潍坊滨海盐渍土地区城市道路设计研究

毛明春，赵　利

（潍坊市市政工程设计研究院有限公司，山东　潍坊　261061）

潍坊滨海盐渍土地区城市道路设计研究

毛明春，赵利

（潍坊市市政工程设计研究院有限公司，山东潍坊261061）

潍坊滨海开发区地处环渤海地区滨海盐渍土分布区，土质为氯盐渍土，含盐量2.10%～2.40%，为中度盐渍土。由于盐渍土具有三相转换、溶陷、盐胀、腐蚀的工程特性，导致道路病害屡屡发生，处理不当易造成巨大经济损失。依托潍坊滨海地区盐渍土地区的具体工程，提出采用石渣结合强夯处理路基的综合措施，排水模式选用适合滨海水城建设，且符合海绵城市建设的缓冲式排水模式；管材选择抗腐蚀或做防腐处理的管材，并取得良好效果。

滨海盐渍土；路基处理；路面结构；排水设计

1　研究背景

潍坊滨海经济技术开发区位于潍坊北部沿海地区，地处环渤海区滨海盐渍土分布区，盐渍土对各类工程建设的危害是多方面的，由于盐渍土具有溶陷、盐胀、腐蚀等工程特性，导致工程建设灾害屡屡发生，据粗略统计，我国每年由盐渍土直接或间接影响所造成的直接经济损失高至上亿元。因此，如何避免或减少盐渍土对工程建设的破坏以及尽可能地减少由此产生的经济损失成为工程相关部门普遍关注的问题。

在此背景下，本文以潍坊滨海经济技术开发区内城市道路设计研究为出发点，以潍坊滨海临港路工程为依托，探索滨海盐渍土地区道路设计的理论和实践，可为潍坊滨海盐渍土地区的城市道路设计提供参考。

2　潍坊滨海地区盐渍土类型

在公路工程中，盐渍土是指地表以下1 m深度范围内土层中的易溶盐含量平均大于0.3%的土壤，并根据盐渍土的含盐化学成分、含盐量进行分类［1］。

本文通过潍坊滨海临港路的实地调研，对土壤取样进行易溶盐分析，其结果见表1。

根据分析结果，Cl-/SO42-＞2，土质为氯盐渍土，含盐量2.10%～2.40%，盐渍化程度为中盐渍土（滨海土质为粉砂土，属细粒土）。

3　潍坊滨海地区盐渍土对道路工程的危害

盐渍土对道路工程的危害具有多方面性，处理不当易造成巨大的经济损失。盐渍土对道路工程的主要危害如下：

（1）路基路面出现沉陷、坑洞

氯盐渍土地区道路易受路基土溶陷引起路基路面的破坏，主要包括盐渍土浸水后土中易溶盐部分或全部溶解、流失，致使路基出现沉陷、坑洞，在自重或车辆荷载作用下，继而引起路面出现沉陷、坑洞等病害［2］。

（2）路基翻浆

滨海地基土为氯盐渍土，土中易溶盐浸水后极易溶于水，滨海地下水位整体较高，受地下水、地表水的影响，路基土壤中含水量更大，更易出现翻浆病害。在冰冻季节，路基土冻结时产生的聚冰效应，使路基表层水分增加，春暖融冰时，冻结土开始融化，但下层土壤依然处于冻结的状态，表层首先解冻的水分无法下渗，导致路基土表层含水饱和软化，路面整体承载力降低［3］。

（3）腐蚀

盐渍土及地下水中的氯盐与硫酸盐能对道路工程中钢筋混凝土及钢结构构筑物造成腐蚀破坏，又能对沥青路面中沥青与集料间的粘结性能造成影响，主要表现在以下方面：

a.沥青路面表面脱离、裂缝，加速路面的老化。

b.水泥混凝土路面表面出现麻面，起皮。

c.桥涵等混凝土构筑物受腐蚀破坏。

d.传统钢筋混凝土雨污水管道表面及接口受盐渍土腐蚀，管道出现渗漏、管身强度减弱。

表1　土样易溶盐含量分析表

4　潍坊滨海临港路工程设计研究

4.1盐渍土路基处理方案研究

盐渍土路基的土质及其含盐量、含水量、温度变化是造成路基病害的主因，盐渍土路基的处理主要从除盐、隔水、加固三个方面进行。

4.1.1除盐

盐分是导致土壤盐渍化的根源［4］，也是造成盐渍土诸多危害性的根源，因此，去除盐分能起到处理盐渍土路基病害的目的，实际工程中主要采取换填的方法。

对埋深较浅、层厚较薄的盐渍土路基，可采用换填的处理方法。尤其工程所在地盐渍土为局部小范围分布时，可优先考虑，但当盐渍土面积较大、分布较广时，则需多从经济性方面与其它处理措施予以对比考虑，择优用之。

4.1.2隔水

水分的侵入与蒸发直接影响到盐渍土的溶陷、盐胀等特性的发展，隔断水分，不仅能有效地减弱盐渍土路基的病害程度，更可保证路基的强度不受影响，主要措施有抬高路基与设置隔水层两种。

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抬高路基的方式多用于设计高程比原地貌高较大值的区域，多用于公路，城市道路因需要与周边环境、建筑高程等相协调，如一味的抬高路基杜绝盐渍土病害，则不甚经济与实用。

设置隔水层的目的主要为防止水分、盐分自路基下部上升至路基上层或路面结构层中，预防路基上部再生盐渍化，实际工程中多选用碎石与土工布隔断层。

4.1.3加固

提高路基强度，可以保证在同等道路使用环境的条件下，能有效延长道路的设计使用期限，保证道路整体运行良好。加固的主要方式有强夯加固法与无机结合料加固法。

（1）强夯加固法

强夯法处理细颗粒土路基，主要借助动力固结的理论，在极短的时间内对土基反复施加强大的冲击能量，能压缩路基土中的孔隙，将孔隙水排出，从而土体得到加固，进而提高路基土的强度。该方法设备简单、工艺简单、适用范围广、加固效果显著、工期短、投资低等优势。路基质量检验宜根据土的性质选用原位测试和室内土工试验同时检验。

有效加固深度估算见式（1）。

式中：H为有效加固深度（m）；M为夯锤重（t）；h为落距（m）；ɑ为系数，据土质而定。

（2）无机结合料加固法

利用石灰、粉煤灰等无机结合料对滨海氯盐渍土进行加固，通过一系列化学、物理反应后，能够改变土体的结构，提高土体的强度、水稳性和耐久性等指标。

4.2路基处理设计及施工要求

4.2.1临港路路基处理设计

通过实地调查—理论研究—室内试验—标准段试验—总结改进的研究思路，采用无机结合料、石料换填等多种路基处理方式做对比，从处理效果、施工工艺、经济性等方面进行综合对比，最终选用了18 cm级配碎石+100 cm石渣换填的“强基、隔碱”处理方式，确保路基强度的同时作为盐碱隔断层，阻断盐分随毛细水上升至路面结构层中。路基处理见图1。

图1　道路路基处理图（单位：cm）

路基强夯后路基顶面当量回弹模量应不小于80 MPa，弯沉值应不大于180（0.01 mm）。

4.2.2强夯施工技术要求及质量控制

（1）强夯技术要求

首先通过试夯确定施工参数，如夯锤质量、落距、夯点布置、夯击遍数和夯击次数等。单点夯击数按现场试夯得到的夯击次数和夯击测量关系曲线确定，其参数参考值如下：

a.路基强夯采用两遍点夯加两遍满夯的处理方式。完成第一遍全部夯点的夯击后，用推土机将夯坑推平，进行第二遍夯击。最后再以低能量满夯两遍，锤印搭接。强夯完成后整平，采用18t以上振动压路机压实。

b.设计点夯单击夯击能750 kN·m，夯锤重75 kN，底面积2发m2，锤底静接地压强为37.5 kPa。

c.夯点采用矩形布置，第一遍夯点间距为d，第二遍夯点位于第一遍夯点中间。

d.夯点间距参考值d=5 m，夯点击数参考值为6～8。

e.两遍点夯完成后进行低能量满夯两遍，满夯单击夯击能为300 kN·m。

（2）强夯质量控制

a.最后两击的平均夯沉量不大于5 cm。

b.夯坑周围地面不应发生过大的隆起。

c.不因夯坑过深而发生提锤困难。

4.2.3强夯施工注意事项

（1）本区域内局部区域可能在强夯过程中出现液化现象，施工单位在施工过程中采取措施，避免出现沉锤等问题。

（2）每遍夯击前均要求采取必要的排、降水措施，如开挖明沟、集水井等，使地下水位始终低于起夯面小于2 m，夯坑内若有水、淤泥也应及时清理。具体施工措施根据现场实际情况确定。

（3）施工时应挖好隔振沟，以保证周边建筑物的安全，尤其箱涵、圆管涵、排水管道及预留管等位置处，建议两端道路先行强夯施工完成后再实施箱涵、圆管涵、排水管道及预留管等位置处，以免强夯施工影响其稳定性。

4.2.4路基强夯效果检验

石渣填筑强夯铺设碎石找平碾压后，对其顶面回弹模量及弯沉进行检测，现场检测结果为：路基顶面回弹模量平均值达87 MPa，弯沉平均值为142（0.01 mm），分别满足设计值80 MPa与180 （0.01 mm）的要求。

4.3排水模式与管材设计研究

4.3.1排水模式分类

城市区域排水模式可分为两类［6-8］。

（1）强排式排涝模式

雨水首先经由雨水管道汇集后，再利用泵站将雨水提升排入片外河网的排水模式。它主要由小区排水管网、泵站和片外河网（或有外围泵闸）等组成。

（2）缓冲式排涝模式又可分为二种状况。

a.缓冲式圩区排水模式

采取多头就近自流排入圩内河道，通过圩内河网的调节，经圩区泵闸工程排入圩外水体。

b.缓冲式自流排水模式

地形较高或片内河网除涝最高水位又能得到控制的条件下，城市雨水或内河网雨水自流排入片外大水体的排水模式

4.3.2排水模式选择

按照滨海地区建设滨海水城的建设设计理念，道路两侧多设置一定宽度的水系作为景观水系，同时起到隔碱作用。道路及场地雨水直接排水水系，水系内水经汇集导流至内河或大水体中，据此滨海地区道路应结合两侧水系采用缓冲式排水模式。

采用本排水模式不仅能进一步增强系统除涝抗风险能力，降低周边地区的排水压力，还能减少泵站数量，提供大量土方，节约工程投资。

4.3.3排水管材方案比选

本项目环境为滨海环境，场地土为滨海盐渍土，属氯盐中盐渍土，场地土及地下水含盐量均较高，混凝土与钢筋均有一定的腐蚀性。

为保证工程质量，本文通过选取HDPE双平壁钢塑复合管与钢筋混凝土管、玻璃钢夹砂管对其各项性能特点进行了比较，见表2。

表2　管材方案对比表

综合考虑上述各方因素，雨水管道埋深较浅，受地下水影响较小，可采用钢筋混凝土管，在满足使用功能的要求下能有效的兼顾经济性，但需做防腐处理；污水管道管材建议使用HDPE排水管，HDPE排水管本身抗腐蚀性、密封性均较好，不必做防腐处理，并可有效减少污水渗漏几率。玻璃钢夹砂管虽然耐腐蚀性较高，但其连接方方式复杂，管节处易渗漏、现场焊接质量控制较难，因此不建议采用。

4.3.4临港路排水管材及检查井设计

（1）雨水管道采用钢筋混凝土Ⅱ级柔性接头管（RCP），管材应符合国家标准（GB/T11836）的技术要求。工程处于盐碱地区，需对钢筋混凝土管进行防腐处理，设计采用涂刷三道热沥青的防腐方式。雨水管防腐照片见图2。

图2　雨水管道防腐实景照片

（2）污水管道采用HDPE塑钢复合排水管，管道环刚度不小于SN10。污水管道实景照片见图3。

图3　污水管道实景照片

（3）检查井设计采用预制装配式钢筋混凝土检查井。预制装配检查井现场见图4。预制装配式钢筋混凝土检查井具有以下优点：不需要现场浇筑，可加快施工速度，接缝严密，耐久性好，使用寿命长。

图4　装配式检查井实景照片

5　结　语

本文主要以潍坊滨海地区盐渍土为研究对象，通过分析盐渍土对城市道路工程的危害，结合实际道路设计工程，采用石渣加强夯的处理方式，能较好地解决潍坊滨海地区的路基处理难题，不仅可有效提高路基强度，更能充分利用废石料，变废为宝，在排水设计中充分考虑滨海的设计理念与盐渍土的腐蚀性，采用缓冲式排水模式，雨水采用防腐处理的钢筋混凝土管，污水采用耐腐蚀性的HDPE管，检查井采用经防腐的预制检查井。以上设计处理措施为潍坊滨海盐渍土地区的城市道路设计提供了有效参考。

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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，山东即墨人，工程师，从事道路桥梁设计工作。