拋石擠淤結(jié)合強(qiáng)夯法在引堤工程中的應(yīng)用

尹金星 周龍旭

摘 要：拋石擠淤是防波堤、護(hù)岸、圍堤等港口工程中較為常用的一種軟基處理方法，但其工后沉降較大，沉降周期較長(zhǎng)。對(duì)于工后沉降有較高要求的工程需要對(duì)拋石擠淤進(jìn)行二次處理。本文以某電廠的引堤工程為例，詳細(xì)闡述了拋石擠淤結(jié)合強(qiáng)夯的施工工藝、質(zhì)量控制，檢測(cè)方法，并通過對(duì)強(qiáng)夯處理區(qū)域與未進(jìn)行強(qiáng)夯處理區(qū)域工后沉降的對(duì)比分析，論證了拋石擠淤結(jié)合強(qiáng)夯能有效減小工后沉降，滿足對(duì)工后沉降要求較高的地基處理。為類似工程提供參考。

關(guān)鍵詞：拋石擠淤 強(qiáng)夯 工后沉降 軟基處理 引堤

對(duì)強(qiáng)度低、壓縮性大，滲透性小，地基承載力低的軟土進(jìn)行處理，使其滿足工程要求是沿海工程建設(shè)中的一個(gè)重要課題。拋石擠淤通過拋填塊石填料，依靠填筑塊石體的自重，將淤泥擠出基底范圍，達(dá)到強(qiáng)制置換飽和軟土，以提高地基承載力的目的。該方法具有施工工藝簡(jiǎn)單，工效快等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于防波堤、護(hù)岸、圍堤等堤防工程中。但該方法沉降穩(wěn)定周期長(zhǎng)、工后沉降較大，存在擠淤塊石落底不好，擠淤效果不充分等風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)拋石擠淤處理后的區(qū)域進(jìn)行強(qiáng)夯，可以擠密填石的同時(shí)進(jìn)一步擠淤，加速沉降，有效降低工后沉降。

1.工程及地質(zhì)概況

某煤碼頭引堤工程長(zhǎng)2268 m，拋石斜坡堤結(jié)構(gòu)，引堤頂高程 +2.0m，堤頂凈寬8.9m。頂部?jī)蓚?cè)現(xiàn)澆擋浪墻，北側(cè)擋浪墻頂高程為 3.5m，南側(cè)擋浪墻頂高程為 3.0m。引堤面設(shè)置有路面結(jié)構(gòu)和管帶式皮帶機(jī)基礎(chǔ)。沿堤原泥面高程0～-5.5 m，軟土層厚5～11 m。經(jīng)鉆孔揭示，主要土層性質(zhì)如下：

① 淤泥：灰色，飽和，很軟，滑膩，稍具嗅味，混較多細(xì)砂及貝殼碎片，局部為淤泥混砂。

② 淤泥質(zhì)土：灰色，飽和，軟，滑膩，稍具嗅味，混較多細(xì)砂及貝殼碎片，局部含較多腐木，局部混粗砂。

③ 有機(jī)質(zhì)土：灰黑色，棕紅色，飽和，具臭味，含較多腐木。

④ 粉土～粉質(zhì)粘土：灰色，灰褐色，青灰色，飽和，中等～硬，粘性一般，切面稍光滑，混較多細(xì)砂。

⑤ 細(xì)砂：灰色，飽和，松散～稍密，級(jí)配差，以中細(xì)砂為主，混較多淤泥及貝殼碎片。

2.工程設(shè)計(jì)方案

水運(yùn)工程引堤工程常用的地基處理方案有：拋石擠淤，水泥攪拌樁，插排水板堆載，碎石樁及砂樁。經(jīng)驗(yàn)算，上述方案均能滿足引堤使用要求，但是從引堤結(jié)構(gòu)的后期沉降、造價(jià)及施工方面綜合比較分析，開挖擠淤方案具有使用船機(jī)設(shè)備少、施工速度塊、后期沉降量下、工程造價(jià)低等特點(diǎn)，且項(xiàng)目附近就有石料廠，石料供應(yīng)充足。綜合考慮，選擇拋石擠淤方案。

按照目前工程實(shí)際應(yīng)用實(shí)例，拋石擠淤工藝用于淤泥或流泥小于 5 m的地基，能取得較好的處理效果。故為了保證擠淤效果，在拋石擠淤施工前先進(jìn)行開挖，只留下3-4 米厚淤泥。而為了加速拋石沉降落地，降低差異沉降及工后沉降，拋石擠淤泥后再進(jìn)行強(qiáng)夯。

3.工程施工

3.1 拋石擠淤

（1）本項(xiàng)目中淤泥厚度約7-12 m因此在拋石擠淤前，先進(jìn)行部分清淤。清淤采用8m3抓斗挖泥船配合2000m3泥駁進(jìn)行，清淤船先從外側(cè)水深較深地方，初步打通施工船舶通道至引堤堤根后，從岸側(cè)向海側(cè)方向開挖至設(shè)計(jì)斷面。

（2）清淤設(shè)計(jì)斷面形成，驗(yàn)收合格后，立即組織拋石擠淤施工。拋石擠淤施工采取路上推填施工工藝，擠淤塊石和堤心石一并推填?？紤]后期理坡行程設(shè)計(jì)斷面需要，推填斷面比設(shè)計(jì)斷面兩側(cè)各拓寬2 m。

（3）堤心石推填過程中密切監(jiān)測(cè)引堤兩側(cè)及施工前沿淤泥包，當(dāng)拋石擠淤到一定程度，凸起淤泥包較大時(shí)，需進(jìn)行淤泥包清理，淤泥包清除采用水上挖機(jī)配合抓斗挖泥船進(jìn)行。

3.2 強(qiáng)夯

（1）大規(guī)模強(qiáng)夯施工前，先進(jìn)行試夯實(shí)驗(yàn)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件，選擇三塊長(zhǎng)度50m 的有代表性的區(qū)域里程K0+1000、K1+450、K1+500（依據(jù)堤心石深度 6m、12m、12m 劃分）分別選用 3000 kJ、3000 kJ、4000 kJ 的夯擊能進(jìn)行試夯。強(qiáng)夯完后，通過平板載荷對(duì)處理效果檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果表明夯擊能 3000 kJ即能滿足處理后地基承載力不小于200 kN的設(shè)計(jì)要求，確定整個(gè)引堤采取3000kJ夯擊能。

（2）為了充分利用運(yùn)輸自卸車對(duì)拋石體的碾壓震動(dòng)密實(shí)作用，強(qiáng)夯施工時(shí)間在滿足整體工期要求的前提下，盡量后延，本次引堤工程的強(qiáng)夯在整個(gè)引堤拋石斷面形成后再進(jìn)行作業(yè)。

（3）強(qiáng)夯施工首先用能級(jí)3000 kJ能量的主夯兩遍，再用夯擊能1000 kJ 普夯一遍，主夯點(diǎn)的間距均為5.6 m。普夯每點(diǎn)三擊，夯印搭接1/4。因?yàn)槭菍?duì)拋石擠淤塊石進(jìn)行強(qiáng)夯，孔隙水壓力消散很快，因此施工時(shí)不考慮間隙時(shí)間。夯點(diǎn)平面布置見圖二。

3.3 質(zhì)量控制

（1）拋石擠淤前對(duì)清淤斷面進(jìn)行檢查驗(yàn)收，確保清淤斷面達(dá)到設(shè)計(jì)要求，確保擠淤深度不超過設(shè)計(jì)要求。拋石擠淤施工過程中，對(duì)清淤基槽回淤及擠淤泥包進(jìn)行監(jiān)測(cè)?；赜倭窟^大，或者淤泥起包明顯時(shí)，及時(shí)安排清除。

（2）塊石的規(guī)格及級(jí)配應(yīng)予以嚴(yán)格控制，特別是擠淤塊石，適當(dāng)安排大規(guī)格的塊石，提升擠淤效果。

（3）強(qiáng)夯施工應(yīng)嚴(yán)格按照試夯確定的強(qiáng)夯工藝參數(shù)實(shí)施，夯坑回填塊石應(yīng)采用級(jí)配好、質(zhì)量?jī)?yōu)，單軸抗壓強(qiáng)度大于50 Mpa。通過錄制強(qiáng)夯施工過程視頻，安排專門管理人員現(xiàn)場(chǎng)旁站的方式，加強(qiáng)強(qiáng)夯施工的過程控制，避免由于現(xiàn)場(chǎng)施工人員的懈怠出現(xiàn)的漏夯，少夯現(xiàn)象。

4.效果檢測(cè)

結(jié)合項(xiàng)目需要及設(shè)計(jì)要求，在施工完成后，選用鉆孔揭露及載荷板檢測(cè)兩種方法對(duì)處理效果進(jìn)行了檢測(cè)

4.1 鉆孔

采用XY-1型鉆機(jī)全孔取芯法鉆探，總共設(shè)置10 個(gè)檢測(cè)點(diǎn)。檢測(cè)點(diǎn)按照不大于500 m 間隔設(shè)置。鉆孔揭示拋填塊石厚度、混合層厚度并深入下臥層（粘土層、砂層）不少于2 m。鉆孔檢測(cè)結(jié)果顯示，塊石落地情況非常好，擠淤效果良好。鉆孔揭露檢測(cè)結(jié)果如表2。

4.2 平板載荷實(shí)驗(yàn)

強(qiáng)夯完成后，采用平板載荷實(shí)驗(yàn)對(duì)強(qiáng)夯處理后的地基承載力進(jìn)行檢測(cè)。本次平板載荷實(shí)驗(yàn)采用方形剛性邊長(zhǎng)1.5 m的正方形承壓板，承壓板面積2.25 ㎡。檢驗(yàn)點(diǎn)選擇在有代表性和地基土質(zhì)條件較差的地段，共設(shè)置五個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，每400m 布置1個(gè)載荷板試驗(yàn)點(diǎn)，拋石擠淤地基再經(jīng)強(qiáng)夯處理后引堤的容許承載力不小于200kPa。檢測(cè)結(jié)果顯示各檢測(cè)點(diǎn)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

4.3 沉降位移監(jiān)測(cè)

引堤施工過程中每隔布置臨時(shí)沉降觀測(cè)點(diǎn)，及時(shí)對(duì)引堤進(jìn)行沉降觀測(cè)。根據(jù)引堤夯前90-180天觀測(cè)，最大沉降569mm， 最小沉降51mm，平均沉降277mm。夯后在上部結(jié)構(gòu)胸墻上每隔50m 設(shè)置永久沉降檢測(cè)點(diǎn)。一年以來，上部澆筑后永久觀測(cè)數(shù)據(jù)顯示，最大沉降67mm，最小沉降5 mm，平均沉降 18 mm，沉降基本在結(jié)構(gòu)施工完成90～120 天內(nèi)即已趨于穩(wěn)定。

引堤與引橋銜接部位，因拋石引堤與引橋樁基銜接，不能進(jìn)行強(qiáng)夯施工，而采取全清淤換填。與部分清淤拋石擠淤結(jié)合強(qiáng)夯區(qū)域工后沉降對(duì)比發(fā)現(xiàn)，拋石擠淤結(jié)合強(qiáng)夯區(qū)域工后沉降相對(duì)于換填區(qū)域非常小，且沉降趨穩(wěn)周期也大大縮減。

5.結(jié)論

拋石擠淤結(jié)合強(qiáng)夯法在本項(xiàng)目引堤工程中的應(yīng)用表明，對(duì)擠淤拋石進(jìn)行強(qiáng)夯，能加速塊石落地，進(jìn)一步擠淤，有效降低淤泥殘留。同時(shí)強(qiáng)夯的動(dòng)力特性還能對(duì)拋石進(jìn)一步密實(shí)，加速拋石的沉降，有效降低差異沉降及工后沉降。拋石擠淤結(jié)合強(qiáng)夯法具有施工設(shè)備和施工工藝簡(jiǎn)單、加固效果好，成本較低等優(yōu)點(diǎn)。在石料充足供應(yīng)地區(qū)，可以優(yōu)先考慮。

目前，相關(guān)規(guī)范對(duì)強(qiáng)夯夯擊能的規(guī)定只有單純強(qiáng)夯處理的條文，而對(duì)拋石擠淤進(jìn)行強(qiáng)夯的主要目的是加速塊石落地，降低工后沉降，與一般的強(qiáng)夯法有所不同。后續(xù)可以對(duì)拋石擠淤夯擊能的確定進(jìn)一步研究。

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