刘征
潍坊市市政工程设计研究院有限公司,山东省潍坊市 261041
摘要;潍坊位于山东半岛中部,北部沿海。潍坊寿光羊口、潍坊滨海经济开发区、潍坊昌邑下营开发区等范围内均存不同程度的盐碱土。随着各个开发区发展建设,该三个片区内道路建设面临着盐碱土路基处治问题。其中以潍坊滨海经济开发区最为典型,该区内北部大部分地区均处于盐碱土路基建设范围,新开发地块及道路建设甚至处于现状盐田、卤库或沿海吹填区域,碱土路基处治是该区域内建设面临的主要难题。
关键词;沿海盐碱;土路基;处治方案
潍坊滨海盐碱路基具有以下特点:
1、滨海地貌属于滨海堆积平原地貌,地面自然标高普遍偏低,自然标高约0.5—6.0(1985国家高程基准),地下水位埋深约2.0-6.0m,埋深较浅,且地下水多含盐类物质,容易通过毛细作用传递给上层土壤和道路路基,对道路建设极为不利。
2、片区场地土质属氯盐土,根据近年建设工程的地勘报告情况,土样C(cl-)/C(so42-)为5.5-6.5,根据取土室内实验测定,主要盐类为Kcl和Nacl,按公路路基设计规范所规定,属中度氯盐土。
3、片区内道路路基及路基工作区所涉及的土质多为粉砂土,土质颗粒小,级配差,压实效果很难达到道路设计要求。同时,由于该片区地下水位较高,较深层的粉砂土含水量较高。
4、土壤中的NaSo4含量极低,根据实际工程经验,片区路基工程中,盐胀情况不明显。
5、因含盐量较高,且土质粒径及级配问题不易压实,实际工程实践中发现,未经碾压和处治的自然地基易产生溶陷,在滨海区域内常见自然放坡未经护砌的水系边坡因溶陷产生雨沟、坑洞、甚至塌陷等问题。
潍坊滨海经济开发区自2010年来大规模启动开发建设中,逐渐尝试探索,针对潍坊盐碱土壤的自身特点,对盐碱路基处治形成了比较丰富且经济合理设计方案和施工经验。
建设初期,对潍坊滨海盐碱土路基处治进行过多样化的探索和深入研究。经过对现状土质取样分析和现场实地试验检测,滨海地区盐碱土不良的特性主要体现在以下方面:①难以碾压密实,单纯的盐碱土以粉砂粒径为主,本身缺少粘聚力,同时颗粒粒径小且粒径单一,级配差,难以形成嵌挤结构,因此难以形成较为密实稳定的结构。加之氯盐使土壤具有较强的吸水特性,土壤水分难以通过晾晒、渗滤等自然方式排出。通过试验段工程实践,也确实验证了土体难以碾压密实的特性,在实验段中,路基反复出现翻浆、波浪状反弹、反复碾压后轮迹深度仍然很大等现象。②稳定性差,盐碱土相对更容易受表层水和地下水等的影响,盐碱土在吸水后承载力降低极为剧烈,同时盐类因不同温度下溶解度不同,含有盐类的土壤回因温度的变化反复出现结晶析出和晶体溶解的问题,使土壤内部结构破坏,进而影响路基的稳定性。③盐碱对道路基层的损坏,因潍坊滨海地区土壤普遍含有盐类,且地下水也含有盐类,通过直接接触,或者毛细水等作用,盐碱会对道路基层产生浸透和破坏。
为有针对性的应对上述问题,早期建设中一种建设方案为无机固化剂固化盐碱土,主要采用的无机固化剂为石灰土或水泥等。路基处治施工方案为路基以下80cm范围内采用石灰稳定土或水泥稳定土拌合碾压,石灰稳定土中石灰掺量为10%-12%,水泥稳定土中水泥掺量为5%-7%,并适当加厚道路基层厚度。实际施工过程中,经过掺杂无机固化剂后,路基顶面弯沉值可达到设计要求,但对个别路基含水量过高路段,施工中难以降低土壤含水量,掺灰后碾压也无法达到设计要求。同时发现,掺灰后盐碱土板结效果并不理想,分析原因为土质本身为粉砂土,与石灰土和易性较差,难与其反应,同时土壤中的盐分在固结过程中产生了不良作用。而另一种处治方案为换填透水性好的回填材料,因该片区盐碱土承载力普遍薄弱,换填层厚度不足很难使路基具有长久的稳定性,考虑换填深度需求、材料易得性、工程造价、施工难度等各种因素,采用处治方案为采用潍坊周边较为易得的石渣进行路基换填,路基换填厚度为80cm,压实方式采用强夯压实。经过实践证明,该种处治方案既能够使路基达到设计要求的回弹模量和弯沉值等技术指标,同时也能够隔绝地下水和盐碱类对道路结构层的侵蚀,使用效果良好,同时该处治方案也得到了广泛的应用和推广,在近年来滨海地区道路建设中普遍采用。
现以潍坊滨海经济开发区2017年沂河西街(弥河至北海路)工程为实例对潍坊沿海盐碱土路基处治方案进行说明。根据地勘报告,该工程的地层主要为1层填土、2层粉砂土、3层粉质黏土,其中1层填土主要为粉砂和粉土共同组成,厚度为0.1m-1.2m;2层粉砂土以石英长石碎屑为主厚度为8.8m-10.5m。根据所采土样分析,主要含盐种类为 KCl、NaCl,含盐量为3.29%-3.41%。土质具体参数如下:
地下水主要为第四系空隙潜水,稳定水位标高-2.04至—1.42m,埋深3.0-4.1m,主要存在于第2层及以下。
本工程范围内持力层2层粉砂自身不具备内聚力,压缩模量约为10兆帕,地下水水位埋深较浅,导致持力层土质含水量偏高,加之粉砂土自身级配特性和较大的含盐量,自然地基很难碾压密实。
本工程路基处理方案:道路路基范围先进行40cm清表,路基顶面以下采用80cm范围采用石渣换填填筑,石渣所用石料最大粒径尺寸应小于150mm。尽量用硬质或中硬石料,且石料中含泥量应控制在10%以内。石渣整体填筑初步碾压密实后采用强夯法碾压密实,强夯设计点夯单击夯击能750kN·m,夯锤重75kN,底面积2m2,锤底静接地压强为37.5kPa。完成第一遍全部夯点的夯击后,用机械将夯点坑槽铲平,进行第二遍夯击。最后以低能量满夯两遍,锤印搭接,强夯质量控制方式为最后两击的平均夯沉量不大于5cm。强夯完成后整平,采用18t以上振动压路机压实。石渣顶面经压实后,顶面采用20cm级配碎石进行找平并碾压密实。实际施工中,经现场测量,级配碎石顶面回弹模量平均值为80Mpa,大大高于设计值,路床顶面弯沉值Ls=115.5-152。
该项目道路使用至今运行状况良好,未出现明显病害。2021年对该道路路面弯沉值进行了复测,对全段道路共取路面顶面弯沉值测试点60个,沥青路面顶面弯沉值Ls范围为17.62—25.36,弯沉均值为21.56,由此,该道路路基、路面结构运行状况良好。通过大量该地区的工程实践证明,采用石渣换填并强夯压实的盐碱土处治方案较适合潍坊滨海地区。