濰坊濱海鹽漬土地區城市道路設計研究

毛明春，趙　利

（濰坊市市政工程設計研究院有限公司，山東　濰坊　261061）

濰坊濱海鹽漬土地區城市道路設計研究

毛明春，趙利

（濰坊市市政工程設計研究院有限公司，山東濰坊261061）

濰坊濱海開發區地處環渤海地區濱海鹽漬土分布區，土質為氯鹽漬土，含鹽量2.10%～2.40%，為中度鹽漬土。由于鹽漬土具有三相轉換、溶陷、鹽脹、腐蝕的工程特性，導致道路病害屢屢發生，處理不當易造成巨大經濟損失。依托濰坊濱海地區鹽漬土地區的具體工程，提出采用石渣結合強夯處理路基的綜合措施，排水模式選用適合濱海水城建設，且符合海綿城市建設的緩沖式排水模式；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；路面結構；排水設計

1　研究背景

濰坊濱海經濟技術開發區位于濰坊北部沿海地區，地處環渤海區濱海鹽漬土分布區，鹽漬土對各類工程建設的危害是多方面的，由于鹽漬土具有溶陷、鹽脹、腐蝕等工程特性，導致工程建設災害屢屢發生，據粗略統計，我國每年由鹽漬土直接或間接影響所造成的直接經濟損失高至上億元。因此，如何避免或減少鹽漬土對工程建設的破壞以及盡可能地減少由此產生的經濟損失成為工程相關部門普遍關注的問題。

在此背景下，本文以濰坊濱海經濟技術開發區內城市道路設計研究為出發點，以濰坊濱海臨港路工程為依托，探索濱海鹽漬土地區道路設計的理論和實踐，可為濰坊濱海鹽漬土地區的城市道路設計提供參考。

2　濰坊濱海地區鹽漬土類型

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

本文通過濰坊濱海臨港路的實地調研，對土壤取樣進行易溶鹽分析，其結果見表1。

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

3　濰坊濱海地區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，處理不當易造成巨大的經濟損失。鹽漬土對道路工程的主要危害如下：

（1）路基路面出現沉陷、坑洞

氯鹽漬土地區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，致使路基出現沉陷、坑洞，在自重或車輛荷載作用下，繼而引起路面出現沉陷、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，更易出現翻漿病害。在冰凍季節，路基土凍結時產生的聚冰效應，使路基表層水分增加，春暖融冰時，凍結土開始融化，但下層土壤依然處于凍結的狀態，表層首先解凍的水分無法下滲，導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構構筑物造成腐蝕破壞，又能對瀝青路面中瀝青與集料間的粘結性能造成影響，主要表現在以下方面：

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麻面，起皮。

c.橋涵等混凝土構筑物受腐蝕破壞。

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

表1　土樣易溶鹽含量分析表

4　濰坊濱海臨港路工程設計研究

4.1鹽漬土路基處理方案研究

鹽漬土路基的土質及其含鹽量、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、加固三個方面進行。

4.1.1除鹽

鹽分是導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，可優先考慮，但當鹽漬土面積較大、分布較廣時，則需多從經濟性方面與其它處理措施予以對比考慮，擇優用之。

4.1.2隔水

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

斯里蘭卡“星光藍寶石”經過琢磨，通過放大鏡可細細品味寶石中的“燦爛星光”。此外，在暗光下，普通的深藍寶石顯現為黑色，而優質的斯里蘭卡藍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計高程比原地貌高較大值的區域，多用于公路，城市道路因需要與周邊環境、建筑高程等相協調，如一味的抬高路基杜絕鹽漬土病害，則不甚經濟與實用。

設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構層中，預防路基上部再生鹽漬化，實際工程中多選用碎石與土工布隔斷層。

4.1.3加固

提高路基強度，可以保證在同等道路使用環境的條件下，能有效延長道路的設計使用期限，保證道路整體運行良好。加固的主要方式有強夯加固法與無機結合料加固法。

（1）強夯加固法

強夯法處理細顆粒土路基，主要借助動力固結的理論，在極短的時間內對土基反復施加強大的沖擊能量，能壓縮路基土中的孔隙，將孔隙水排出，從而土體得到加固，進而提高路基土的強度。該方法設備簡單、工藝簡單、適用范圍廣、加固效果顯著、工期短、投資低等優勢。路基質量檢驗宜根據土的性質選用原位測試和室內土工試驗同時檢驗。

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，據土質而定。

（2）無機結合料加固法

利用石灰、粉煤灰等無機結合料對濱海氯鹽漬土進行加固，通過一系列化學、物理反應后，能夠改變土體的結構，提高土體的強度、水穩性和耐久性等指標。

4.2路基處理設計及施工要求

4.2.1臨港路路基處理設計

通過實地調查—理論研究—室內試驗—標準段試驗—總結改進的研究思路，采用無機結合料、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、經濟性等方面進行綜合對比，最終選用了18 cm級配碎石+100 cm石渣換填的“強基、隔堿”處理方式，確保路基強度的同時作為鹽堿隔斷層，阻斷鹽分隨毛細水上升至路面結構層中。路基處理見圖1。

圖1　道路路基處理圖（單位：cm）

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

4.2.2強夯施工技術要求及質量控制

（1）強夯技術要求

首先通過試夯確定施工參數，如夯錘質量、落距、夯點布置、夯擊遍數和夯擊次數等。單點夯擊數按現場試夯得到的夯擊次數和夯擊測量關系曲線確定，其參數參考值如下：

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

b.設計點夯單擊夯擊能750 kN·m，夯錘重75 kN，底面積2發m2，錘底靜接地壓強為37.5 kPa。

c.夯點采用矩形布置，第一遍夯點間距為d，第二遍夯點位于第一遍夯點中間。

d.夯點間距參考值d=5 m，夯點擊數參考值為6～8。

e.兩遍點夯完成后進行低能量滿夯兩遍，滿夯單擊夯擊能為300 kN·m。

（2）強夯質量控制

a.最后兩擊的平均夯沉量不大于5 cm。

b.夯坑周圍地面不應發生過大的隆起。

c.不因夯坑過深而發生提錘困難。

4.2.3強夯施工注意事項

（1）本區域內局部區域可能在強夯過程中出現液化現象，施工單位在施工過程中采取措施，避免出現沉錘等問題。

（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，夯坑內若有水、淤泥也應及時清理。具體施工措施根據現場實際情況確定。

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

4.2.4路基強夯效果檢驗

石渣填筑強夯鋪設碎石找平碾壓后，對其頂面回彈模量及彎沉進行檢測，現場檢測結果為：路基頂面回彈模量平均值達87 MPa，彎沉平均值為142（0.01 mm），分別滿足設計值80 MPa與180 （0.01 mm）的要求。

4.3排水模式與管材設計研究

4.3.1排水模式分類

城市區域排水模式可分為兩類［6-8］。

（1）強排式排澇模式

雨水首先經由雨水管道匯集后，再利用泵站將雨水提升排入片外河網的排水模式。它主要由小區排水管網、泵站和片外河網（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.緩沖式圩區排水模式

采取多頭就近自流排入圩內河道，通過圩內河網的調節，經圩區泵閘工程排入圩外水體。

b.緩沖式自流排水模式

地形較高或片內河網除澇最高水位又能得到控制的條件下，城市雨水或內河網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

按照濱海地區建設濱海水城的建設設計理念，道路兩側多設置一定寬度的水系作為景觀水系，同時起到隔堿作用。道路及場地雨水直接排水水系，水系內水經匯集導流至內河或大水體中，據此濱海地區道路應結合兩側水系采用緩沖式排水模式。

采用本排水模式不僅能進一步增強系統除澇抗風險能力，降低周邊地區的排水壓力，還能減少泵站數量，提供大量土方，節約工程投資。

4.3.3排水管材方案比選

本項目環境為濱海環境，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。

為保證工程質量，本文通過選取HDPE雙平壁鋼塑復合管與鋼筋混凝土管、玻璃鋼夾砂管對其各項性能特點進行了比較，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濟性，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，但其連接方方式復雜，管節處易滲漏、現場焊接質量控制較難，因此不建議采用。

4.3.4臨港路排水管材及檢查井設計

（1）雨水管道采用鋼筋混凝土Ⅱ級柔性接頭管（RCP），管材應符合國家標準（GB/T11836）的技術要求。工程處于鹽堿地區，需對鋼筋混凝土管進行防腐處理，設計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　雨水管道防腐實景照片

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

圖3　污水管道實景照片

（3）檢查井設計采用預制裝配式鋼筋混凝土檢查井。預制裝配檢查井現場見圖4。預制裝配式鋼筋混凝土檢查井具有以下優點：不需要現場澆筑，可加快施工速度，接縫嚴密，耐久性好，使用壽命長。

圖4　裝配式檢查井實景照片

5　結　語

本文主要以濰坊濱海地區鹽漬土為研究對象，通過分析鹽漬土對城市道路工程的危害，結合實際道路設計工程，采用石渣加強夯的處理方式，能較好地解決濰坊濱海地區的路基處理難題，不僅可有效提高路基強度，更能充分利用廢石料，變廢為寶，在排水設計中充分考慮濱海的設計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，檢查井采用經防腐的預制檢查井。以上設計處理措施為濰坊濱海鹽漬土地區的城市道路設計提供了有效參考。

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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，從事道路橋梁設計工作。