高山林立的海涂地區(qū)道路工程施工

康德存 梁 莉

(寧波茂盛園林建設有限公司，浙江寧波 315153)

1 高山林立的海涂地區(qū)的簡介

1．1 高山林立的海涂地區(qū)道路工程施工的現狀

在我國東南沿海地區(qū)，隨著經濟的快速發(fā)展，土地變得越來越緊張，人們不得不把以前認為不能使用的土地通過一定的技術處理后利用起來，這其中就包括一些高山林立的海涂地區(qū)。這些地區(qū)以前都是一些曬鹽場和無法耕種的荒灘、荒地，很少有人類在這些地區(qū)活動、生活和居住，基本不存在拆遷問題，不在基本農田保護范圍內，因此，地價比較低。又緊臨一些經濟發(fā)達地區(qū)，相對于這些地區(qū)的高地價和高昂的拆遷費用，盡管要采取一系列復雜的工程技術措施處理后，這些地區(qū)才能適合工程建造，要投入一定的資金，但是，還是值得的，對于開發(fā)這些地區(qū)的人們來說利潤是非常豐厚的。隨著這些地區(qū)開發(fā)力度的加大，也給我們工程技術人員增加了一些新的課題，如何處理好軟、硬土地基在小范圍內頻繁交差出現的地基，可以說是目前工程界的一個難題，而且是大家又不得不面對的難題，目前可以說在這方面沒有一套較完整的理論體系，對于這個新問題大家都在摸著石頭過河、處于試驗階段。它不同于我們傳統(tǒng)的軟土地基，也不同于我們傳統(tǒng)的硬土地基也就是巖石地基，更不是簡單地介于二者之間的一種地基，它是以前我們認為不適合作為建、構筑物的地基，用當時的技術無法處理或者處理費用過高讓人們無法接受的地基。正是由于當代建筑科技的發(fā)展和經濟發(fā)展的需要，使人們有能力也有必要去嘗試研究處理這種地基。

1．2 道路工程施工的難點和不利的環(huán)境因素

我國黃土高原、華北平原的大部分地區(qū)都是老黃土地基，在這些地區(qū)建造一般的建、構筑物基本不用特別處理，只需將表層的耕作土層和雜填土層清理一下，清理到原土層即可。而一些山區(qū)、半山區(qū)的巖石和風化巖地基則更為堅固，只要清除一下表面的腐殖層即可，這也正是一些建在山區(qū)、半山區(qū)地區(qū)的古建筑能夠歷經千年而完好無損的主要原因。在這些地區(qū)有一個共同的特點，地基沉降量小而均勻，有些地方甚至不產生沉降，因此，這些地區(qū)被我們工程界稱為天然良好地基。而在一些沿海、沿河、沿湖、沼澤等水系發(fā)達地區(qū)形成了一些海相、河相、湖相等沉積地層，這些地基的共同特點是地基承載力低、壓縮性高、含水量高、經擾動后會呈現出半流體狀態(tài)，這種地基被人們稱為軟土地基。軟土地基雖然不是天然良好地基，但是經過適當的技術處理后還是可以作為建、構筑物的地基使用的。這種地基雖然有較大的沉降量，但是，由于它是均勻沉降的，因此，對其上的建、構筑物破壞性不大。并且大范圍軟土地基的處理技術，在國內外相對來說也已經比較成熟了，有幾十甚至上百種的處理方法可供人們選擇。因為，這些地區(qū)大部分都是一些有豐富水源并且比較平坦的平原地區(qū)，非常適合于人類活動和居住，同時這些地區(qū)也非常適合世界上產量最高的農作物“水稻”的生長，人們在幾千年前就開始研究如何將其改造、處理得更適合人類在這些地區(qū)建造一些建、構筑物。而一些高山林立的海涂地區(qū)的情況卻恰恰相反，這里是“山上不長樹，平地不長草”，只有高含鹽量的海風和海浪，最關鍵的是這里沒有人們賴以生存的淡水資源，因此，除了漁民和曬鹽人很少有人在這些地區(qū)活動和生活。而漁民和曬鹽人更喜歡用船作為主要出行和交通運輸方式，他們對道路和橋梁不感興趣，哪怕只是供人們走路的小路和小橋他們也很少修建。在這些地方做工程，如果是樓宇等用地面積跨度不大的建筑工程還好一些，我們可以選擇一個面積大小合適的山體或在“泥潭”中打樁并使其入巖，從而使我們所建的建筑物不會因為地基的不均勻沉降而遭到破壞。但是，作為道路等線性構筑物卻不能那么做，因為道路是聯(lián)系這些片狀用地建筑物之間的紐帶，它必須在這兩種極端不同的地基之間穿梭轉換，軟、硬土地基之間的不均勻沉降問題是在這些地區(qū)必需解決的問題，而又是一個不得不面對的問題。

2 適合于高山林立的海涂地區(qū)道路工程施工的一種新方法

2．1 適合于新方法的有利條件

有山體的海涂地區(qū)，雖然是一種最差的天然地基，但是在人工處理時它卻有其有利的一面，因山體中的山皮、塘渣、風化巖石及巖石塊體等顆粒結構都有較大的摩擦角，山體的高強主要是由這些顆粒之間的摩擦力形成的，然而這些顆粒之間的粘聚力卻很小，這些顆粒就相當于混凝土中的碎石和砂等粗骨料。而海涂中所沉積的淤泥軟土中則含有很多的細小土壤顆粒和一些膠體物質，這些顆粒之間的土壤摩擦角很小，而它們之間的粘聚力卻很大，人和其他動物的腳一旦深陷其中，如果不借助外力就很難拔出，這就相當于混凝土中膠結材料。如果我們能夠把上述兩種材料合理地混合在一起，就可以形成相對來說更為堅固的混凝土了。實際上無論是水泥混凝土還是瀝青混凝土都是由骨料和結合料兩部分組成的，這種組合在我國古代的建筑材料中早已有之，在古代人們在缺乏石料的平原地區(qū)修筑長城和城墻時經常會使用一種叫“三合土”的建筑材料，這種材料主要是由粘土、石灰、糯米湯三種材料混合而成，筑成的城墻堅固耐用，有些經歷了上千年的風雨現在仍然可以繼續(xù)使用。

2．2 新方法的操作步驟

20年前我們在這方面做了一些嘗試，首先我們對一定面積內的地形進行了詳細的測量和計算，找到了填挖方平衡點，然后將山體部分的“山尖”削掉后分層填到海涂中，在回填的過程中要將大顆粒和特大顆粒巖塊填在最下層，中、小顆粒巖塊填在中層，極破碎風化巖和表層有機土填在最上層，由海涂四周分段分層向中間回填。在中、下層回填時，將回填過程中擠起來的淤泥用泥漿泵回灑到中下層的表面，使其與較碎的巖塊充分混合后填滿較大巖塊之間的縫隙，經過沉淀和失水固結后使其在巖塊與巖塊之間形成一個“鉸”的作用。回填在最上層的極破碎風化巖和表層有機土也會在風雨的作用下，有一部分會逐漸流入到巖塊與巖塊之間剩余的空隙，從而將其填滿，使整個回填體最終形成一個結構致密的板體?；靥铙w在回填后會有一定的沉降量，這個沉降量會隨著回填體的厚度的增大而增大，因此，回填體中間部分的高程應比四周山體部分高出1 m左右，以便在沉降穩(wěn)定期后二者的高程大致趨于平衡。回填體的沉降量一般會隨著時間的推移而逐漸減少，最終達到基本穩(wěn)定，這個時間段一般在3年～5年，在一些地基處理方法中它可能是耗時最長的一個，而它也是最經濟最有效的一個。因其所需土石方的運輸距離最短，又不需要其他外部的材料，完全是體系內幾種材料的混合，不需要復雜的工藝和先進的機械設備，不需要分層施工和養(yǎng)生而拖延很長的工期，填完等到3年～5年后沉降量達到穩(wěn)定就可以使用了，所以，它在人、材、機和管理費方面都省到了極致了，是最經濟的。

2．3 新方法的基本原理

這種方法的原理很簡單，在我們進行地質調查時，發(fā)現無論是河相沉積地層、海相沉積地層還是湖相沉積地層它們都有一個共同的特點那就是土體粒徑單一并且地基承載力低，而與之相似的洪相沉積地層的土體結構卻與之恰恰相反，它的土體粒徑跨度相當大，從幾十米上百米的顆粒到幾納米的顆粒都有，而其形成的結構體的強度也是相當大的，由于地震等自然災害引起山體崩塌從而引起泥石流所形成的堰塞湖的壩體，有的可以歷經上千年而不垮塌，而我們人工建造的壩體最多用兩百年，這足以體現洪積地層所形成的結構體的結構整體性之好。我們道路工程中所用的泥結碎石面層的結構原理與其結構原理非常相似，我們用了幾千年了，到目前在某些邊遠地區(qū)仍然在使用。道路工程中無論是路基材料還是路面材料、也無論是天然級配材料還是人工級配材料，我們都要體現出一個“級配”，而所謂的級配簡而言之就是不同粒徑的材料混合在一起，如果是單一粒徑的材料是無法壓實的，也不能形成良好的板體效應，其承載力會很低，彎沉也會很大，很難達到規(guī)范的要求。我們的方法只不過是比傳統(tǒng)的路基路面填筑方法夸張了一些、粒徑跨度大了一些，而比自然的洪積地層則顯得略小了一些而已，但是，它們的基本原理是相同的，可以說它是一個仿自然而又基于傳統(tǒng)的施工方法理論，并且經過歸納、總結、創(chuàng)新后而創(chuàng)造出來的，適合于特殊地質條件的一種方法。

2．4 新方法與傳統(tǒng)施工方法之間的區(qū)別與聯(lián)系

這種方法看上去與“拋石擠淤”法有些相似，但是，二者之間有其本質上的區(qū)別，“拋石擠淤”法是利用大粒徑的石塊將路床中的淤泥擠出路床，由后填入的石塊來承載道路的荷載，而本方法是由山體所提供的粗骨料與海涂中的軟粘土充分混合并經過長時間的固結后，形成一個堅固的共同作用體，由這個共同作用體來承載道路的荷載。這種方法與堆載預壓、等載預壓、超載預壓、負載預壓以及預壓結合排水固結等方法又有本質上的不同，因為，“預壓”法認為軟土地基具有較高的可壓縮性也就是彈性，通過預壓和排水來減少或消除這種可壓縮性，使土體充分固結，從而使其承載力達到作為路床的要求，當土體達到要求后，其上部松散的填筑體要運走，并且重新用符合要求的材料分層填筑、分層壓實填筑路基和路堤，而這種新方法是用我們后填筑的結構體來作為路基和路堤的，成形后經過簡單地平整就可以在其上部鋪設路面的基層。新方法與水沉砂礫法又有很多不同之處，水沉砂礫法是因為砂和礫石都屬于粗骨料，粒料之間有較大的摩擦角，而基本上沒有粘聚力，粒料之間有較大的空隙，用碾壓的方法無法將其充分壓實，用水在粒料表面形成一層水膜，減少它們之間的摩擦力，使較小的顆粒能夠很容易“滑入”較大顆粒之間的縫隙，同時較大顆粒也較容易移動到其合適的位置，這樣土體才會密實，才能符合壓實度的要求，而新方法所使用的是一種混合材料，首先是較小的顆粒結構填充了較大顆粒結構之間的空隙，而較小的顆粒結構之間的空隙再由更小的顆粒結構來填充，顆粒結構與顆粒結構之間再由軟粘土所產生的粘結力粘結起來，這樣結構土體中既有較大的摩擦力，又有較大的粘結力，同時又有較大的密實度?？梢哉f新方法與以上三種傳統(tǒng)系列方法有幾分相似又有幾分不同，新方法避開了它們的缺點吸收了它們的優(yōu)點，避其糟粕吸其精華是它們優(yōu)點的結晶。

2．5 新方法的操作注意事項及缺陷的修補

海相沉積地層是經歷億萬年的沉積形成的，由于沉積過程中的環(huán)境條件的不同所形成的沉積層的強度也不相同，一般在剖面上呈“三明治”狀分布，也就是軟硬地層會交互出現，但是，最上面一層由于形成年代較晚和長期受海水的浸泡，往往比較松軟甚至形成浮泥，當我們將比重相對較大的石塊放下去后，它會一直沉到底下的硬層后才會停下來。在浮泥層較薄的地方還可以，但是，如果在浮泥層很厚的地方則像是把石料投進了無底洞，投下了大量的石料卻不見石料露出水面，遇到這樣的地質情況就要預先在浮泥層上面鋪一層竹排、木排或竹木質腳手片，然后再投放石塊，以減少壓強并增大浮力、阻止石塊無限下沉，盡早形成一個穩(wěn)定的結構體。在制作竹排、木排、竹木質腳手片及將它們之間相互連接時不能用鐵絲等金屬材料，而要用竹繩、藤條、木釘等竹木纖維材料，因為，海水、海涂中的含鹽量非常高，金屬材料會很快被腐蝕掉，而有機纖維則會很持久，在高鹽度并厭氧的環(huán)境條件下，分解有機物的微生物很難生存，這也是很多海洋生物的殘體沉入海底，在億萬年以后會形成煤或石油等化石燃料，而不是像陸地生物殘體一樣很快被分解消失的原因。在一般環(huán)境條件下我們是最忌諱有機物質混入到路床和道路材料中的，而在這種特殊情況下鋼筋混凝土結構的耐久性遠遠低于竹木結構，俗話說“干千年、濕萬年、忽干忽濕就三年”，竹木等有機結構在若干年后，由于生物細胞的硅化作用會形成化石，而鋼筋混凝土結構由于海水的侵蝕和鹽脹作用會很快被分解。

2．6 新方法適用條件、工作原理及注意事項

這種方法在四周是山體中間是海涂的“泥盆”地形上應用效果最好，填筑體的標高要高于海平面5 m以上，并且厚度越厚越好，一般呈片狀填筑，不適宜條狀或點狀填筑，一般與其他用地一起削山填海形成大面積的平地。海涂地區(qū)的軟粘土呈半流體或流體狀態(tài)，我們可以把它看成是河里的水，后來的填筑體凝結后呈典型的固體狀態(tài)，我們把它看成我國北方河里的冰，冰塊單獨漂浮在水上它的承載力很有限并且會上下浮動，當冰塊與冰塊之間相互連結在一起它的承載力則大的驚人，當冰面達到一定厚度時上面可以行駛載重汽車，并且冰面都不會有什么變化，可是當冰面出現裂縫或出現破洞時其承載力會急劇下降，行人在其上經過時都會落入河水中。固體物質受力后力的傳遞是有方向性的，而流體物質受力后力的傳遞是沒有方向性的，它會傳向四面八方，在流體容器的薄弱部分產生破壞作用，“泥盆”加上后來的填筑體就相當于一個封閉的容器，軟粘土擾動后會呈半流體或流體狀態(tài)，像充氣輪胎一樣在封閉高壓狀態(tài)下會表現出很大的強度也會很穩(wěn)定，一旦遭到破壞后應力會迅速釋放，承載力和強度也會迅速下降。當然我們的結構體不會像以上兩種現象那么明顯，但是它也會有跟它們一樣的趨勢，所以在新結構體穩(wěn)定后不能開挖河道、湖泊等切斷結構體構筑物，否則會打破結構體的平衡，需要很長時間才能重新穩(wěn)定下來，形成新的平衡體，當然挖一些道路邊溝、埋設地下管線、修筑窨井等不會挖斷結構體的小型構筑物還是可以的。

3 配套的施工方法

3．1 恢復生態(tài)環(huán)境的施工方法

我們在“移山填?！边^程中一般會對生態(tài)環(huán)境產生破壞，為了在竣工后能夠盡快地恢復生態(tài)環(huán)境，我們在“炸山”前就要把山體上的種植土收集起來，等到竣工后馬上將其鋪到坡度較小的位置上，然后植草種樹及時恢復生態(tài)環(huán)境。對于一些坡度較大和裸露的巖石表面，則要在清理巖面后打錨桿、掛網，用“深層基材噴播法”植草種樹進行坡巖復綠。“深層基材噴播法”是一種很成熟的坡巖生態(tài)復綠方法，此處就不再贅述了。

3．2 防止路基、路面開裂的施工方法

在軟土地基部分的路基的沉降量雖然很穩(wěn)定，但是其累積沉降量與山體部分的路基的累積沉降量相比還是比較大的，為了避免這種不均勻沉降使路面基層和面層在道路使用一定時間后產生裂縫，我們最好是在軟硬土地基交接處100 m范圍內的路面基層、路面面層等結構層施工時，加鋪一些土工網、土工布、土工格柵等等高強度土工抗拉材料，來防止這些裂縫的產生。也可以在巖石中的路槽部分進行適當地超挖，然后回填碾壓，使其與軟土地基部分的累積沉降量差值很小，也可以解決道路后期開裂的問題。

3．3 其他一些適合于本地區(qū)的施工方法

海濱地區(qū)的海風較大，一些交通工程和道路綠化工程要充分考慮防風措施?？諝庵械暮}量較高，因此霧氣較大、對地面上的金屬物體的腐蝕性也較強，路燈最好采用高壓鈉燈、高壓汞燈等對云霧穿透力強的燈具，而燈桿、監(jiān)控桿等露出地面的金屬設施應采用“烤漆”等防腐措施，以延長構件的使用壽命。土壤與水體中的含鹽量也是非常高的，在該地區(qū)所使用的鋼筋混凝土，最好是用耐腐蝕混凝土，一些地下管線最好用人工合成化學管材來代替金屬管材和鋼筋混凝土管材，化學管材在該地區(qū)的使用壽命要遠遠大于金屬和鋼筋混凝土管材。

4 結語

由于本人長期在野外從事施工及相關方面的工作，在語言、文字方面會有許多欠缺和疏漏，文中不妥之處請各位同仁多多批評和指正。同時，也對多年來跟我一起施工、做試驗的老師和同事們表示深深的謝意，謝謝你們的支持和幫助。希望我所做的和我所寫的能對大家有所幫助，起到一個拋磚引玉的作用，我相信隨著更多的有識之士對這個領域的更深入的研究，會有一些更好的成果展現出來。

［1］ 全國一級注冊建造師繼續(xù)教育培訓教材編寫委員會．全國一級注冊建造師繼續(xù)教育必修課教材［M］．北京:中國建筑工業(yè)出版社，2012．

［2］ 中國建設監(jiān)理協(xié)會．全國監(jiān)理工程師培訓考試教材［M］．北京:中國建筑工業(yè)出版社，2011．

［3］ 陳 重．全國一級建造師執(zhí)業(yè)資格考試用書［M］．北京:中國建筑工業(yè)出版社，2011．

［4］ 中交公路規(guī)劃設計院有限公司．公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范［M］．北京:人民交通出版社，2010．