海砂吹填土在臨海高等級公路中的應用

陳於軍

江蘇省交通規劃設計院股份有限公司南通分公司，江蘇南通 226006

1 工程項目概述

高等級公路土方需求量較大，工程質量要求高，在沿海缺土地區，如何建設一條高標準、高質量的高等級公路逐漸成為了工程建設的一個重要的制約因素。

臨海高等級公路是實施沿海開發和長三角一體化兩大國家戰略的基礎性、支撐性重點工程。全長526km的臨海高等級公路經連云港、鹽城和南通三市，臨海而建，直接服務于灘涂開發、農業示范區建設和港區發展。

臨海高等級公路南通段是南通公路建設史上里程最長、規模最大、投資最多、技術最復雜的一條干線公路，具有“規模大、里程長、時間短、技術難、環節多”的特點。項目途經海安、如東、南通濱海園區、海門、啟東共5個縣（市、區），全長166km，全部按一級公路標準建設。

項目緊貼海岸線布設，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重匱乏，土方缺口逾200萬立方米。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，不符合目前保護耕地的國策國情。

2 工程建設的路基填料缺乏

臨海高等級公路緊貼海岸線布設，沿線灘涂水網密布、魚塘成片，路基填筑所需土方甚多，缺土現象十分普遍。僅啟東北段2標14.5km，共有大小養殖溝塘177個，溝塘回填所需土方約120萬方。同時，啟東北段2標還地處千年古鎮——呂四港鎮，全國六大中心漁港之一呂四漁港聞名遐邇，沿線人口密集、企業眾多，可謂是寸土寸金，根本無土可取。同樣的土方難題還出現在如東段，如東5標土方缺口達100萬方，這樣臨海高等級公路啟東段、如東段兩地土方缺口總數達到220萬方。

3 路基填料缺乏的對策

針對土方缺乏問題，在國內崇啟大橋連接線工程上，有利用長江口細砂作為路基填料的經驗，但利用海砂吹填土作為高等級公路路基填料還沒有先例。海砂與江砂最大的區別，就是海砂中的含鹽量遠遠高于江砂，如果利用海砂填筑的路基施工處理不當，易產生路面溶陷、鹽漲、路基失穩等病害。

經反復論證和科學研究，最終確立了“結合沿海港口疏浚、灘涂圍墾開發，充分利用沿海地區資源豐富的海砂吹填土作為路基填料”這一節約型公路建設的基本理念，通過著重研究固化改良、優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量達標，同時實現“降低造價、節約用地”的雙贏效果。

4 海砂吹填土的基本性質

粉土是粒徑大于0.075mm顆粒不超過總重的50%，塑性指數IP＜10的土統稱。經取樣分析，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砂。

地方政府的激勵成本包括兩個部分：政府激勵政策有效，相應的政策法規出臺和宣傳所花費的成本為C1。政府激勵政策有效，開發商積極建設被動房，政府對這些開發商進行獎勵所花費的成本為C2。下面是使用MATLAB仿真得出的圖3，圖像的縱軸是政府激勵政策無效的概率，橫軸是推廣時間，因此曲線反映了概率水平隨著推廣過程進行產生的變化。

圖1 海砂的現狀

圖2 海砂的基本性質

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

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

化學方法主要包括：1）摻加氯化鈣、氫氧化鈣等調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，提高鹽漬土的強度、水穩性和耐久性。

物理方法主要包括：1）浸水預溶；2）強夯；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、水泥進行固化改良的方法具有施工簡便、造價較低的優點，并且本地區有相當成熟的施工經驗。因此，在臨海高等級公路建設中選用了石灰固化法和水泥固化法進行了比較。

1）4%水泥固化土、3%水泥固化土的抗壓強度

2）5%石灰固化土的抗壓強度

3）兩類固化土的延遲擊實效應

5%石灰土延遲5d擊實，強度衰減40%；4%325水泥土延遲5d擊實，強度衰減50%。

石灰固化土隨著延遲時間的增加，水穩系數上升后逐步穩定，石灰固化土隨著延遲時間的增加，水穩系數下降后逐步穩定。

4）固化土的強度

兩類固化土的CBR值都能滿足規范一級公路要求。

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

固化土施工與常規方法基本一致。

施工前應對進場的石灰和水泥，在監理抽檢合格的情況下，方可使用。

對海砂吹填土土源取樣，進行液限、塑限、塑性指數、含水量、重型擊實、土的顆粒分析、土的強度（CBR）等試驗，確定土源壓實時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，按配合比設計做出重型擊實試驗，得出最大干密度和最佳含水量及水泥穩定土抗壓強度的代表值。對摻固化劑后延遲不同時間擊實的土樣，分析擊實指標與延遲時間的關系。

施工時在取土的同時采用生石灰對土進行燜灰處理，充分降低含水量。

8 海砂吹填土的應用總結

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

2）含鹽量小、毛細水上升高度小，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 結論

本文立足于公路項目，通過對海砂吹填土的固化方法研究，提出了可行的應用方法，對解決在臨海地區修建高等級公路的土源缺乏問題有一定的參考作用。

[1]徐永福.臨海高等級公路吹填海砂填筑施工指導意見.

[2]公路路基設計規范（JTG D30-2004）.