临海高等级公路盐渍土路基填筑施工与改良方法研究

2014-08-05蔡晓飞

黑龙江交通科技 2014年9期

蔡晓飞

(1.南京交通职业技术学院;2.江苏省交通运输厅临海高等级公路建设管理办公室)

1 引言

临海高等级公路是江苏实施国家沿海开发战略的基础性、支撑性重点工程，地处东部沿海地区，邻近海岸线自北向南串联连云港、盐城、南通三市，全长530 km，其中盐渍土路段达72 km，占全线的14%。盐渍土对公路建设影响很大，经常会产生道路的翻浆、盐胀、溶陷、网裂、次生盐渍化等病害，盐渍土特殊的工程性质会严重影响公路的稳定性和耐久性。

临海高等级公路沿线地下水位比较浅、矿化度高、气候干燥、蒸发量大，土壤中盐分含量普遍较高，尤其地势低洼处和边沟内，水分蒸发后土壤盐渍化程度日益严重，土壤盐渍化现象非常普遍，特别严重地区如盐城市东台段K253 +500～K256 +200、南通市如东段K69 +500～K72 +200，盐渍土易溶盐总量大于3%，判别为中盐渍土。盐渍土路堤填筑在江苏省公路建设中首次遇到，没有成功的经验和完备的理论储备，对盐渍土路基填筑施工与改良方法研究，对临海高等级公路建设具有实际意义。

2 盐渍土的工程性质

2.1 吸湿软化

盐渍土吸湿软化是因含有大量的吸附性钠离子和土周围的潮湿环境所造成的。因此解决吸湿软化的工程防护措施应使滨海盐渍土处于封闭或隔离状态，以保持土的含水率不变;或向土中掺入化学改性材料，以增强土颗粒的憎水性。

2.2 溶陷性

土的含水率增加，盐颗粒溶解，盐颗粒原先占据的空间成为空穴，增加了土的孔隙率，土在自重或外力作用下产生溶陷;溶陷量的大小取决于浸水程度与时间、土中盐的含量与相态、土的结构、上覆荷载大小与持续时间等因素。盐渍土中盐类溶解后将会影响土体的物理力学性质，降低土的强度，产生路基溶陷。溶陷程度较大的盐渍土作路基时，必须采取防沉降措施。

2.3 盐胀性

碳酸盐和氯盐盐渍土的盐胀是由于吸附性阳离子具有强亲水性，遇水后与胶体颗粒相互作用，形成稳固的结合水薄膜，引起土体膨胀。蒸发使滨海盐渍土中的水分散失，盐分结晶，引起土的盐胀。临海路的地下水位埋藏较浅，盐渍土颗粒细小，毛细水上升高度较大;春季蒸发作用使盐分随毛细水不断向表层积聚，加剧了表层土的盐胀程度。

2.4 腐蚀性

盐渍土中含有较多的Cl－和SO2－4，对钢筋和混凝土产生一定的腐蚀。盐渍土的腐蚀可以是土中的盐与建筑材料发生反应而引起的破坏作用，也可以是盐溶液在毛细作用下从路基潮湿一侧进入路基，由暴露在大气中的另一端蒸发，路基土孔隙中的盐溶液浓缩后结晶膨胀造成对构筑物内部应力增大，引起破坏。

3 盐渍土的改良

3.1 置换改良

路堑地段的盐渍土路基，含水量往往较高，很难达到压实要求，可采用垫层换填处理，将路基基底超挖并不小于30 cm 的厚度，改用其他好的粘土、砂土、灰土等材料铺填并碾压密实，并做好防水处理，可以消除因盐渍土的工程性质引起的病害，确保上层路面工程的施工质量。这种方法也用于临海路盐渍土的含盐量较大的路段。

3.2 水泥改良法

水泥土中水泥、土和水间发生复杂的化学作用，包括水泥自身的凝结硬化作用和水泥水化产物与土间的物理化学作用，改变盐渍土的性能。这种方法主要用于地下水位较高，可通过水泥土的设置增加土体的板体性、隔断地下水的上升，如东段部分盐渍土施工路段采用的就是4%水泥改良处理盐渍土，并有针对性的铺设土工布隔离层，截断路基下部的含盐毛细水的上升。

3.3 石灰改良法

石灰土初期主要表现在土粒的结团、塑性降低，最佳含水量的增加和最大干密度的减少。石灰土后期由于结晶结构的形成，强度和耐久性得到提高。石灰加入土中，除了产生物理吸附作用，还产生复杂的化学作用，其强度提高的主要原因是石灰土中离子交换反应、火山灰反应、氢氧化钙的结晶反应、氢氧化钙碳酸化反应。东台段部分盐渍土施工路段采用的就是5%石灰进行改良处理，并取得较好效果。

3.4 水泥石灰综合稳定

水泥的使用可以提高路基土的早期强度，增加填筑路基的板体性，但费用较高;采用石灰改良盐渍土，后期强度较高，但路基的早期强度及板体性一般。使用水泥石灰综合稳定盐渍土的效果比水泥稍差，比单纯用石灰要好，但其施工工艺较复杂，施工可操作性不如单一使用石灰或水泥方便，在临海高等级公路上并未大规模采用。

4 盐渍土路基填筑方法

4.1 盐渍土作为路基填料的要求

盐渍土用作路基填料时，土中易溶盐容许含量:总含盐量不得大于8%，其中氯盐含量不得大于5%;硫酸盐含量不得大于2%;碳酸盐含量不得大于0.5%。夹有盐块、淤泥、腐殖质和其他杂物的土不能用于填筑路基。盐渍土填筑路堤的可用性，应视不同公路等级和路堤填筑部位，按表1 确定。

表1 氯盐渍土及亚氯盐渍土用作路基填料的可用性

4.2 原地面处理

对路堤基底范围内表层盐霜、盐壳、高含盐土、腐殖质土等和植被及其根系必须严格清除，清除表土深度应根据试验确定，一般不小于30 cm。清除后的基底应做好原地面临时排水设施，盐渍土原土基为软弱土体，含水量超过液限，厚度在1 m 以内必须全部清除，换填砂、砂砾、炉渣等透水性材料，缺乏透水性材料的地区，可在路基下部填筑掺4%～6%水泥土，阻止毛细水上升;原地面软土和表层耕植土清除后，回填掺4%～6%水泥土，水泥土填土要求高出原地面不小于30 cm。

4.3 路基填筑与防护

(1)路堤填料应按表1 的规定选取，不得夹有草根和盐块及其他杂物，有机质含量不能大于1%。路堤填料的液限大于50%，塑性指数大于26 的土，以及含水量超过规定的土，不得直接作为路堤填料。

(2)路基的压实宜采用重型压实标准，盐渍土路堤应分层填筑压实，最大松铺厚度不超过30 cm，碾压时使土的含水量接近最佳含水量，宜按最佳含水量+1～3%控制。在地下水位高的地区，粘性盐渍土宜在夏季施工，砂性盐渍土宜在春季和夏初施工。

(3)路基压实度应满足《公路工程技术标准》(JTG B01－2003)的规定，见表2 所示。

表2 盐渍土地区路基压实度

(4)高等级公路采用盐渍土填筑的路堤，应增设边坡坡面防护，采用不含盐素土包边处理，包边宽度不小于1.5 m。

4.4 隔断层铺筑

掺石灰、水泥处理的弱盐渍土，可以不作隔断层;在中盐渍土、地下水位浅(地下水埋深＜1 m)、路堤填土高度小(填土高度小于毛细水上升高度)的路段，为截断路基下部的含盐毛细水设置的隔离层，宜设置在路基底面，路床顶以下80 cm深度处，同时应高出路边长期积水位或边沟流水位20 cm 以上。隔断层采用复合土工膜、土工膜等土工合成材料。

土工布隔排水层应设上、下保护层，保护层材料为砂或含细粒土砂，粉粘粒含量应小于15%。隔断层厚度(包括土工布隔排水层和保护层厚度)一般为40 cm，保护层兼起排水作用，厚度应不小于20 cm。为了利于排水，隔排水层应设不小于2%的横坡，但最大不应超过5%。

土工合成材料应按路基横断面相应的宽度全断面铺设，并铺设平展紧贴下承层，不允许有褶皱。土工合成材料铺设完成后，严禁行人、牲畜和各种车辆通行，并应尽快填筑上面的保护层或填料。上面第一层填料(含保护层或排水层)应采取轻型推土机、前置式装载机或人工摊铺，厚度不小于30 cm，不得夹有带棱角的石块。

4.5 施工组织与排水

路基排水除应按现行《公路路基施工技术规范》(JTG F10－2006)有关规定施工外，并应执行下列规定。

施工中必须按设计要求，做好施工场地及附近的临时排水设施，并尽量与永久性排水设施相结合;路基一侧或两侧有取土坑时，取土坑的位置尺寸必须严格按设计要求执行;在排水困难地段或取土坑有被水淹没可能时，应在路基一侧或两侧取土坑外设置高度不小于0.5 m、顶宽不小于1 m 的纵向护堤;在地下水位较高地段，除挡导表面水外，应加深两侧边沟或排水沟，以降低路基下的地下水位;路基填料应及时摊铺、碾压，每层均确保不小于1.5%的路拱横坡，使施工中雨水能及时顺利排出。

对中央分隔带和沿线设施的施工要求:当设置封闭型中央分隔带时，应在路面施工时及时封闭，防止雨、雪水由分隔带渗入路基。封闭材料可采用沥青混凝土、水泥混凝土、防渗土工合成材料及其他形式的防渗材料，沿线设施挖基坑后应及时安装回填，不能及时处理时，应用防渗材料将基坑覆盖，严防水流进入。