高山林立的道路工程施工问题及措施

1、高山林立的道路工程施工问题及措施1 道路工程施工的难点和不利的环境因素我国黄土高原、华北平原的大多数地区都是老黄土地基，在这些地区 建造一般的建、构筑物基本不用特别处理，只需将表层的耕作土层和 杂填土层清理一下，清理到原土层即可。而一些山区、半山区的岩石 和风化岩地基则更为坚固，只要清除一下表面的腐殖层即可，这也正 是一些建在山区、半山区地区的古建筑能够历经千年而完好无损的主 要原因。在这些地区有一个共同的特点，地基沉降量小而均匀，有些 地方甚至不产生沉降，因此，这些地区被我们工程界称为天然良好地 基。而在一些沿海、沿河、沿湖、沼泽等水系发达地区形成了一些海 相、河相、湖相等沉积地层，这些地基

2、的共同特点是地基承载力低、 压缩性高、含水量高、经扰动后会呈现出半流体状态，这种地基被人 们称为软土地基。软土地基虽然不是天然良好地基，但是经过适当的 技术处理后还是可以作为建、构筑物的地基使用的。这种地基虽然有 较大的沉降量，但是，因为它是均匀沉降的，因此，对其上的建、构 筑物破坏性不大。并且大范围软土地基的处理技术，在国内外相对来 说也已经比较成熟了，有几十甚至上百种的处理方法可供人们选择。 因为，这些地区大多数都是一些有丰富水源并且比较平坦的平原地区， 非常适合于人类活动和居住，同时这些地区也非常适合世界上产量最 高的农作物“水稻”的生长，人们在几千年前就开始研究如何将其改 造、处理得更

3、适合人类在这些地区建造一些建、构筑物。而一些高山 林立的海涂地区的情况却恰恰相反，这里是“山上不长树，平地不长 草”，只有高含盐量的海风和海浪，最关键的是这里没有人们赖以生 存的淡水资源，因此，除了渔民和晒盐人很少有人在这些地区活动和 生活。而渔民和晒盐人更喜欢用船作为主要出行和交通运输方式，他 们对道路和桥梁不感兴趣，哪怕仅仅供人们走路的小路和小桥他们也 很少修建。在这些地方做工程，如果是楼宇等用地面积跨度不大的建 筑工程还好一些，我们可以选择一个面积大小合适的山体或在“泥潭” 中打桩并使其入岩，从而使我们所建的建筑物不会因为地基的不均匀沉降而遭到破坏。但是，作为道路等线性构筑物却不能那么做

4、，因为 道路是联系这些片状用地建筑物之间的纽带，它必须在这两种极端不 同的地基之间穿梭转换，软、硬土地基之间的不均匀沉降问题是在这 些地区必需解决的问题，而又是一个不得不面对的问题。2 适合于高山林立的海涂地区道路工程施工的一种新方法2 1 适合于新方法的有利条件有山体的海涂地区，虽然是一种最差的天然地基，但是在人工处理时 它却有其有利的一面，因山体中的山皮、塘渣、风化岩石及岩石块体 等颗粒结构都有较大的摩擦角，山体的高强主要是由这些颗粒之间的 摩擦力形成的，不过这些颗粒之间的粘聚力却很小，这些颗粒就相当 于混凝土中的碎石和砂等粗骨料。而海涂中所沉积的淤泥软土中则含 有很多的细小土壤颗粒和一些

5、胶体物质，这些颗粒之间的土壤摩擦角 很小，而它们之间的粘聚力却很大，人和其他动物的脚一旦深陷其中， 如果不借助外力就很难拔出，这就相当于混凝土中胶结材料。如果我 们能够把上述两种材料合理地混合在一起，就可以形成相对来说更为 坚固的混凝土了。实际上无论是水泥混凝土还是沥青混凝土都是由骨 料和结合料两部分组成的，这种组合在我国古代的建筑材料中早已有 之，在古代人们在缺乏石料的平原地区修筑长城和城墙时经常会使用 一种叫“三合土”的建筑材料，这种材料主要是由粘土、石灰、糯米 汤三种材料混合而成，筑成的城墙坚固耐用，有些经历了上千年的风 雨现在仍然可以继续使用。2 2 新方法的操作步骤20 年前我们在这

6、方面做了一些尝试，首先我们对一定面积内的地形进 行了详细的测量和计算，找到了填挖方平衡点，然后将山体部分的 “山尖”削掉后分层填到海涂中，在回填的过程中要将大颗粒和特大 颗粒岩块填在最下层，中、小颗粒岩块填在中层，极破碎风化岩和表 层有机土填在最上层，由海涂四周分段分层向中间回填。在中、下层 回填时，将回填过程中挤起来的淤泥用泥浆泵回洒到中下层的表面，使其与较碎的岩块充分混合后填满较大岩块之间的缝隙，经过沉淀和 失水固结后使其在岩块与岩块之间形成一个“铰”的作用。回填在最 上层的极破碎风化岩和表层有机土也会在风雨的作用下，有一部分会 逐渐流入到岩块与岩块之间剩余的空隙，从而将其填满，使整个回填

7、 体最终形成一个结构致密的板体。回填体在回填后会有一定的沉降量， 这个沉降量会随着回填体的厚度的增大而增大，因此，回填体中间部 分的高程应比四周山体部分高出1m左右，以便在沉降稳定期后二者的 高程大致趋于平衡。回填体的沉降量一般会随着时间的推移而逐渐减 少，最终达到基本稳定，这个时间段一般在 3年5年，在一些地基处 理方法中它可能是耗时最长的一个，而它也是最经济最有效的一个。 因其所需土石方的运输距离最短，又不需要其他外部的材料，完全是 体系内几种材料的混合，不需要复杂的工艺和先进的机械设备，不需 要分层施工和养生而拖延很长的工期，填完等到3年5年后沉降量达到稳定就可以使用了，所以，它在人、材

8、、机和管理费方面都省到了 极致了，是最经济的。2 3 新方法的基本原理这种方法的原理很简单，在我们进行地质调查时，发现无论是河相沉 积地层、海相沉积地层还是湖相沉积地层它们都有一个共同的特点那 就是土体粒径单一并且地基承载力低，而与之相似的洪相沉积地层的 土体结构却与之恰恰相反，它的土体粒径跨度相当大，从几十米上百 米的颗粒到几纳米的颗粒都有，而其形成的结构体的强度也是相当大 的，因为地震等自然灾害引起山体崩塌从而引起泥石流所形成的堰塞 湖的坝体，有的可以历经上千年而不垮塌，而我们人工建造的坝体最 多用两百年，这足以体现洪积地层所形成的结构体的结构整体性之好。 我们道路工程中所用的泥结碎石面层

9、的结构原理与其结构原理非常相 似，我们用了几千年了，到目前在某些边远地区仍然在使用。道路工 程中无论是路基材料还是路面材料、也无论是天然级配材料还是人工 级配材料，我们都要体现出一个“级配”，而所谓的级配简而言之就 是不同粒径的材料混合在一起，如果是单一粒径的材料是无法压实的， 也不能形成良好的板体效应，其承载力会很低，弯沉也会很大，很难 达到规范的要求。我们的方法只不过是比传统的路基路面填筑方法夸 张了一些、粒径跨度大了一些，而比自然的洪积地层则显得略小了一 些而已，但是，它们的基本原理是相同的，可以说它是一个仿自不过 又基于传统的施工方法理论，并且经过归纳、总结、创新后而创造出 来的，适合

10、于特殊地质条件的一种方法。2 4 新方法与传统施工方法之间的区别与联系这种方法看上去与“抛石挤淤”法有些相似，但是，二者之间有其本 质上的区别，“抛石挤淤”法是利用大粒径的石块将路床中的淤泥挤 出路床，由后填入的石块来承载道路的荷载，而本方法是由山体所提 供的粗骨料与海涂中的软粘土充分混合并经过长时间的固结后，形成 一个坚固的共同作用体，由这个共同作用体来承载道路的荷载。这种 方法与堆载预压、等载预压、超载预压、负载预压以及预压结合排水 固结等方法又有本质上的不同，因为，“预压”法认为软土地基具有 较高的可压缩性也就是弹性，通过预压和排水来减少或消除这种可压 缩性，使土体充分固结，从而使其承载

11、力达到作为路床的要求，当土 体达到要求后，其上部松散的填筑体要运走，并且重新用符合要求的 材料分层填筑、分层压实填筑路基和路堤，而这种新方法是用我们后 填筑的结构体来作为路基和路堤的，成形后经过简单地平整就可以在 其上部铺设路面的基层。新方法与水沉砂砾法又有很多不同之处，水 沉砂砾法是因为砂和砾石都属于粗骨料，粒料之间有较大的摩擦角， 而基本上没有粘聚力，粒料之间有较大的空隙，用碾压的方法无法将 其充分压实，用水在粒料表面形成一层水膜，减少它们之间的摩擦力， 使较小的颗粒能够很容易“滑入”较大颗粒之间的缝隙，同时较大颗 粒也较容易移动到其合适的位置，这样土体才会密实，才能符合压实 度的要求，而

12、新方法所使用的是一种混合材料，首先是较小的颗粒结 构填充了较大颗粒结构之间的空隙，而较小的颗粒结构之间的空隙再 由更小的颗粒结构来填充，颗粒结构与颗粒结构之间再由软粘土所产 生的粘结力粘结起来，这样结构土体中既有较大的摩擦力，又有较大 的粘结力，同时又有较大的密实度。可以说新方法与以上三种传统系列方法有几分相似又有几分不同，新方法避开了它们的缺点吸收了它 们的优点，避其糟粕吸其精华是它们优点的结晶。2 5 新方法的操作注意事项及缺陷的修补海相沉积地层是经历亿万年的沉积形成的，因为沉积过程中的环境条 件的不同所形成的沉积层的强度也不相同，一般在剖面上呈“三明治” 状分布，也就是软硬地层会交互出现

13、，但是，最上面一层因为形成年 代较晚和长期受海水的浸泡，往往比较松软甚至形成浮泥，当我们将 比重相对较大的石块放下去后，它会一直沉到底下的硬层后才会停下 来。在浮泥层较薄的地方还可以，但是，如果在浮泥层很厚的地方则 像是把石料投进了无底洞，投下了大量的石料却不见石料露出水面， 遇到这样的地质情况就要预先在浮泥层上面铺一层竹排、木排或竹木 质脚手片，然后再投放石块，以减少压强并增大浮力、阻止石块无限 下沉，尽早形成一个稳定的结构体。在制作竹排、木排、竹木质脚手 片及将它们之间相互连接时不能用铁丝等金属材料，而要用竹绳、藤 条、木钉等竹木纤维材料，因为，海水、海涂中的含盐量非常高，金 属材料会很快

14、被腐蚀掉，而有机纤维则会很持久，在高盐度并厌氧的 环境条件下，分解有机物的微生物很难生存，这也是很多海洋生物的 残体沉入海底，在亿万年以后会形成煤或石油等化石燃料，而不是像 陆地生物残体一样很快被分解消失的原因。在一般环境条件下我们是 最忌讳有机物质混入到路床和道路材料中的，而在这种特殊情况下钢 筋混凝土结构的耐久性远远低于竹木结构，俗话说“干千年、湿万年、 忽干忽湿就三年”，竹木等有机结构在若干年后，因为生物细胞的硅 化作用会形成化石，而钢筋混凝土结构因为海水的侵蚀和盐胀作用会 很快被分解。2 6 新方法适用条件、工作原理及注意事项这种方法在四周是山体中间是海涂的“泥盆”地形上应用效果最好，

15、 填筑体的标高要高于海平面5m以上，并且厚度越厚越好，一般呈片状 填筑，不适宜条状或点状填筑，一般与其他用地一起削山填海形成大 面积的平地。海涂地区的软粘土呈半流体或流体状态，我们可以把它 看成是河里的水，后来的填筑体凝结后呈典型的固体状态，我们把它 看成我国北方河里的冰，冰块单独漂浮在水上它的承载力很有限并且 会上下浮动，当冰块与冰块之间相互连结在一起它的承载力则大的惊 人，当冰面达到一定厚度时上面可以行驶载重汽车，并且冰面都不会 有什么变化，可是当冰面出现裂缝或出现破洞时其承载力会急剧下降， 行人在其上经过时都会落入河水中。固体物质受力后力的传递是有方 向性的，而流体物质受力后力的传递是没

16、有方向性的，它会传向四面 八方，在流体容器的薄弱部分产生破坏作用，“泥盆”加上后来的填 筑体就相当于一个封闭的容器，软粘土扰动后会呈半流体或流体状态， 像充气轮胎一样在封闭高压状态下会表现出很大的强度也会很稳定， 一旦遭到破坏后应力会迅速释放，承载力和强度也会迅速下降。当然 我们的结构体不会像以上两种现象那么明显，但是它也会有跟它们一 样的趋势，所以在新结构体稳定后不能开挖河道、湖泊等切断结构体 构筑物，否则会打破结构体的平衡，需要很长时间才能重新稳定下来， 形成新的平衡体，当然挖一些道路边沟、埋设地下管线、修筑窨井等 不会挖断结构体的小型构筑物还是可以的。3 配套的施工方法3 1 恢复生态环

17、境的施工方法我们在“移山填海”过程中一般会对生态环境产生破坏，为了在竣工 后能够尽快地恢复生态环境，我们在“炸山”前就要把山体上的种植 土收集起来，等到竣工后马上将其铺到坡度较小的位置上，然后植草 种树及时恢复生态环境。对于一些坡度较大和裸露的岩石表面，则要 在清理岩面后打锚杆、挂网，用“深层基材喷播法”植草种树进行坡 岩复绿。“深层基材喷播法”是一种很成熟的坡岩生态复绿方法，此 处就不再赘述了。3 2 防止路基、路面开裂的施工方法在软土地基部分的路基的沉降量虽然很稳定，但是其累积沉降量与山 体部分的路基的累积沉降量相比还是比较大的，为了避免这种不均匀沉降使路面基层和面层在道路使用一定时间后产

18、生裂缝，我们最好是在软硬土地基交接处100 m范围内的路面基层、路面面层等结构层施工时，加铺一些土工网、土工布、土工格栅等等高强度土工抗拉材料， 来防止这些裂缝的产生。也可以在岩石中的路槽部分进行适当地超挖， 然后回填碾压，使其与软土地基部分的累积沉降量差值很小，也可以 解决道路后期开裂的问题。3 3其他一些适合于本地区的施工方法海滨地区的海风较大，一些交通工程和道路绿化工程要充分考虑防风 措施。空气中的含盐量较高，因此雾气较大、对地面上的金属物体的 腐蚀性也较强，路灯最好采用高压钠灯、高压汞灯等对云雾穿透力强 的灯具，而灯杆、监控杆等露出地面的金属设施应采用“烤漆”等防 腐措施，以延长构件的使用寿命。土壤与水体中的含盐量也是非常高 的，在该地