拋石擠淤法在市政道路淤泥基礎(chǔ)施工中的應(yīng)用

林 曉 旭，羅 超

(中國水利水電第七工程局有限公司 第一分局，四川 彭山 620860)

1 概 述

軟弱路基系指淤泥、淤泥質(zhì)土、沖填土、雜填土及其他高壓縮性土等組成的路基，具有壓縮性高、透水性弱、抗剪強度低、觸變性、流變性和不均勻性等不良特性。修建在軟弱地基上的道路易發(fā)生較大的沉降。針對軟弱路基，常見的處理技術(shù)包括換填處理施工技術(shù)、強夯及強夯置換施工技術(shù)、碎石擠密樁技術(shù)、拋石擠淤施工技術(shù)等。筆者介紹的拋石擠淤施工技術(shù)適用于厚度不超過4 m且表層硬殼被挖除、具有觸變性的流塑狀飽和淤泥或淤泥質(zhì)土的處理。

2 拋石擠淤法的原理

拋石擠淤是對含水量高、孔隙比大、透水性弱、抗剪強度低的軟弱地基加入塊石等大直徑石材、利用碾壓機械進行振動碾壓，淤泥質(zhì)粘土由于受振動、擠壓、擾動等原因，土體原有的顆粒結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞，當(dāng)塊石被擠入后，土顆粒重新調(diào)整，孔隙水通過塊石間隙排出，孔隙壓力逐漸消散，使下臥層的淤泥質(zhì)粘土的性質(zhì)得到改善。通過塊石的置換擠密作用，使塊石充分擠填到軟弱地基中形成塊石地基層，提高了地基承載力，減少了沉降，塊石地基中的淤泥質(zhì)粘土結(jié)構(gòu)經(jīng)重新調(diào)整且因塊石本身具有良好的透水性而加速了地基固結(jié)，使淤泥質(zhì)粘土的結(jié)構(gòu)強度得到恢復(fù)及提高。

3 拋石擠淤法的施工

3.1 工程概況

某道路工程位于成都市天府新區(qū)，場地地形較復(fù)雜，部分路基段落建立在數(shù)個魚塘之上，大部分魚塘水深0.5～1.5 m，部分魚塘淤泥厚度據(jù)調(diào)查可達3.5 m?？紤]到淤泥分布范圍廣、換填成本高，故采用拋石擠淤法進行處理。

根據(jù)現(xiàn)場勘探情況，該處淤泥呈灰黑色，富含有機質(zhì)，土體為流塑狀，觸變性和流變性大。土工試驗結(jié)果顯示，其天然含水量為67.1%～79.2%，孔隙比為1.689%～1.956%，塑性指數(shù)IP為37.2～43.6，液性指數(shù)IL為0.44～0.63，平均粘聚力為4 kPa，平均壓縮模量為2.26 MPa，平均摩擦角為1.1，壓縮系數(shù)為1.18 MPa-1，有機質(zhì)含量為8.76%。

3.2 施工工藝

拋石擠淤施工工藝為：施工準(zhǔn)備→拋填塊石擠淤→整平→重型機械碾壓→檢測。

(1)施工準(zhǔn)備。

拋石前，將魚塘內(nèi)的積水抽排干凈，探明拋填深度。合理地修建施工臨時便道以到達施工部位。

做好塊石的備料工作：選用材質(zhì)新鮮、完整，硬度較高、強度可靠且不易風(fēng)化并符合設(shè)計要求的材料。塊石的大小隨淤泥的稠度而定。對于容易流動的淤泥，塊石可稍小些，但其最短邊不應(yīng)小于30 cm。

(2)拋石擠淤。

拋填施工時首先拋填較大的塊石，拋填深度必須達到淤泥底部。拋石應(yīng)向外逐步推進，以有效擠出池塘內(nèi)的淤泥。采用挖掘機械實施拋石操作。當(dāng)坡度陡于1∶10時，應(yīng)從高的一側(cè)向低的一側(cè)實施拋投片石，盡可能地使較多的片石在較低的一側(cè)填筑，盡量使拋填的第一層厚度較厚，當(dāng)片石完全壓入淤泥內(nèi)即可繼續(xù)實施拋投。當(dāng)壓路機在其上面進行工作時不再有下沉現(xiàn)象發(fā)生，此時即可將拋填停止。

(3)整 平。

卸下的塊石采用推土機整平至塊石間無明顯的高差。粒徑過大的塊石需解體，以保證碾壓密度；整平要均勻，對不平之處采用人工填鋪碎石找平。當(dāng)至設(shè)計標(biāo)高并在塊石頂面鋪完碎石層后，再使用推土機穩(wěn)壓、推平。

(4)碾 壓。

采用重型振動壓路機分層進行碾壓，碾壓時應(yīng)由外側(cè)路肩部位向路中依次進 行，輪 跡 重 疊0.4～0.5 m，以利碾壓密實。在碾壓施工時，應(yīng)進行一次靜壓，隨后應(yīng)采用低頻碾壓的方式，首先是兩次高振幅碾壓，隨后實施兩次低振幅碾壓，在該程序結(jié)束時，再進行一次靜壓操作。沉降觀測數(shù)據(jù)顯示，碾壓7遍后拋石擠淤最終的沉降量均控制在5 mm以內(nèi)，沉降趨于穩(wěn)定。

(5)檢 測。

拋石擠淤效果的檢測主要為承載力試驗與探挖檢測。

承載力主要采用K30承載板檢測，K30承載板能測量板下60～90 cm厚度土的密度狀況，所測得數(shù)據(jù)能準(zhǔn)確地反映填料的壓實質(zhì)量，承載板直徑為30 cm，有效截面面積為706.86 cm2。根據(jù)本工程實際情況，取K0+720及K0+770兩處點位做承載力試驗。根據(jù)實測的回彈變形并經(jīng)計算和分析得知實測承載力均大于200 kPa，滿足設(shè)計要求的承載力。

本段檢驗拋石擠淤是否落底采用挖掘機挖探法進行檢測。根據(jù)探摸結(jié)果，可以看出此段軟弱路基拋石擠淤的深度為2.9～3.4 m不等，分布均勻，落底效果良好，承載力高，無下臥軟土層，骨料間膠結(jié)性能較好，中下段局部有淤泥薄層。

3.3 施工后的沉降分析

根據(jù)所編制的工程施工測量方案及確定的觀測周期，首次觀測應(yīng)在觀測點安裝穩(wěn)固后進行。首次觀測的沉降觀測點高程值是以后各次觀測用以比較的基礎(chǔ)，其精度要求非常高。該工程施測時采用N2級精密水準(zhǔn)儀，每個觀測點的首次高程應(yīng)在同期觀測兩次后取其平均值決定。

拋填完成后，對臨時觀測樁進行拋填體沉降觀測，觀測結(jié)果顯示：拋石在碾壓完成后隨時間的推移仍存在一個沉降期，總沉降量約為16 mm，在第5 d后沉降趨于穩(wěn)定。

3.4 效果評價

該道路工程已于2016年8月竣工并投入使用，歷時近一年，該段道路運行良好，路面及路基均未發(fā)現(xiàn)明顯的沉降和變形等現(xiàn)象。該項目采用拋石擠淤法處理路基效果顯著，有效地提高了地基承載力，消除了不均勻沉降隱患，且隨時間推移，孔隙水壓將逐漸消散，將進一步提高其下臥層承載力。

4 結(jié) 語

拋石擠淤法使天然軟弱地基得到了補強加固，提高了地基強度，保證了地基的穩(wěn)定性；降低了地基的壓縮性，減少了地基的沉降和不均勻沉陷；改善了軟弱地基條件，消除了地基土的振動液化，消除了濕陷性土的濕陷性、膨脹性土的膨脹性等各種不良特性。在此基礎(chǔ)上，將其廣泛推廣應(yīng)用于類似軟弱地基工程，對于充分、有效、科學(xué)、合理地開發(fā)軟弱地基具有較大的實用意義。