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1道路工程施工的難點(diǎn)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(gòu)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(fēng)化巖地基則更為堅(jiān)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(jīng)千年而完好無損的主要原因。在這些地區(qū)有一個(gè)共同的特點(diǎn)，地基沉降量小而均勻，有些地方甚至不產(chǎn)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(dá)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(diǎn)是地基承載力低、壓縮性高、含水量高、經(jīng)擾動(dòng)后會(huì)呈現(xiàn)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(jīng)過適當(dāng)?shù)募夹g(shù)處理后還是可以作為建、構(gòu)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(duì)其上的建、構(gòu)筑物破壞性不大。并且大范圍軟土地基的處理技術(shù)，在國內(nèi)外相對(duì)來說也已經(jīng)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?yàn)椋@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(dòng)和居住，同時(shí)這些地區(qū)也非常適合世界上產(chǎn)量最高的農(nóng)作物“水稻”的生長，人們?cè)趲浊昵熬烷_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(gòu)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(fēng)和海浪，最關(guān)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(dòng)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(yùn)輸方式，他們對(duì)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(gè)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(huì)因?yàn)榈鼗牟痪鶆虺两刀獾狡茐摹５牵鳛榈缆返染€性構(gòu)筑物卻不能那么做，因?yàn)榈缆肥锹?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(zhuǎn)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(gè)不得不面對(duì)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(shí)它卻有其有利的一面，因山體中的山皮、塘渣、風(fēng)化巖石及巖石塊體等顆粒結(jié)構(gòu)都有較大的摩擦角，山體的高強(qiáng)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(dāng)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(xì)小土壤顆粒和一些膠體物質(zhì)，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(dòng)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(dāng)于混凝土中膠結(jié)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(duì)來說更為堅(jiān)固的混凝土了。實(shí)際上無論是水泥混凝土還是瀝青混凝土都是由骨料和結(jié)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?cè)谌狈κ系钠皆貐^(qū)修筑長城和城墻時(shí)經(jīng)常會(huì)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(jiān)固耐用，有些經(jīng)歷了上千年的風(fēng)雨現(xiàn)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?cè)谶@方面做了一些嘗試，首先我們對(duì)一定面積內(nèi)的地形進(jìn)行了詳細(xì)的測量和計(jì)算，找到了填挖方平衡點(diǎn)，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(fēng)化巖和表層有機(jī)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(shí)，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(jīng)過沉淀和失水固結(jié)后使其在巖塊與巖塊之間形成一個(gè)“鉸”的作用。回填在最上層的極破碎風(fēng)化巖和表層有機(jī)土也會(huì)在風(fēng)雨的作用下，有一部分會(huì)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(gè)回填體最終形成一個(gè)結(jié)構(gòu)致密的板體。回填體在回填后會(huì)有一定的沉降量，這個(gè)沉降量會(huì)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(yīng)比四周山體部分高出1m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(huì)隨著時(shí)間的推移而逐漸減少，最終達(dá)到基本穩(wěn)定，這個(gè)時(shí)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(shí)最長的一個(gè)，而它也是最經(jīng)濟(jì)最有效的一個(gè)。因其所需土石方的運(yùn)輸距離最短，又不需要其他外部的材料，完全是體系內(nèi)幾種材料的混合，不需要復(fù)雜的工藝和先進(jìn)的機(jī)械設(shè)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(dá)到穩(wěn)定就可以使用了，所以，它在人、材、機(jī)和管理費(fèi)方面都省到了極致了，是最經(jīng)濟(jì)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(jìn)行地質(zhì)調(diào)查時(shí)，發(fā)現(xiàn)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(gè)共同的特點(diǎn)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(jié)構(gòu)卻與之恰恰相反，它的土體粒徑跨度相當(dāng)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(jié)構(gòu)體的強(qiáng)度也是相當(dāng)大的，由于地震等自然災(zāi)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(jīng)上千年而不垮塌，而我們?nèi)斯そㄔ斓膲误w最多用兩百年，這足以體現(xiàn)洪積地層所形成的結(jié)構(gòu)體的結(jié)構(gòu)整體性之好。我們道路工程中所用的泥結(jié)碎石面層的結(jié)構(gòu)原理與其結(jié)構(gòu)原理非常相似，我們用了幾千年了，到目前在某些邊遠(yuǎn)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(jí)配材料還是人工級(jí)配材料，我們都要體現(xiàn)出一個(gè)“級(jí)配”，而所謂的級(jí)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(shí)的，也不能形成良好的板體效應(yīng)，其承載力會(huì)很低，彎沉也會(huì)很大，很難達(dá)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(gè)仿自然而又基于傳統(tǒng)的施工方法理論，并且經(jīng)過歸納、總結(jié)、創(chuàng)新后而創(chuàng)造出來的，適合于特殊地質(zhì)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(zhì)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(jīng)過長時(shí)間的固結(jié)后，形成一個(gè)堅(jiān)固的共同作用體，由這個(gè)共同作用體來承載道路的荷載。這種方法與堆載預(yù)壓、等載預(yù)壓、超載預(yù)壓、負(fù)載預(yù)壓以及預(yù)壓結(jié)合排水固結(jié)等方法又有本質(zhì)上的不同，因?yàn)椋邦A(yù)壓”法認(rèn)為軟土地基具有較高的可壓縮性也就是彈性，通過預(yù)壓和排水來減少或消除這種可壓縮性，使土體充分固結(jié)，從而使其承載力達(dá)到作為路床的要求，當(dāng)土體達(dá)到要求后，其上部松散的填筑體要運(yùn)走，并且重新用符合要求的材料分層填筑、分層壓實(shí)填筑路基和路堤，而這種新方法是用我們后填筑的結(jié)構(gòu)體來作為路基和路堤的，成形后經(jīng)過簡單地平整就可以在其上部鋪設(shè)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?yàn)樯昂偷[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(shí)，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(shí)較大顆粒也較容易移動(dòng)到其合適的位置，這樣土體才會(huì)密實(shí)，才能符合壓實(shí)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(jié)構(gòu)填充了較大顆粒結(jié)構(gòu)之間的空隙，而較小的顆粒結(jié)構(gòu)之間的空隙再由更小的顆粒結(jié)構(gòu)來填充，顆粒結(jié)構(gòu)與顆粒結(jié)構(gòu)之間再由軟粘土所產(chǎn)生的粘結(jié)力粘結(jié)起來，這樣結(jié)構(gòu)土體中既有較大的摩擦力，又有較大的粘結(jié)力，同時(shí)又有較大的密實(shí)度。可以說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(diǎn)吸收了它們的優(yōu)點(diǎn)，避其糟粕吸其精華是它們優(yōu)點(diǎn)的結(jié)晶。

2．5新方法的操作注意事項(xiàng)及缺陷的修補(bǔ)

海相沉積地層是經(jīng)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(qiáng)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(huì)交互出現(xiàn)，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(dāng)我們將比重相對(duì)較大的石塊放下去后，它會(huì)一直沉到底下的硬層后才會(huì)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(jìn)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(zhì)情況就要預(yù)先在浮泥層上面鋪一層竹排、木排或竹木質(zhì)腳手片，然后再投放石塊，以減少壓強(qiáng)并增大浮力、阻止石塊無限下沉，盡早形成一個(gè)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)體。在制作竹排、木排、竹木質(zhì)腳手片及將它們之間相互連接時(shí)不能用鐵絲等金屬材料，而要用竹繩、藤條、木釘?shù)戎衲纠w維材料，因?yàn)椋Ｋ⒑Ｍ恐械暮}量非常高，金屬材料會(huì)很快被腐蝕掉，而有機(jī)纖維則會(huì)很持久，在高鹽度并厭氧的環(huán)境條件下，分解有機(jī)物的微生物很難生存，這也是很多海洋生物的殘?bào)w沉入海底，在億萬年以后會(huì)形成煤或石油等化石燃料，而不是像陸地生物殘?bào)w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(jī)物質(zhì)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(jié)構(gòu)的耐久性遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于竹木結(jié)構(gòu)，俗話說“干千年、濕萬年、忽干忽濕就三年”，竹木等有機(jī)結(jié)構(gòu)在若干年后，由于生物細(xì)胞的硅化作用會(huì)形成化石，而鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)由于海水的侵蝕和鹽脹作用會(huì)很快被分解。

2．6新方法適用條件、工作原理及注意事項(xiàng)

這種方法在四周是山體中間是海涂的“泥盆”地形上應(yīng)用效果最好，填筑體的標(biāo)高要高于海平面5m以上，并且厚度越厚越好，一般呈片狀填筑，不適宜條狀或點(diǎn)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(jié)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(dú)漂浮在水上它的承載力很有限并且會(huì)上下浮動(dòng)，當(dāng)冰塊與冰塊之間相互連結(jié)在一起它的承載力則大的驚人，當(dāng)冰面達(dá)到一定厚度時(shí)上面可以行駛載重汽車，并且冰面都不會(huì)有什么變化，可是當(dāng)冰面出現(xiàn)裂縫或出現(xiàn)破洞時(shí)其承載力會(huì)急劇下降，行人在其上經(jīng)過時(shí)都會(huì)落入河水中。固體物質(zhì)受力后力的傳遞是有方向性的，而流體物質(zhì)受力后力的傳遞是沒有方向性的，它會(huì)傳向四面八方，在流體容器的薄弱部分產(chǎn)生破壞作用，“泥盆”加上后來的填筑體就相當(dāng)于一個(gè)封閉的容器，軟粘土擾動(dòng)后會(huì)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(huì)表現(xiàn)出很大的強(qiáng)度也會(huì)很穩(wěn)定，一旦遭到破壞后應(yīng)力會(huì)迅速釋放，承載力和強(qiáng)度也會(huì)迅速下降。當(dāng)然我們的結(jié)構(gòu)體不會(huì)像以上兩種現(xiàn)象那么明顯，但是它也會(huì)有跟它們一樣的趨勢，所以在新結(jié)構(gòu)體穩(wěn)定后不能開挖河道、湖泊等切斷結(jié)構(gòu)體構(gòu)筑物，否則會(huì)打破結(jié)構(gòu)體的平衡，需要很長時(shí)間才能重新穩(wěn)定下來，形成新的平衡體，當(dāng)然挖一些道路邊溝、埋設(shè)地下管線、修筑窨井等不會(huì)挖斷結(jié)構(gòu)體的小型構(gòu)筑物還是可以的。

3配套的施工方法

3．1恢復(fù)生態(tài)環(huán)境的施工方法

我們?cè)凇耙粕教詈！边^程中一般會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生破壞，為了在竣工后能夠盡快地恢復(fù)生態(tài)環(huán)境，我們?cè)凇罢ㄉ健鼻熬鸵焉襟w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(shí)恢復(fù)生態(tài)環(huán)境。對(duì)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(wǎng)，用“深層基材噴播法”植草種樹進(jìn)行坡巖復(fù)綠。“深層基材噴播法”是一種很成熟的坡巖生態(tài)復(fù)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(shí)間后產(chǎn)生裂縫，我們最好是在軟硬土地基交接處100m范圍內(nèi)的路面基層、路面面層等結(jié)構(gòu)層施工時(shí)，加鋪一些土工網(wǎng)、土工布、土工格柵等等高強(qiáng)度土工抗拉材料，來防止這些裂縫的產(chǎn)生。也可以在巖石中的路槽部分進(jìn)行適當(dāng)?shù)爻冢缓蠡靥钅雺海蛊渑c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(fēng)較大，一些交通工程和道路綠化工程要充分考慮防風(fēng)措施。空氣中的含鹽量較高，因此霧氣較大、對(duì)地面上的金屬物體的腐蝕性也較強(qiáng)，路燈最好采用高壓鈉燈、高壓汞燈等對(duì)云霧穿透力強(qiáng)的燈具，而燈桿、監(jiān)控桿等露出地面的金屬設(shè)施應(yīng)采用“烤漆”等防腐措施，以延長構(gòu)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(xué)管材來代替金屬管材和鋼筋混凝土管材，化學(xué)管材在該地區(qū)的使用壽命要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于金屬和鋼筋混凝土管材。

4結(jié)語

由于本人長期在野外從事施工及相關(guān)方面的工作，在語言、文字方面會(huì)有許多欠缺和疏漏，文中不妥之處請(qǐng)各位同仁多多批評(píng)和指正。同時(shí)，也對(duì)多年來跟我一起施工、做試驗(yàn)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(duì)大家有所幫助，起到一個(gè)拋磚引玉的作用，我相信隨著更多的有識(shí)之士對(duì)這個(gè)領(lǐng)域的更深入的研究，會(huì)有一些更好的成果展現(xiàn)出來。

作者：康德存梁莉單位：寧波茂盛園林建設(shè)有限公司