17MR302《城市道路—鹽漬土路基設(shè)計》圖集技術(shù)要點解讀

□文/杜衍慶 馮 煒 張貴生

氯鹽漬土在我國東南沿海地區(qū)分布廣泛，在其上修建城市道路存在鹽脹、溶陷等路基病害問題，需要對地基進(jìn)行加固處理，以滿足道路修建的地基穩(wěn)定性和沉降等相關(guān)要求。2005年以來，天津濱海新區(qū)的建設(shè)發(fā)展駛?cè)肟燔嚨?，為解決在氯鹽漬土地區(qū)修筑道路的病害問題，《天津市濱海新區(qū)鹽漬土路基處治技術(shù)研究》、《濱海新區(qū)鹽漬化軟土路基路面綜合處理技術(shù)研究及示范》等一系列研究成果成功應(yīng)用于海濱大道、天津大道、空客A320 總裝線配套工程、天津港南港路等重要交通干道，助力濱海新區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。

國家建筑標(biāo)準(zhǔn)圖集17MR302《城市道路—鹽漬土路基設(shè)計》[1]編制組在充分總結(jié)相關(guān)科研成果和工程經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，納入較為成熟的新技術(shù)，提出具體地基處理技術(shù)方案和參數(shù)指標(biāo)，以指導(dǎo)鹽漬土路基設(shè)計及施工。本文主要結(jié)合對鹽漬土路基設(shè)計的思考及圖集的具體內(nèi)容，詳細(xì)說明在城市道路設(shè)計、施工過程中，鹽漬土路基設(shè)計和地基處理的技術(shù)要點。

1 圖集內(nèi)容概要

鹽漬土路基病害的產(chǎn)生是鹽、水、溫等相互作用的結(jié)果，鹽分是導(dǎo)致鹽漬土鹽脹、溶陷等病害的根源[2～3]。病害防治需從改善路基和地基中的鹽、水、溫等條件著手，限制路基填料的含鹽量，重點做好路基、地基的防鹽、隔水、排水設(shè)計。因此，本圖集的主要內(nèi)容包括氯鹽漬土地基處理和路基設(shè)計兩大部分。地基處理分為一般氯鹽漬土地基處理和鹽漬化軟弱地基處理，鹽漬化軟弱地基處理又根據(jù)處理深度不同分為淺層處理和深層處理；路基設(shè)計包括低路堤路基典型斷面設(shè)計、隔斷層設(shè)計和排水設(shè)計。圖集詳細(xì)給出了鹽漬土路基設(shè)計原則，鹽脹性和溶陷性評價指標(biāo)，各處置方法的應(yīng)用圖示、材料要求、施工注意事項及質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)等，主要適用于我國東部沿海氯鹽漬土地區(qū)的新建、改建和擴(kuò)建的各級城市道路路基設(shè)計。

2 設(shè)計要點分析

2.1 氯鹽漬土地基處理

一般氯鹽漬土地基是指具有一定承載力（＞120 kPa）、地表無積水的地段；處理目的是清除地表高含鹽土和腐殖質(zhì)土，控制地基的含鹽量。鹽漬化軟弱地基是指淤泥、淤泥質(zhì)土或其他高壓縮性土的地基表層土中易溶鹽的含量接近或超過規(guī)定值，既有軟土特征，又有鹽漬土特征。

對一般氯鹽漬土地基的處理應(yīng)采用清表回填法對表層聚積的鹽霜、鹽殼、生長的耐鹽堿植被等進(jìn)行處理并換填砂礫，清除深度宜為0.3～0.5 m。

對鹽漬化軟弱地基可采用淺層處理、深層處理等措施，以提高承載力、控制工后變形、改善鹽脹性和溶陷性；應(yīng)根據(jù)地形地貌、鹽漬化軟土分布特征及工程特性、路堤高度、汽車荷載等條件，遵循先淺層處理、后深層處理的原則，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，合理確定處理方案。見表1。

表1 鹽漬化軟弱地基處理方法及適用范圍

2.1.1 換土墊層法

墊層應(yīng)采用砂礫、碎石等滲透性好的材料進(jìn)行回填，當(dāng)砂礫材料缺乏時，也可采用石灰土或水泥穩(wěn)定土，必要時可增設(shè)土工格柵加筋層，提高墊層剛度。在滿足承載力要求的前提下，換填深度宜大于溶陷性和鹽脹性土層的厚度，換填寬度應(yīng)滿足路基基底應(yīng)力擴(kuò)散的要求。此外，應(yīng)做好墊層的防排水設(shè)計，防止墊層次生鹽漬化；換填土的底面高度宜大于地下水位與毛細(xì)水強烈上升高度之和，也可設(shè)置隔斷層，對于強鹽、過鹽漬土地區(qū)，路基應(yīng)設(shè)置隔斷層。

2.1.2 強夯置換法

強夯置換是指反復(fù)將夯錘提到高處使其自由落下形成夯坑并不斷夯擊坑內(nèi)回填粒料，使其形成密實墩體的處理方法。強夯置換處理寬度為路基坡腳外加一排置換點。

強夯置換點宜按照等邊三角形或正方形布置，置換點間距應(yīng)根據(jù)荷載大小和原土的承載力選定，當(dāng)滿堂布置時可取夯錘直徑的2～3 倍。夯點的計算直徑可取夯錘直徑的1.1～1.2 倍。強夯置換點頂應(yīng)鋪設(shè)一層厚度≮0.5 m 的粒料墊層，墊層材料可與夯點回填材料相同，粒徑不宜＞100 mm。強夯置換設(shè)計時，應(yīng)通過試夯確定地面抬高值。強夯置換樁復(fù)合地基的沉降Sz可按式（1）計算

式中：μs——樁土應(yīng)力折減系數(shù)；

S——樁長深度內(nèi)原地基沉降值，cm；

n——樁土應(yīng)力比，可取2～4；

m——樁土面積置換率。

2.1.3 半剛性水泥土板墊層法

半剛性水泥土板墊層是指地基表層一定深度內(nèi)的鹽漬化軟弱土層，經(jīng)摻拌水泥、分層鋪筑壓實后，最終形成半剛性硬殼層。半剛性水泥土板墊層厚度宜為0.3～0.5 m，水泥劑量應(yīng)根據(jù)道路等級、地基土鹽漬化程度確定，一般不宜＞10%。

2.1.4 加固土樁法

加固土樁包括水泥攪拌樁、粉噴樁和旋噴樁[4～5]。含水率超過70%的鹽漬土是否進(jìn)行地基處理應(yīng)與橋梁跨越方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比選后決定。設(shè)計前，應(yīng)進(jìn)行處理地基土的室內(nèi)配比試驗，針對現(xiàn)場擬處理地基土層的性質(zhì)，選擇合適的固化劑、外摻劑及摻量，為設(shè)計提供不同齡期、不同配比的強度參數(shù)。

當(dāng)采用粉噴樁加固時，深度不宜超過12 m并應(yīng)評估對周圍環(huán)境污染的影響；當(dāng)水泥攪拌樁或粉噴樁用于處理有機(jī)質(zhì)土、泥炭土、塑性指數(shù)＞25的黏土、地下水具有腐蝕性及無工程經(jīng)驗的地區(qū)時，應(yīng)通過現(xiàn)場或室內(nèi)試驗確定其適用性。水泥攪拌樁和粉噴樁的設(shè)計要點如下：

1）固化劑宜為水泥，其中水泥攪拌樁采用漿噴，粉噴樁采用粉噴；水泥摻入量根據(jù)擬加固場地室內(nèi)試驗及其單樁承載力確定，摻入量宜為被加固濕土質(zhì)量的12%～20%；漿噴法水泥漿的水灰比可選用0.45～0.55；

2）樁頂應(yīng)設(shè)置0.3～0.5 m厚墊層；墊層材料可選用石灰土、級配碎石以及砂礫等，不含植物殘體、垃圾等雜質(zhì)，最大粒徑≯30 mm；

3）樁徑宜為0.5 m，正三角形布置，樁長及樁間距根據(jù)穩(wěn)定、沉降計算確定，相鄰樁的凈距不應(yīng)＞4倍樁徑。

對土中含有較多大直徑塊石、大量植物根莖和有機(jī)質(zhì)、地下水具有腐蝕性或流速較大的工程以及無工程經(jīng)驗的地區(qū)，必須通過現(xiàn)場或室內(nèi)試驗確定旋噴樁適用性。旋噴樁設(shè)計要點如下：

1）水灰比宜為0.8～1.2，水泥摻入量根據(jù)擬加固場地的水泥加固土室內(nèi)配比試驗及其單樁承載力確定；

2）樁徑0.4～1.0 m，采用正三角形布置，樁長及樁間距通過計算確定，最大樁凈距不超過4倍樁徑。

2.2 氯鹽漬土地區(qū)路基

根據(jù)沿線地形地貌、氣候、水文、地質(zhì)等環(huán)境條件，充分考慮鹽漬土類型、鹽分表聚性、鹽脹深度、凍脹深度、毛細(xì)水上升高度、地下水埋深、地表積水深度等因素的影響，合理確定路基工作區(qū)深度、路基高度并采用合理的路基結(jié)構(gòu)與橫斷面形式。

2.2.1 低路堤路基

氯鹽漬土路堤高度應(yīng)根據(jù)鹽漬化程度、毛細(xì)水上升高度、凍脹深度、鹽脹深度及采用隔斷形式等綜合確定。不設(shè)隔斷層時，最小路基相對高度不應(yīng)低于表2的規(guī)定[2]。

路基結(jié)構(gòu)和橫斷面形式應(yīng)根據(jù)路基工作區(qū)深度計算結(jié)果及確定的路堤高度合理選擇，圖集共推薦了五種氯鹽漬土低路堤路基典型設(shè)計圖[6]。

表2 不設(shè)隔斷層時鹽漬土地區(qū)最小路基相對高度m

結(jié)構(gòu)一：由路面-路基工作區(qū)（路床+翻挖壓實處理）組成，適用于無地表積水、地下水埋深＞3 m、毛細(xì)水對路床材料影響小、地基土強度滿足要求的路段。

結(jié)構(gòu)二：由路面-路基工作區(qū)（路床+無機(jī)結(jié)合料、土壤固化劑處理或換填砂礫）組成，適用于無地表積水、地下水埋深＞3 m、毛細(xì)水對路床材料影響小，但地基土強度不滿足要求的路段。

結(jié)構(gòu)三：由路面-路基工作區(qū)（路床+隔斷層+地基表層處理）組成，適用于地下水埋深≤3 m、毛細(xì)水上升高度進(jìn)入路床，對路床材料的性能產(chǎn)生顯著影響的路段。

結(jié)構(gòu)四：由路面-路基工作區(qū)（路床+上路堤）-隔斷層組成，適用于地下水埋深≤3 m、毛細(xì)水上升高度進(jìn)入路床，對路床材料的性能產(chǎn)生顯著影響的路段。

結(jié)構(gòu)五：由路面-路基工作區(qū)（路床+上路堤）-下路堤組成，適用于無地表積水、地下水位埋深＞3 m、無軟弱土地基的路段。

2.2.2 隔斷層

路基中設(shè)置隔斷層是阻斷毛細(xì)水上升帶來的路基鹽漬化，防治鹽漬土路基病害的有效措施之一。

當(dāng)受條件限制采用路塹或零填路基時，應(yīng)對路床范圍的鹽漬土進(jìn)行超挖且換填水穩(wěn)定性良好的不含鹽材料并應(yīng)設(shè)置隔斷層。此外，地下水埋深較淺、毛細(xì)水上升較高或易受地表水影響的路段，應(yīng)在路堤內(nèi)部設(shè)置隔斷層。

隔斷層按材料的透水性能分為透水性隔斷層與不透水性隔斷層。透水性隔斷層建議采用礫（碎）石隔斷層，不透水性隔斷層建議采用復(fù)合土工膜隔斷層。

礫（碎）石隔斷層厚度宜為0.3～0.5 m，隔斷層上下應(yīng)設(shè)置反濾層，反濾層宜選擇滲水性土工織物。新建快速路、主干路礫（碎）石隔斷層應(yīng)設(shè)置在路床之下，次干路、支路隔斷層距路面頂應(yīng)＞0.8 m。

復(fù)合土工膜隔斷層應(yīng)設(shè)置在地基與填料之間。新建快速路、主干路的填方路堤隔斷層應(yīng)設(shè)置在路床頂1.5 m 以下；次干路、支路的隔斷層應(yīng)設(shè)置在路床頂0.8 m 以下，高出邊溝流水位。采用路基換填與隔斷措施綜合處理的改建路段，隔斷層頂面的位置應(yīng)在換填下緣或其層間下部。挖方路段隔斷層應(yīng)設(shè)置在新建路面墊層底面30 cm以下，邊溝流水位20 cm以上。

2.2.3 排水

鹽漬土嚴(yán)重的區(qū)域一般地勢低平，地表及地下水排泄不暢、流速緩滯，易匯集在路基坡腳，影響路基穩(wěn)定；應(yīng)設(shè)置完善、通暢的路基防排水系統(tǒng)，因地制宜，合理設(shè)置深挖邊溝（排水溝）、排堿溝、蒸發(fā)池、滲溝、排水墊層等設(shè)施，保證路基穩(wěn)定，防治鹽漬土路基病害。

3 結(jié)語

17MR302《城市道路—鹽漬土路基設(shè)計》是在JTGD 30—2015《公路路基設(shè)計規(guī)范》、JTG/TD 31-02—2013《公路軟土地基路堤設(shè)計與施工技術(shù)細(xì)則》等標(biāo)準(zhǔn)中鹽漬土路基設(shè)計相關(guān)章節(jié)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，充分總結(jié)相關(guān)科研成果和工程經(jīng)驗，納入較為成熟的新技術(shù)，編制的國家建筑標(biāo)準(zhǔn)圖集。

鹽漬土路基病害的產(chǎn)生是鹽、水、溫等相互作用的結(jié)果，鹽分是導(dǎo)致鹽漬土具有鹽脹、溶陷等病害的根源。鹽漬土路基設(shè)計，根本上是在普通路基設(shè)計的基礎(chǔ)上，增加對鹽分“封堵”和“隔離”的相關(guān)措施，圖集包含氯鹽漬土地基處理和路基設(shè)計兩大部分內(nèi)容，詳細(xì)給出了鹽漬土路基設(shè)計原則，鹽脹性和溶陷性評價指標(biāo)，各處置方法的應(yīng)用圖示、材料要求、施工注意事項及質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)等，供設(shè)計和施工人員選用和參照，主要適用于我國東部沿海氯鹽漬土地區(qū)的新建、改建和擴(kuò)建的各級城市道路路基設(shè)計?！酢?/p>