拋石擠淤及土加石換填施工的質(zhì)量控制

張 山，王自民，崔積家

（1.南水北調(diào)東線山東干線有限責(zé)任公司，山東 濟(jì)南 250109；2.山東省工程咨詢?cè)?，山東 濟(jì)南 250013）

南水北調(diào)濟(jì)南市區(qū)段濟(jì)洛路～洪家園橋輸水暗涵項(xiàng)目輸水暗涵縱向比降為1∶8500，工程等別為Ⅰ等，輸水暗涵建筑物級(jí)別為1 級(jí)。地表以下土質(zhì)主要有雜填土、黏土、淤泥質(zhì)黏土、砂壤土、黏土夾礓石、局部分布淤泥，為不均勻地基。上部雜填土以磚石碎塊為主，厚度約為2.0～3.0 m，下層為黏性土、淤泥質(zhì)黏土，地下水位高程在20.0 m左右。2009 年，受施工條件、小清河綜合治理工程項(xiàng)目先期實(shí)施等因素的影響，工程進(jìn)展嚴(yán)重滯后。為了保證工程順利完工，對(duì)16+952 至17+675 段存有厚度約0.9～1.3 m 左右淤泥質(zhì)黏土層部分進(jìn)行地基處理，設(shè)計(jì)由水泥攪拌樁變更為拋石擠淤和換填土石。樁號(hào)17+082～17+112 段共30 m 采用土夾石墊層換填處理；16+978～17+067、17+112～17+247、17+362～17+545 段共 407 m采用拋石擠淤結(jié)合換填墊層的方案進(jìn)行地基處理?；緟?shù)為：拋石擠淤厚度不小于60 cm；換填墊層厚度1.2 m，換填材料采用壤土或砂壤土以及石硝和碎石，壓實(shí)度不低于0.94。拋石擠淤及換填墊層寬度超出暗涵邊0.5 m，換填墊層上部設(shè)15 cm 厚碎石（1～3 cm）墊層及 10 cm 厚素混凝土墊層；土加石中碎石摻量為重量比的30%，土加石換填分層壓實(shí)，換填墊層壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)按0.94～0.97 進(jìn)行控制，取壓實(shí)度大于0.94。換填材料土加石試驗(yàn)室擊實(shí)試驗(yàn)最大干密度為1.81 g/cm3，其最優(yōu)含水率為15.9%，因此現(xiàn)場(chǎng)干密度控制≥1.70 g/cm3，地基處理后承載力設(shè)計(jì)值為130 kPa。

1 拋石擠淤施工過程控制

1.1 拋石擠淤施工準(zhǔn)備

首先清除現(xiàn)場(chǎng)地面及地下障礙物品、平整施工現(xiàn)場(chǎng)、設(shè)置測(cè)量控制點(diǎn)等。其次在基礎(chǔ)開挖前，先根據(jù)圖紙和施工控制網(wǎng)放出暗涵軸線與開挖邊線，經(jīng)校核無誤后，再進(jìn)行下步施工開挖。第三，根據(jù)實(shí)際情況對(duì)不同地方按要求進(jìn)行開挖，右側(cè)采取放坡開挖，左側(cè)采取垂直支護(hù)開挖。開挖底高程控制為暗涵底板底高程下1.45 m，換填墊層寬度超出暗涵邊0.5 m。

1.2 拋石及碾壓施工

1）拋第一層石塊及碾壓。采用人工與機(jī)械相結(jié)合的方式對(duì)塊石（粒徑30.0～40.0 cm）進(jìn)行攤鋪，石塊鋪設(shè)均勻，石塊之間留10 cm 左右的空隙；拋石完成后先采用挖掘機(jī)挖斗拍壓，確保石塊全部壓進(jìn)淤泥中，其厚度現(xiàn)場(chǎng)按30～40 cm 進(jìn)行控制。

2）拋第二層石塊及碾壓。第二層石塊鋪設(shè)仍按第一層鋪設(shè)方式進(jìn)行，石塊粒徑降低至20.0～30.0 cm，填鋪厚度按照30.0 cm 左右進(jìn)行控制。最后一遍碾壓沉降不超過1 cm。

1.3 拋石擠淤施工技術(shù)要求及措施

1.3.1 基坑開挖要求

1）開挖成型后的基坑邊坡坡度必須符合設(shè)計(jì)要求，不得外力擾動(dòng)。2）施工時(shí)經(jīng)常檢查水平標(biāo)高、平面位置、壓實(shí)度、排水系統(tǒng)、邊坡坡度等關(guān)鍵要素是否有改變。3）施工時(shí)不間斷觀測(cè)降水井水面高程，降水達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

1.3.2 拋石擠淤要求

1）對(duì)石料的要求：用于拋石的塊石要求石質(zhì)強(qiáng)度高，質(zhì)地堅(jiān)硬，不允許使用薄塊、條型、尖角等形狀的石塊。2）拋石深度：拋石的深度和寬度滿足設(shè)計(jì)要求。拋石后, 用小石塊填塞墊平并用重型碾壓機(jī)械分層壓實(shí),每層厚度30～50 cm。3）拋石施工注意事項(xiàng)：為保證填筑體能順利下沉到底,拋石前先剔除阻礙填筑體下沉的表面硬土層。拋石前若地下水位過高將地下水位降至適合拋石的高度。拋石基礎(chǔ)經(jīng)驗(yàn)收合格后方可進(jìn)行換填墊層施工。施工人員嚴(yán)格控制好施工質(zhì)量，拋石擠淤及換填效果以現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)驗(yàn)證，經(jīng)換填處理后的地基承載力要求不低于130 kPa。加強(qiáng)施工過程控制，隨時(shí)觀測(cè)沉降等，確保工程質(zhì)量。

2 土加石換填施工質(zhì)量控制

土加石換填施工應(yīng)根據(jù)碾壓試驗(yàn)和相關(guān)實(shí)驗(yàn)報(bào)告確定施工參數(shù)，設(shè)計(jì)要求分層水平鋪筑、平整場(chǎng)地、施工碾壓。拋石擠淤完成并經(jīng)聯(lián)合檢查驗(yàn)收后，即進(jìn)行上層土加石的回填碾壓及壓實(shí)度檢測(cè)。具體過程如下：拋石擠淤后，用晾曬后合格的土加石料進(jìn)行回填，含水率控制在15.9%左右，壓實(shí)度不低于0.94，用16 t 重型振動(dòng)碾分層壓實(shí), 層厚按照30.0 cm 控制。

2.1 施工準(zhǔn)備

按設(shè)計(jì)規(guī)范和監(jiān)理相關(guān)要求，完成建基面的清理、檢驗(yàn)等工作；按圖紙要求檢查斷面的開挖尺寸、高程和平整度等有關(guān)內(nèi)容，在開工前將實(shí)測(cè)后的平、剖面測(cè)量資料報(bào)送監(jiān)理；經(jīng)監(jiān)理審核合格后，開始下步工序。

2.2 工作面處理

在每層鋪筑前，對(duì)上層工作面進(jìn)行處理，并經(jīng)監(jiān)理驗(yàn)收合格后開始下步填筑工序。填筑面干燥時(shí)進(jìn)行灑水濕潤(rùn)，保證結(jié)合面滿足最優(yōu)含水率，然后由測(cè)量人員放出填筑邊輪廓線。

2.3 土石料運(yùn)輸及攤鋪

土石料采用自卸汽車運(yùn)土，進(jìn)占法攤鋪。分層摻和、攪拌、攤鋪施工，碎石粒徑為1.0～3.0 cm，碎石占全重的30%，粒徑小于2 mm 的石屑應(yīng)小于總重的40%，不含殘?bào)w、建筑、生活垃圾等雜質(zhì)、級(jí)配良好。土夾石換填每層均宜放線測(cè)量，保證攤鋪厚度、寬度滿足設(shè)計(jì)及施工要求。根據(jù)碾壓試驗(yàn)成果，攤鋪厚度擬定為25.0～30.0 cm，富余寬度擬定為50.0 cm。

2.4 土石料碾壓

根據(jù)碾壓實(shí)驗(yàn)結(jié)論，選用16 t 振動(dòng)碾，碾壓遍數(shù)為4 遍，由中間向兩邊展開，保證換填土體填筑壓實(shí)度大于等于設(shè)計(jì)要求。分段施工，段間設(shè)立標(biāo)桿，搭接寬度大于0.5 m，上、下層錯(cuò)開分段位置。

2.5 取樣檢驗(yàn)

在每一層土料鋪筑碾壓完成后，即進(jìn)行土料的干密度取樣檢驗(yàn)，取樣時(shí)嚴(yán)格按試驗(yàn)規(guī)程及規(guī)范規(guī)定的取樣程序和頻次進(jìn)行，土料的鋪土厚度、含水量等指標(biāo)作為重要抽查指標(biāo)進(jìn)行檢驗(yàn)。

2.6 土加石換填質(zhì)量檢查與驗(yàn)收

1）土加石回填前，會(huì)同監(jiān)理對(duì)原始地面測(cè)量剖面和回填剖面量測(cè)放樣結(jié)果進(jìn)行核查。并對(duì)回填周圍排水和保護(hù)設(shè)施進(jìn)行質(zhì)量檢查與驗(yàn)收。2）土加石回填過程中的質(zhì)量檢查。土加石回填從底層至上分層依次填筑，嚴(yán)禁一次成形或超厚。在回填范圍的上側(cè)不允許有雜物。注意的問題及對(duì)不利情況采取的措施：一是雨前及時(shí)壓實(shí)作業(yè)面。二是關(guān)注天氣變化，作好防雨保護(hù)；晴朗天快速壓實(shí)，保證填筑面平整含水量適中；雨后晾曬處理填筑面，含水量適中方可復(fù)工碾壓。三是作好處理后的碾壓基面保護(hù)，禁止降雨期間及雨后踐踏，不允許車輛、行人等通行。四是保護(hù)成型的邊坡。

2.7 成品保護(hù)

1）開挖時(shí)保護(hù)好測(cè)量控制定樁、軸線樁、水準(zhǔn)基樁。2）基坑四周設(shè)排水溝、集水井，基坑向外側(cè)有一定坡度，并及時(shí)將多余水排走。3）增強(qiáng)夜間施工照明設(shè)施，增設(shè)看管人員加強(qiáng)基坑看護(hù)。4）保護(hù)好深基坑開挖的支護(hù)結(jié)構(gòu)，經(jīng)論證后方可拆除。5）開挖開始前用深層降水井降低地下水，開挖過程中嚴(yán)禁基礎(chǔ)表面出現(xiàn)明水，一旦出現(xiàn)，利用周邊的盲溝及時(shí)排除。6）準(zhǔn)備充足的物資資料及設(shè)備，一旦出現(xiàn)破壞性天氣，能夠主動(dòng)有效控制不利因素，將可能形成的各項(xiàng)損失降到最低。

3 質(zhì)量評(píng)定要素及允許偏差

3.1 拋石擠淤單元質(zhì)量評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

評(píng)定項(xiàng)目分為基礎(chǔ)面開挖、拋石擠淤、換填土夾石三個(gè)工序，基礎(chǔ)面開挖工序檢查項(xiàng)目分為基面清理、地質(zhì)情況兩項(xiàng)；檢測(cè)項(xiàng)目分為基槽清理范圍、基底高程兩項(xiàng)。其中，基槽清理長(zhǎng)、寬允許偏差為不小于40.0 cm，基底開完高程允許偏差不小于5.0 cm；換填土夾石工序檢查項(xiàng)目包括：石屑質(zhì)量（粒徑小于2 mm 的部分不大于總重量的40%，粒徑級(jí)配應(yīng)該良好、不含植物腐殖質(zhì)、建筑、生活等雜質(zhì)垃圾）、碾壓作業(yè)（碾壓設(shè)備行走方向與軸線方向一致，搭接長(zhǎng)度、壓實(shí)度符合規(guī)范要求）、作業(yè)區(qū)搭接處理（分層錯(cuò)臺(tái)搭接大于1 m）。檢測(cè)項(xiàng)目包括：換填厚度、壓實(shí)指標(biāo)、△承載力三項(xiàng)，其中換填厚度允許偏差為不小于5 cm，其余兩項(xiàng)允許偏差均為大于設(shè)計(jì)值。

3.2 土夾石換填質(zhì)量評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

檢查項(xiàng)目分為土加石質(zhì)量（碎石占全重的30%）、碾壓作業(yè)程序（碾壓設(shè)備行走方向與軸線方向一致，搭接長(zhǎng)度、壓實(shí)度符合規(guī)范要求）、作業(yè)區(qū)搭接處理處理（分層錯(cuò)臺(tái)搭接大于1 m），其檢測(cè)項(xiàng)目分為：換填厚度、壓實(shí)指標(biāo)、承載力三項(xiàng)，其中換填厚度允許排查不小于2 cm，其余兩項(xiàng)均為不小于設(shè)計(jì)值。

4 拋石擠淤施工的工程量控制

拋石工程量的控制按三步進(jìn)行：一是測(cè)量須處理范圍內(nèi)原始橫斷面，并沿所布置的橫斷面方向用釬探等方法測(cè)量需處理的淤泥厚度，在測(cè)繪的橫斷面圖上套繪出拋石底面線，以備計(jì)算拋石工程量。二是拋填施工開始時(shí)，監(jiān)理及施工方人員共同統(tǒng)計(jì)實(shí)際拋入填料的數(shù)量，量測(cè)運(yùn)輸車的裝載體積，監(jiān)理、承包人和業(yè)主通過實(shí)驗(yàn)的方法共同商討確定換算系數(shù)。三是拋石施工結(jié)束后，測(cè)量回填后的頂面標(biāo)高橫斷面，結(jié)合拋石施工前的資料用平均斷面法計(jì)算拋填量，同時(shí)用抽查挖探坑量深法計(jì)算不同洞身段拋石工程量，并綜合分析考慮沉降量，確定合理的拋石工程量。按照上述方法本段施工前計(jì)算需處理淤泥體積8 849 m3，實(shí)際擠淤拋石9 322 m3，拋石擠淤比例為105%。

通過拋石擠淤及土夾石換填施工處理，該地段的承載力均達(dá)到130 kPa 以上，滿足了上部結(jié)構(gòu)施工的需要，且節(jié)省了工期和投資，效益十分明顯。