海砂吹填土在臨海高等級(jí)公路中的應(yīng)用

陳於軍

江蘇省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院股份有限公司南通分公司，江蘇南通 226006

1 工程項(xiàng)目概述

高等級(jí)公路土方需求量較大，工程質(zhì)量要求高，在沿海缺土地區(qū)，如何建設(shè)一條高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量的高等級(jí)公路逐漸成為了工程建設(shè)的一個(gè)重要的制約因素。

臨海高等級(jí)公路是實(shí)施沿海開(kāi)發(fā)和長(zhǎng)三角一體化兩大國(guó)家戰(zhàn)略的基礎(chǔ)性、支撐性重點(diǎn)工程。全長(zhǎng)526km的臨海高等級(jí)公路經(jīng)連云港、鹽城和南通三市，臨海而建，直接服務(wù)于灘涂開(kāi)發(fā)、農(nóng)業(yè)示范區(qū)建設(shè)和港區(qū)發(fā)展。

臨海高等級(jí)公路南通段是南通公路建設(shè)史上里程最長(zhǎng)、規(guī)模最大、投資最多、技術(shù)最復(fù)雜的一條干線公路，具有“規(guī)模大、里程長(zhǎng)、時(shí)間短、技術(shù)難、環(huán)節(jié)多”的特點(diǎn)。項(xiàng)目途經(jīng)海安、如東、南通濱海園區(qū)、海門、啟東共5個(gè)縣（市、區(qū)），全長(zhǎng)166km，全部按一級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)。

項(xiàng)目緊貼海岸線布設(shè)，平均距離海岸線僅3km～5km，啟東段部分路段緊靠海堤。沿線灘涂水網(wǎng)密布、魚塘成片，取土困難。尤其是如東、啟東等部分路段路基填筑所需土方嚴(yán)重匱乏，土方缺口逾200萬(wàn)立方米。由于公路臨海而建，就近土源大多是鹽漬土，不能直接用于路基填筑；而從離海域較遠(yuǎn)的地方取土，不僅增加工程成本，還占用耕地資源，不符合目前保護(hù)耕地的國(guó)策國(guó)情。

2 工程建設(shè)的路基填料缺乏

臨海高等級(jí)公路緊貼海岸線布設(shè)，沿線灘涂水網(wǎng)密布、魚塘成片，路基填筑所需土方甚多，缺土現(xiàn)象十分普遍。僅啟東北段2標(biāo)14.5km，共有大小養(yǎng)殖溝塘177個(gè)，溝塘回填所需土方約120萬(wàn)方。同時(shí)，啟東北段2標(biāo)還地處千年古鎮(zhèn)——呂四港鎮(zhèn)，全國(guó)六大中心漁港之一呂四漁港聞名遐邇，沿線人口密集、企業(yè)眾多，可謂是寸土寸金，根本無(wú)土可取。同樣的土方難題還出現(xiàn)在如東段，如東5標(biāo)土方缺口達(dá)100萬(wàn)方，這樣臨海高等級(jí)公路啟東段、如東段兩地土方缺口總數(shù)達(dá)到220萬(wàn)方。

3 路基填料缺乏的對(duì)策

針對(duì)土方缺乏問(wèn)題，在國(guó)內(nèi)崇啟大橋連接線工程上，有利用長(zhǎng)江口細(xì)砂作為路基填料的經(jīng)驗(yàn)，但利用海砂吹填土作為高等級(jí)公路路基填料還沒(méi)有先例。海砂與江砂最大的區(qū)別，就是海砂中的含鹽量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于江砂，如果利用海砂填筑的路基施工處理不當(dāng)，易產(chǎn)生路面溶陷、鹽漲、路基失穩(wěn)等病害。

經(jīng)反復(fù)論證和科學(xué)研究，最終確立了“結(jié)合沿海港口疏浚、灘涂圍墾開(kāi)發(fā)，充分利用沿海地區(qū)資源豐富的海砂吹填土作為路基填料”這一節(jié)約型公路建設(shè)的基本理念，通過(guò)著重研究固化改良、優(yōu)化碾壓工藝等一系列科研措施，確保海砂吹填土路基填筑質(zhì)量達(dá)標(biāo)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)“降低造價(jià)、節(jié)約用地”的雙贏效果。

4 海砂吹填土的基本性質(zhì)

粉土是粒徑大于0.075mm顆粒不超過(guò)總重的50%，塑性指數(shù)IP＜10的土統(tǒng)稱。經(jīng)取樣分析，從顆分曲線上也可稱為砂，大于0.075mm的顆粒含量在50%附近。

吹填土塑性指數(shù)在10左右，大于0.075mm顆粒含量在50%左右，所以吹填土可以稱為為低液限粉土或細(xì)砂。

地方政府的激勵(lì)成本包括兩個(gè)部分：政府激勵(lì)政策有效，相應(yīng)的政策法規(guī)出臺(tái)和宣傳所花費(fèi)的成本為C1。政府激勵(lì)政策有效，開(kāi)發(fā)商積極建設(shè)被動(dòng)房，政府對(duì)這些開(kāi)發(fā)商進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)所花費(fèi)的成本為C2。下面是使用MATLAB仿真得出的圖3，圖像的縱軸是政府激勵(lì)政策無(wú)效的概率，橫軸是推廣時(shí)間，因此曲線反映了概率水平隨著推廣過(guò)程進(jìn)行產(chǎn)生的變化。

圖1 海砂的現(xiàn)狀

圖2 海砂的基本性質(zhì)

吹填海砂的含鹽總量在0.8%左右，小于1%，[Cl-]/[SO42-]在3～8之間，大于2，吹填海砂屬于弱氯鹽漬土。

海砂吹填土的毛細(xì)水上升高度一般小于80cm。

5 海砂吹填土的改良方法

海砂吹填土在性質(zhì)上屬于氯鹽類鹽漬土。鹽漬土的處理方法主要分為化學(xué)方法和物理方法。

化學(xué)方法主要包括：1）摻加氯化鈣、氫氧化鈣等調(diào)整鹽漬土中氯離子與硫酸根離子的比例，抑制鹽脹性；2）摻加石灰、水泥、以及水泥－石灰混合料等固化材料，提高鹽漬土的強(qiáng)度、水穩(wěn)性和耐久性。

物理方法主要包括：1）浸水預(yù)溶；2）強(qiáng)夯；3）換土墊層；4）加鋪砂礫石墊層、土工編織袋；5）挖排水溝降低地下水位；6）鋪土工布隔斷水分遷移通道。

6 水泥固化法和石灰固化法

由于摻加石灰、水泥進(jìn)行固化改良的方法具有施工簡(jiǎn)便、造價(jià)較低的優(yōu)點(diǎn)，并且本地區(qū)有相當(dāng)成熟的施工經(jīng)驗(yàn)。因此，在臨海高等級(jí)公路建設(shè)中選用了石灰固化法和水泥固化法進(jìn)行了比較。

1）4%水泥固化土、3%水泥固化土的抗壓強(qiáng)度

2）5%石灰固化土的抗壓強(qiáng)度

3）兩類固化土的延遲擊實(shí)效應(yīng)

5%石灰土延遲5d擊實(shí)，強(qiáng)度衰減40%；4%325水泥土延遲5d擊實(shí)，強(qiáng)度衰減50%。

石灰固化土隨著延遲時(shí)間的增加，水穩(wěn)系數(shù)上升后逐步穩(wěn)定，石灰固化土隨著延遲時(shí)間的增加，水穩(wěn)系數(shù)下降后逐步穩(wěn)定。

4）固化土的強(qiáng)度

兩類固化土的CBR值都能滿足規(guī)范一級(jí)公路要求。

固化劑類型 水泥 石灰固化劑含量（%） 3 4 5（I）5（II）wopt（%） 15.2 16.2 15.3 14.9

ρdmax（g/cm3） 1.67 1.66 1.66 1.65固化劑類型 固化劑含量（%） CBR（%）水泥 3（I） 8.4 3（II） 11.4石灰 5（I） 6.8 5（II） 9.2

7 固化土的施工

固化土施工與常規(guī)方法基本一致。

施工前應(yīng)對(duì)進(jìn)場(chǎng)的石灰和水泥，在監(jiān)理抽檢合格的情況下，方可使用。

對(duì)海砂吹填土土源取樣，進(jìn)行液限、塑限、塑性指數(shù)、含水量、重型擊實(shí)、土的顆粒分析、土的強(qiáng)度（CBR）等試驗(yàn)，確定土源壓實(shí)時(shí)的最佳含水量和最大干密度要求。選用符合要求的石灰和水泥，按配合比設(shè)計(jì)做出重型擊實(shí)試驗(yàn)，得出最大干密度和最佳含水量及水泥穩(wěn)定土抗壓強(qiáng)度的代表值。對(duì)摻固化劑后延遲不同時(shí)間擊實(shí)的土樣，分析擊實(shí)指標(biāo)與延遲時(shí)間的關(guān)系。

施工時(shí)在取土的同時(shí)采用生石灰對(duì)土進(jìn)行燜灰處理，充分降低含水量。

8 海砂吹填土的應(yīng)用總結(jié)

1）本地區(qū)吹填海砂屬于細(xì)砂類型，含鹽量小、顆粒粗、強(qiáng)度大、溶陷性很小，可以用于路堤填筑；

2）含鹽量小、毛細(xì)水上升高度小，次生鹽漬化作用小；

3）采用石灰處理吹填海砂的效果理想，吹填海砂燜灰處理能降低5%的含水量。

9 結(jié)論

本文立足于公路項(xiàng)目，通過(guò)對(duì)海砂吹填土的固化方法研究，提出了可行的應(yīng)用方法，對(duì)解決在臨海地區(qū)修建高等級(jí)公路的土源缺乏問(wèn)題有一定的參考作用。

[1]徐永福.臨海高等級(jí)公路吹填海砂填筑施工指導(dǎo)意見(jiàn).

[2]公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D30-2004）.