shí)間內(nèi)對土基反復(fù)施加強(qiáng)大的沖擊能量，能壓縮路基土中的孔隙，將孔隙水排出，從而土體得到加固，進(jìn)而提高路基土的強(qiáng)度。該方法設(shè)備簡單、工藝簡單、適用范圍廣、加固效果顯著、工期短、投資低等優(yōu)勢。路基質(zhì)量檢驗(yàn)宜根據(jù)土的性質(zhì)選用原位測試和室內(nèi)土工試驗(yàn)同時(shí)檢驗(yàn)。

有效加固深度估算見式（1）。

式中：H為有效加固深度（m）；M為夯錘重（t）；h為落距（m）；ɑ為系數(shù)，據(jù)土質(zhì)而定。

（2）無機(jī)結(jié)合料加固法

利用石灰、粉煤灰等無機(jī)結(jié)合料對濱海氯鹽漬土進(jìn)行加固，通過一系列化學(xué)、物理反應(yīng)后，能夠改變土體的結(jié)構(gòu)，提高土體的強(qiáng)度、水穩(wěn)性和耐久性等指標(biāo)。

4.2路基處理設(shè)計(jì)及施工要求

4.2.1臨港路路基處理設(shè)計(jì)

通過實(shí)地調(diào)查—理論研究—室內(nèi)試驗(yàn)—標(biāo)準(zhǔn)段試驗(yàn)—總結(jié)改進(jìn)的研究思路，采用無機(jī)結(jié)合料、石料換填等多種路基處理方式做對比，從處理效果、施工工藝、經(jīng)濟(jì)性等方面進(jìn)行綜合對比，最終選用了18 cm級配碎石+100 cm石渣換填的“強(qiáng)基、隔堿”處理方式，確保路基強(qiáng)度的同時(shí)作為鹽堿隔斷層，阻斷鹽分隨毛細(xì)水上升至路面結(jié)構(gòu)層中。路基處理見圖1。

圖1　道路路基處理圖（單位：cm）

路基強(qiáng)夯后路基頂面當(dāng)量回彈模量應(yīng)不小于80 MPa，彎沉值應(yīng)不大于180（0.01 mm）。

4.2.2強(qiáng)夯施工技術(shù)要求及質(zhì)量控制

（1）強(qiáng)夯技術(shù)要求

首先通過試夯確定施工參數(shù)，如夯錘質(zhì)量、落距、夯點(diǎn)布置、夯擊遍數(shù)和夯擊次數(shù)等。單點(diǎn)夯擊數(shù)按現(xiàn)場試夯得到的夯擊次數(shù)和夯擊測量關(guān)系曲線確定，其參數(shù)參考值如下：

a.路基強(qiáng)夯采用兩遍點(diǎn)夯加兩遍滿夯的處理方式。完成第一遍全部夯點(diǎn)的夯擊后，用推土機(jī)將夯坑推平，進(jìn)行第二遍夯擊。最后再以低能量滿夯兩遍，錘印搭接。強(qiáng)夯完成后整平，采用18t以上振動壓路機(jī)壓實(shí)。

b.設(shè)計(jì)點(diǎn)夯單擊夯擊能750 kN·m，夯錘重75 kN，底面積2發(fā)m2，錘底靜接地壓強(qiáng)為37.5 kPa。

c.夯點(diǎn)采用矩形布置，第一遍夯點(diǎn)間距為d，第二遍夯點(diǎn)位于第一遍夯點(diǎn)中間。

d.夯點(diǎn)間距參考值d=5 m，夯點(diǎn)擊數(shù)參考值為6～8。

e.兩遍點(diǎn)夯完成后進(jìn)行低能量滿夯兩遍，滿夯單擊夯擊能為300 kN·m。

（2）強(qiáng)夯質(zhì)量控制

a.最后兩擊的平均夯沉量不大于5 cm。

b.夯坑周圍地面不應(yīng)發(fā)生過大的隆起。

c.不因夯坑過深而發(fā)生提錘困難。

4.2.3強(qiáng)夯施工注意事項(xiàng)

（1）本區(qū)域內(nèi)局部區(qū)域可能在強(qiáng)夯過程中出現(xiàn)液化現(xiàn)象，施工單位在施工過程中采取措施，避免出現(xiàn)沉錘等問題。

（2）每遍夯擊前均要求采取必要的排、降水措施，如開挖明溝、集水井等，使地下水位始終低于起夯面小于2 m，夯坑內(nèi)若有水、淤泥也應(yīng)及時(shí)清理。具體施工措施根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況確定。

（3）施工時(shí)應(yīng)挖好隔振溝，以保證周邊建筑物的安全，尤其箱涵、圓管涵、排水管道及預(yù)留管等位置處，建議兩端道路先行強(qiáng)夯施工完成后再實(shí)施箱涵、圓管涵、排水管道及預(yù)留管等位置處，以免強(qiáng)夯施工影響其穩(wěn)定性。

4.2.4路基強(qiáng)夯效果檢驗(yàn)

石渣填筑強(qiáng)夯鋪設(shè)碎石找平碾壓后，對其頂面回彈模量及彎沉進(jìn)行檢測，現(xiàn)場檢測結(jié)果為：路基頂面回彈模量平均值達(dá)87 MPa，彎沉平均值為142（0.01 mm），分別滿足設(shè)計(jì)值80 MPa與180 （0.01 mm）的要求。

4.3排水模式與管材設(shè)計(jì)研究

4.3.1排水模式分類

城市區(qū)域排水模式可分為兩類［6-8］。

（1）強(qiáng)排式排澇模式

雨水首先經(jīng)由雨水管道匯集后，再利用泵站將雨水提升排入片外河網(wǎng)的排水模式。它主要由小區(qū)排水管網(wǎng)、泵站和片外河網(wǎng)（或有外圍泵閘）等組成。

（2）緩沖式排澇模式又可分為二種狀況。

a.緩沖式圩區(qū)排水模式

采取多頭就近自流排入圩內(nèi)河道，通過圩內(nèi)河網(wǎng)的調(diào)節(jié)，經(jīng)圩區(qū)泵閘工程排入圩外水體。

b.緩沖式自流排水模式

地形較高或片內(nèi)河網(wǎng)除澇最高水位又能得到控制的條件下，城市雨水或內(nèi)河網(wǎng)雨水自流排入片外大水體的排水模式

4.3.2排水模式選擇

按照濱海地區(qū)建設(shè)濱海水城的建設(shè)設(shè)計(jì)理念，道路兩側(cè)多設(shè)置一定寬度的水系作為景觀水系，同時(shí)起到隔堿作用。道路及場地雨水直接排水水系，水系內(nèi)水經(jīng)匯集導(dǎo)流至內(nèi)河或大水體中，據(jù)此濱海地區(qū)道路應(yīng)結(jié)合兩側(cè)水系采用緩沖式排水模式。

采用本排水模式不僅能進(jìn)一步增強(qiáng)系統(tǒng)除澇抗風(fēng)險(xiǎn)能力，降低周邊地區(qū)的排水壓力，還能減少泵站數(shù)量，提供大量土方，節(jié)約工程投資。

4.3.3排水管材方案比選

本項(xiàng)目環(huán)境為濱海環(huán)境，場地土為濱海鹽漬土，屬氯鹽中鹽漬土，場地土及地下水含鹽量均較高，混凝土與鋼筋均有一定的腐蝕性。

為保證工程質(zhì)量，本文通過選取HDPE雙平壁鋼塑復(fù)合管與鋼筋混凝土管、玻璃鋼夾砂管對其各項(xiàng)性能特點(diǎn)進(jìn)行了比較，見表2。

表2　管材方案對比表

綜合考慮上述各方因素，雨水管道埋深較淺，受地下水影響較小，可采用鋼筋混凝土管，在滿足使用功能的要求下能有效的兼顧經(jīng)濟(jì)性，但需做防腐處理；污水管道管材建議使用HDPE排水管，HDPE排水管本身抗腐蝕性、密封性均較好，不必做防腐處理，并可有效減少污水滲漏幾率。玻璃鋼夾砂管雖然耐腐蝕性較高，但其連接方方式復(fù)雜，管節(jié)處易滲漏、現(xiàn)場焊接質(zhì)量控制較難，因此不建議采用。

4.3.4臨港路排水管材及檢查井設(shè)計(jì)

（1）雨水管道采用鋼筋混凝土Ⅱ級柔性接頭管（RCP），管材應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T11836）的技術(shù)要求。工程處于鹽堿地區(qū)，需對鋼筋混凝土管進(jìn)行防腐處理，設(shè)計(jì)采用涂刷三道熱瀝青的防腐方式。雨水管防腐照片見圖2。

圖2　雨水管道防腐實(shí)景照片

（2）污水管道采用HDPE塑鋼復(fù)合排水管，管道環(huán)剛度不小于SN10。污水管道實(shí)景照片見圖3。

圖3　污水管道實(shí)景照片

（3）檢查井設(shè)計(jì)采用預(yù)制裝配式鋼筋混凝土檢查井。預(yù)制裝配檢查井現(xiàn)場見圖4。預(yù)制裝配式鋼筋混凝土檢查井具有以下優(yōu)點(diǎn)：不需要現(xiàn)場澆筑，可加快施工速度，接縫嚴(yán)密，耐久性好，使用壽命長。

圖4　裝配式檢查井實(shí)景照片

5　結(jié)　語

本文主要以濰坊濱海地區(qū)鹽漬土為研究對象，通過分析鹽漬土對城市道路工程的危害，結(jié)合實(shí)際道路設(shè)計(jì)工程，采用石渣加強(qiáng)夯的處理方式，能較好地解決濰坊濱海地區(qū)的路基處理難題，不僅可有效提高路基強(qiáng)度，更能充分利用廢石料，變廢為寶，在排水設(shè)計(jì)中充分考慮濱海的設(shè)計(jì)理念與鹽漬土的腐蝕性，采用緩沖式排水模式，雨水采用防腐處理的鋼筋混凝土管，污水采用耐腐蝕性的HDPE管，檢查井采用經(jīng)防腐的預(yù)制檢查井。以上設(shè)計(jì)處理措施為濰坊濱海鹽漬土地區(qū)的城市道路設(shè)計(jì)提供了有效參考。

［1］JTG C20-2011，公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范［S］.

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U412.37

B

1009-7716（2016）07-0062-04

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.07.018

2016-03-25

毛明春（1982-），男，山東即墨人，工程師，從事道路橋梁設(shè)計(jì)工作。