拋石擠淤在軟土地基處理中的應(yīng)用

張星星

摘? 要：拋石擠淤是處理軟土地基常用方法之一，文章講述了拋石擠淤的施工原理，并結(jié)合武安市某公路，闡述了其施工流程、方法及質(zhì)量控制。最后通過有限元分析，驗(yàn)證了其顯著的加固效果。

關(guān)鍵詞：拋石擠淤;軟土地基;施工方法;有限元

中圖分類號(hào)：TU472? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2019）09-0182-02

Abstract： Riprap silting is one of the common methods to deal with soft soil foundation. This paper describes the construction principle of riprap silting， and expounds its construction process， method and quality control in combination with a highway in Wu'an City. Finally， the remarkable reinforcement effect is verified by finite element analysis.

Keywords： riprap silting; soft soil foundation; construction method; finite element method

1 概述

隨著道路建設(shè)規(guī)模逐步擴(kuò)大，在建設(shè)期間公路常常會(huì)跨越軟土地區(qū)。對(duì)于長(zhǎng)期存在大量積水無法排除且大型施工機(jī)械無法進(jìn)入的區(qū)域，拋石擠淤法是處理軟土地基的最佳選擇。其加固機(jī)制是通過對(duì)軟土地基拋填片石，將淤泥質(zhì)土擠出路基范圍，從而提高地基承載力，具有施工工藝簡(jiǎn)單快捷、施工成本較為低廉、施工工期短等優(yōu)點(diǎn)[1]。

2 拋石擠淤原理

拋石擠淤是指將一些材質(zhì)比較堅(jiān)硬且其外觀和力學(xué)性能滿足施工設(shè)計(jì)要求的片石，通過利用機(jī)械設(shè)備將其從一定高度將片石拋投在含有淤泥的軟土地基中，在拋投片石的過程中，遵循能量守恒原則，片石的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，使其有較大的沖擊力將淤泥質(zhì)土排擠出，從而形成以片石為承重的結(jié)構(gòu)層，并且殘余的淤泥很好的將片石粘結(jié)在一起，兩者相輔相成，進(jìn)一步增加地基的承載力。在進(jìn)行拋石擠淤施工中，采用分層拋填并碾壓，在機(jī)械設(shè)備的振動(dòng)作用下，迫使淤泥質(zhì)土的結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，同時(shí)結(jié)合拋填的片石進(jìn)行重新排列組合，形成新的結(jié)構(gòu)層，并且淤泥中的水利用片石間的縫隙排出，加快地基固結(jié)，提高地基的整體穩(wěn)定性。

3 工程案例

武安市某公路建設(shè)途經(jīng)廢舊的魚塘，施工區(qū)域內(nèi)需要大量清淤工作，淤泥平均厚度在4米左右，并且附近豐富的石材，便于材料的運(yùn)輸，綜合因素分析，通過拋石擠淤進(jìn)行軟土地基的加固。

3.1 施工流程

施工前準(zhǔn)備→測(cè)量放線→拋填片石→機(jī)械碾壓→填筑

3.2 施工斷面示意圖（如圖1）

3.3 施工方法

3.3.1 施工前準(zhǔn)備

在施工準(zhǔn)備期間要完成“三通一平”工作，在施工場(chǎng)地內(nèi)修建一條能夠滿足承載運(yùn)輸車輛的道路，并有專人負(fù)責(zé)指揮;材料進(jìn)場(chǎng)時(shí)要進(jìn)行檢驗(yàn)，其外觀尺寸在300mm以上，強(qiáng)度等其他因素滿足設(shè)計(jì)要求。

3.3.2 測(cè)量放線

利用測(cè)量工具，并按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行放線工作，根據(jù)給定的基準(zhǔn)點(diǎn)，確定路基的邊線和中線。

3.3.3 拋填片石

在進(jìn)行機(jī)械拋填片石的施工過程中，應(yīng)遵循先拋填中線，然后逐漸向兩側(cè)對(duì)稱展開拋填的原則，當(dāng)橫向坡度陡于1：10的情況時(shí)，拋填順序應(yīng)該從低處逐漸向高處拋填，這樣那有利于淤泥從路基的兩側(cè)擠出路基的范圍內(nèi)，當(dāng)拋填的片石高于池內(nèi)淤泥40cm時(shí)，用顆粒較小的石子或者細(xì)骨料填充片石之間的縫隙進(jìn)行初步找平工作，然后將25t振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，碾壓完成后，在進(jìn)行分層鋪設(shè)，將片石運(yùn)輸?shù)降缆返闹芯€位置，用推土機(jī)逐步推向兩側(cè)，保證每層鋪設(shè)的虛鋪厚度在設(shè)計(jì)要求的范圍內(nèi)，然后進(jìn)行一系列的碾壓壓實(shí)工作，將細(xì)骨料填充片石的縫隙，這樣循環(huán)的鋪設(shè)、碾壓、填充直到拋填到設(shè)計(jì)標(biāo)高，使用刮平機(jī)或推土機(jī)進(jìn)行整平工作[2]。

3.3.4 施工質(zhì)量控制

（1）嚴(yán)格檢驗(yàn)材料的規(guī)格、外觀、強(qiáng)度等，以及填筑時(shí)每層填筑厚度是否滿足設(shè)計(jì)要求。

（2）控制壓路機(jī)的速度，保證在碾壓路面時(shí)不出現(xiàn)明顯的輪胎印跡，并檢測(cè)路基的沉降量[3]。

（3）對(duì)于施工效果不理想的區(qū)域，應(yīng)及時(shí)處理，保證其質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求。

4 有限元分析

4.1 模型建立

武安市某道路建設(shè)，路基寬24m，邊坡坡度為1：1.5，路基高為4米，使用分層填筑并碾壓，每層填筑高度為1m?；诼坊膶?duì)稱性，建立模型時(shí)取路基一側(cè)進(jìn)行模擬，為盡可能消除邊界對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響，地基寬度取30米，深度10米[4]。

4.2 應(yīng)力-應(yīng)變分析

通過有限元分別模擬未作地基處理和拋石擠淤處理后的地基，并在豎向位移、水平位移以及超靜孔壓力三方面進(jìn)行對(duì)比分析。模擬效果圖如下：

從效果圖可知：未做地基處理時(shí)，最大豎向位移為169.97mm，最大水平位移為131.94mm，最大超靜孔壓力為7569.68N/m2;拋石擠淤處理過的地基，最大豎向位移為55.68mm，最大水平位移為77.76mm，最大超靜孔壓力為475.84N/m2，豎向位移、水平位移、最大超靜孔壓力分別減少了114.29mm、54.18mm、93.84N/m2。結(jié)果表明，拋石擠淤對(duì)軟土地基的加固效果顯著，減小了地基的沉降量、水平位移以及空隙壓力等，提高了地基的承載力，加快地基固結(jié)，增強(qiáng)了地基的整體穩(wěn)定性。

5 結(jié)束語

（1）拋石擠淤施工工藝簡(jiǎn)單，具有工期短、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。

（2）拋石擠淤過程要遵循“先中線后邊線，下大上下”的原則，片石的拋填深度要滿足設(shè)計(jì)要求。

（3）通過有限元分析，拋石擠淤減小地基沉降、水平位移、空隙壓力等，對(duì)地基加固效果顯著。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳旭，魏入波.拋石擠淤工藝的應(yīng)用[J].水運(yùn)工程，2009（8）：155-159.

[2]任永明，王春彩.淺談拋石擠淤施工方法在軟土路基中的應(yīng)用[J].路橋科技，2017（8）.

[3]余勇強(qiáng)，周建海.拋石擠淤技術(shù)在公路軟基處理中的應(yīng)用[J].交通世界，2017（9）：58-59.

[4]朱彥鵬，陳琰嬌.拋石擠淤加固公路軟基機(jī)理研究[J].建筑科學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2016，6（4）：17-24.