拋石擠淤法在地基淺層處理中的應(yīng)用

張兵運

摘要：地基淺層處理方法多種多樣，拋石擠淤法為其中一種，該法經(jīng)濟、施工周期短、機械設(shè)備簡單、施工管理方便，是可靠并值得推廣的地基淺層處理方法。

中圖分類號：TU472文獻標識碼：A文章編號：1672-3791(2011)04(a)-0000-00

淺層處理是指處理深度不超過地面以下5m范圍內(nèi)的地基處理，在地基處理中，淺層處理一般總是較深層處理經(jīng)濟、且施工周期短、施工機械設(shè)備簡單、施工管理方便，因此得到廣泛應(yīng)用，尤其是拋石擠淤法。拋石擠淤法就是通過向流塑狀的高靈敏度的淤泥表面大量集中的拋填土石填料，依靠填筑體的自重或靠外力擠開淤泥，強制置換飽和軟土地基的地基處理方法。拋石擠淤法是屬于地基處理方法中的一種，通過實踐與實際效果的驗證，在處理表層淤泥方面有它獨特的技術(shù)和經(jīng)濟方面的價值的。我部承建的“湟水北干渠扶貧灌溉一期工程第二十標合同段”K70+550-71+295淤泥地段采用了拋石擠淤法處理，取得較好的施工效果。

1工程概況

我部施工的引大濟湟扶貧灌溉工程北干渠一期二十標是一項以城鎮(zhèn)工業(yè)和生活用水、農(nóng)村人畜飲水、農(nóng)業(yè)灌溉為主、兼顧生態(tài)建設(shè)用水的大（2）型水利工程。位于青藏高原的過渡地帶湟水流域(黃河一級支流)湟水河北岸西寧盆地北部邊緣的中、低山丘陵區(qū)，海拔高度2500～3100m之間，南北向沖溝極為發(fā)育；途徑青海省互助縣東溝鄉(xiāng)昝扎水庫，因水庫常年淤積，形成渠道K70+550-71+295為淤泥地段，考慮地質(zhì)及施工成本，最終決定采用拋石擠淤法對該段基礎(chǔ)進行換基處理。

2施工工藝

2.1施工準備

施工準備主要有兩點：一是施工便道，結(jié)合既有的鄉(xiāng)村道路及已修筑施工便道，可保證拋石擠淤施工期間道路的暢通；二是材料，利用自卸汽車從位于附近的東和料場購進直徑較大的、級配良好的人工塊石，作為擠淤施工的原材料，堆放在施工場地附近，以方便使用。

2.2測量放線

導(dǎo)線復(fù)測完畢后，對導(dǎo)線點及中樁進行加密，并將成果上報監(jiān)理工程師，在監(jiān)理工程師批復(fù)后，按圖紙進行拋石的施工放樣，先按拋石設(shè)計標高計算出拋石頂面的基礎(chǔ)寬度，進行放線。

2.3拋石積淤

按設(shè)計放線進行開挖，先清除基礎(chǔ)上部硬質(zhì)層，挖至接近硬基，后進行回填碾壓。填筑時，采用散式擠淤法，先在基礎(chǔ)下部采用直徑較大（30-50cm）塊石填筑，靠自重及挖掘機碾壓的外力，使塊石沉至底層硬質(zhì)土上，形成以塊石為骨架，中間充滿淤泥的復(fù)合地基。填筑時采用分層填筑、逐層碾壓的方法，待達到一定高度后，采用粒徑較小、級配良好的材料進行填筑，作為建筑物基礎(chǔ)。

2.4檢測

拋石擠淤法的壓實度采用沉降觀測法觀測，用挖掘機、裝載機等重型機械多次重復(fù)碾壓，當(dāng)壓實層頂面穩(wěn)定，無輪跡時認為為密實狀態(tài)。在在測路段選擇監(jiān)測點后，用白灰做明顯標記，記錄起始高程，在碾壓過程中每兩遍檢測一次，待前后兩次所測高程差在3mm以內(nèi)時，判為沉降穩(wěn)定，經(jīng)檢驗合格后方可鋪筑下層；如檢驗后不符合要求，查明原因，繼續(xù)碾壓，直至合格。

2.5施工質(zhì)量及保證措施

2.5.1施工前組織技術(shù)人員認真進行技術(shù)交底工作，明確設(shè)計意圖、原理及施工要求；2.5.2嚴格執(zhí)行“三檢”制度和質(zhì)檢工程師一票否決權(quán)制度，嚴把工序質(zhì)量關(guān)；

2.5.3加強控制鋪設(shè)質(zhì)量及回填層壓實質(zhì)量；

2.5.4加強原材料質(zhì)量控制，嚴禁使用不合格原材料；

2.5.5施工前認真調(diào)查建筑物基礎(chǔ)底部水位、淤泥深度等，做好現(xiàn)場施工指導(dǎo)；

2.5.6嚴格按程序施工，在拋填施工前必須報請監(jiān)理工程師檢查、批準；

2.5.7合理組織現(xiàn)場施工車輛，盡量避免施工車輛交叉干擾，保證施工進度和安全

2.6安全保證措施

2.6.1施工前進行詳細的安全技術(shù)交底；

2.6.2施工現(xiàn)場設(shè)置專職安全員，發(fā)現(xiàn)隱患及時處理；

2.6.3現(xiàn)場設(shè)專人指揮，調(diào)度施工車輛，避免車輛交叉影響，注意施工安全；

2.6.4禁止運輸車輛超速、超載，積極配合當(dāng)?shù)亟还芄ぷ?，自覺維護交通安全；

2.6.5在施工現(xiàn)場及交叉路口設(shè)交通及施工警示牌，避免不必要的人員、車輛安全事故發(fā)生。

3拋石擠淤法處理軟基的原理

本合同段所提拋石并不是僅僅指純粹的以石料作為置換物，還包括以石料為主的其他置換物。從字面上就可以理解，拋石擠淤法就是通過拋石擠動并置換淤泥來達到加固地基的目的，它的實質(zhì)就是用石頭來轉(zhuǎn)換淤泥，是一種置換的方法。因此，拋石擠淤法在理論上并沒有太多復(fù)雜的原理支持，它是一種簡單的比較機械的軟基處理方法。

拋石擠淤法與其他置換方法的最大區(qū)別在于它是一種純粹的置換，就是盡可能的把淤泥全部置換成石頭而徹底改變地基土的性質(zhì)。從這個意義上來講，實現(xiàn)軟基處理的目的，這種方法是最直接也是最安全穩(wěn)妥的。

拋石擠淤和填砂（土）擠淤在應(yīng)用和效果上的區(qū)別：填砂（土）擠淤在實踐中主要是針對近海區(qū)域、淺海漫灘的淺層且薄層淤泥，由于受填砂（土）本身性質(zhì)的影響，填砂（土）擠淤對于深層的淤泥將無能為力。在兩者物質(zhì)比重差別不大時，最主要的原因就是兩者在顆粒結(jié)構(gòu)上的不同，填砂（土）的構(gòu)成主要為細顆粒的粘性土或砂土，而拋石則主要為棱角分明的巨大塊石，粒徑相差成千上萬倍，兩者由此而對淤泥的擠壓效果形成明顯區(qū)別。因此，由于拋石組成成分不同，如粘性土或砂土含量的多少，也會造成處理效果的差異。

從理論上來講，淤泥一般為流塑狀甚至流態(tài)狀，在受到一定的外力擠壓時，在無側(cè)限條件下，必然要發(fā)生移動。外力有側(cè)向的，也有正向的，拋石給予的基本是屬于側(cè)向外力作用，在形成一定厚度的填石層后，也會產(chǎn)生正向的壓力，但對淤泥擠動影響最大的是側(cè)向的外力作用。如果淤泥層厚度過大或淤泥呈軟塑狀態(tài)，底部將有一定厚度無法擠動的殘留淤泥，那么，填石層的自重預(yù)壓與填石之間的縫隙將使底部淤泥有一個固結(jié)排水的過程，也可以改善殘留淤泥的物理力學(xué)性質(zhì)。

另外，拋石過程作為一種自由落體的運動，由于一入水就受到水體以及淤泥的阻力作用，其中主要是淤泥的阻力作用，其下落是一個緩慢減速的過程，并最終會停止下落。因此，拋石擠淤的處理厚度并不是無止境的，它是跟淤泥的狀態(tài)由直接關(guān)系，淤泥的液性指數(shù)越大，拋石下落的距離就越長，相應(yīng)的拋石積淤的處理厚度也就越大。通過眾多的實踐證明，一般來說，在淤泥為流塑狀態(tài)時，拋石擠淤的處理厚度不大于15m。

飽和軟土，尤其是淤泥或淤泥土的含水量高，滲透系數(shù)和不排水抗剪強度均較低，在集中向其表面大量堆載瞬間，飽和土體中的孔隙水還未及時排出，孔隙體積并沒有發(fā)生改變，全部壓力的增量完全由孔隙水承擔(dān)，地基土顆粒間的壓力即有效壓力并沒有發(fā)生變化，地基上的抗剪強度在一定時間內(nèi)不但沒有提高，還會因堆載施工的擾動而下降，因此，當(dāng)填筑體在地基中所產(chǎn)生的應(yīng)力達到土的不排水抗剪強度時，土體將產(chǎn)生整體破壞，土體中將產(chǎn)生；連續(xù)滑動和隆起，同時填筑體擠開淤泥下沉至一定的深度，與周圍土體形成新極限平衡狀態(tài)，從而達到地基處理的目的。

考慮拋石擠淤法的特殊性，其方法一般適用于厚度不超過4m、表層硬殼被挖除的具有觸變性的流塑狀的跑和淤泥或淤泥質(zhì)土的處理，對5m以上的，則須輔助以爆破或強夯等措施，才可使填筑體下沉到下層較硬的持力層，對于10m以上的深度淤泥或淤泥質(zhì)土，即使采用強夯等措施也很難使填筑體下沉到下層堅硬的持力層，故其主要用于地基的淺層處理。

4關(guān)于拋石擠淤法處理淺層地基的問題分析

4.1質(zhì)量控制

拋石擠淤法施工時要做好質(zhì)量控制，拋填時首先拋填較大的石塊，拋填深度必須達到淤泥底板30cm以內(nèi)，拋填后要進行振動或重型機械反復(fù)碾壓，對拋填體進行壓實，以保證拋填體的密實度，從而保證基礎(chǔ)的承載力。

4.2沉降觀測

考慮到K70+550-71+295段水位影響，該段基礎(chǔ)在施工期間及竣工后將產(chǎn)生沉降，一是地基本身的固結(jié)沉降，二是地基在承受荷載之后，發(fā)生側(cè)向變形而產(chǎn)生的形變沉降。現(xiàn)該段建筑物已基本施工完成，對之前設(shè)置的沉降觀測點進行觀測，檢測記錄見表1；長時間觀測，將結(jié)果以曲線圖表示，形成沉降曲線（圖2）與位移曲線（圖3），從觀測結(jié)果來看，觀測點已趨于穩(wěn)定，基礎(chǔ)穩(wěn)定可靠。

4.3注意事項

4.3.1為保證填筑體能順利下沉，應(yīng)先挖除阻礙填筑體下沉的表面硬殼；

4.3.2填筑體應(yīng)均勻，壓實度良好；

4.3.3若在填筑體兩側(cè)挖淤減少淤泥的壓力，加大填筑體的下沉速度，應(yīng)遵循近挖卸遠的原則，最好采用兩側(cè)同時開挖，使填筑體就地下沉，防止填筑體漂移，若采用單側(cè)開挖，必須嚴格控制兩側(cè)淤泥高差。

5總結(jié)

通過本次軟基處理的實測，我們得到以下幾點淺顯的認識：

5.1根據(jù)淺層淤泥質(zhì)地基處理設(shè)計理論，采用拋石擠淤處理K70+550-71+295段軟基的施工方法是正確的；

5.2實際施工工藝應(yīng)該結(jié)合實際地質(zhì)及設(shè)計要求，本實例采用部分挖除換填處理的工藝是成功的；

5.3后期沉降觀測能有效掌握拋石擠淤處理軟土地基的效果，經(jīng)過本實例證明，拋石擠淤法在地基淺層處理中是可靠且值得推廣的。

參考文獻

[1]劉潤，朱逢春，拋石擠淤綜合法在加固淺層淤泥質(zhì)地基中的應(yīng)用[J],山東水利，2001

[2]靳九貴，拋石擠淤地基承載力的實驗方法[J]，河南科技，2004

[3]龔曉楠，地基處理手冊（第二版）[M]，北京：中國建筑工業(yè)出版社，2000

[4]J GJ97-2002，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S]

[5]盧廷浩，土力學(xué)（第二版）[M]，南京：河海大學(xué)出版社，2002