拋石擠淤結(jié)合強(qiáng)夯法在公路軟基處理中的應(yīng)用

(三門(mén)峽市國(guó)道三一零南移項(xiàng)目建設(shè)管理有限公司，河南 三門(mén)峽 472000)

0 引言

當(dāng)前，我國(guó)公路建設(shè)事業(yè)正處于高速發(fā)展的階段，在公路修建過(guò)程中，不可避免地會(huì)遇到各種不良地質(zhì)，尤其是軟土地基。如何經(jīng)濟(jì)、合理地處理軟土地基是公路建設(shè)施工中亟待解決的難題。拋石擠淤法是常見(jiàn)的一種有效的軟基處理方法，但其工后沉降較大，且沉降周期長(zhǎng)。對(duì)于工后沉降要求較高的公路項(xiàng)目而言，需要進(jìn)行二次處理。強(qiáng)夯法在處理軟土地基方面具有很多優(yōu)勢(shì)，適用性廣、施工便捷、成本低，可有效提高地基承載力，減少地基沉降變形。本文根據(jù)工程實(shí)際和地質(zhì)條件，決定采用拋石擠淤結(jié)合強(qiáng)夯法用于公路軟基處理。

1 工程概況

某公路工程全長(zhǎng)35.7 km，其中一段路基穿越水稻田，地表土層為淤泥層，3～5.98 m厚，淤泥土下層為黏土層。在本路段16 m為路基最高填方高度。據(jù)地質(zhì)勘查報(bào)告顯示，淤泥層厚度為0～5.98 m，孔隙比為1.59，天然含水率為66.4%，黏聚力為9 kPa，天然濕密度為1.58 g/cm3。

2 軟基處理方案選擇

按照工程地質(zhì)條件，本工程存在較厚淤泥層及黏土層，針對(duì)這種地質(zhì)情況，一般可采用強(qiáng)夯置換、水泥攪拌樁、拋石擠淤、爆破擠淤等方法，各處理法的工作原理及特點(diǎn)具體如下。

2.1 強(qiáng)夯置換法

相比強(qiáng)夯法，強(qiáng)夯置換法的加固機(jī)理略有不同，是指通過(guò)重錘高落差產(chǎn)生的高沖擊能強(qiáng)力向地基內(nèi)擠入性能良好的材料，如碎石、礦渣、片石等，從而在地基內(nèi)構(gòu)成大量粒料墩，墩和墩之間的土體可共同構(gòu)成復(fù)合地基，減少沉降量，提升地基承載力。在整個(gè)強(qiáng)夯置換環(huán)節(jié)，土體結(jié)構(gòu)將會(huì)被破壞，地基土體產(chǎn)生超孔隙水壓力，伴隨時(shí)間的延長(zhǎng)，土體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度將逐漸恢復(fù)。其主要作用是用于提高軟基承載力，加快淤泥層沉降固結(jié)。其特點(diǎn)為加固效果好、操作簡(jiǎn)單、成本低等，適用于10 m內(nèi)淤泥層處理。

2.2 拋石擠淤法

拋石擠淤法是指將一定數(shù)量的片石拋投到路基底部，通過(guò)片石將淤泥從路基基底擠出，從而提升地基強(qiáng)度，降低土層壓縮系數(shù)。本處理方法具有施工簡(jiǎn)單、成本低、施工周期短等優(yōu)勢(shì)，一般可在較薄淤泥厚度的地基內(nèi)使用，擠淤深度不超過(guò)3 m。

2.3 爆破擠淤法

爆破擠淤法是指通過(guò)炸藥的作用，采用石料置換淤泥的一種軟基處置方式，經(jīng)爆破可產(chǎn)生空腔，依靠自重石料可源源不斷地向路基底部軟土層投入，最終落至硬土層，構(gòu)成大比例石料的混合體。相比上述兩種方法，爆破擠淤法軟基處理深度較深，可達(dá)到10～20 m之間，且不存在挖泥、棄土等情況。

2.4 水泥攪拌樁

水泥攪拌樁是指利用深層攪拌設(shè)備，均勻攪拌水泥漿和軟土，最終形成一種強(qiáng)度高、滲透性低的水泥加固土。通過(guò)這種加固處理方式，可有效增強(qiáng)地基土的強(qiáng)度。目前，在淤泥、淤泥質(zhì)土、粉土及黏性土地基應(yīng)用較廣，整個(gè)施工過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，具有較快施工速度，在軟基施工中處置深度可達(dá)到25 m。

綜上所述，結(jié)合地質(zhì)條件和工程特點(diǎn)，基于經(jīng)濟(jì)性原則，最終選擇拋石擠淤結(jié)合強(qiáng)夯法進(jìn)行本路段軟基處理。

3 拋石擠淤結(jié)合強(qiáng)夯法施工技術(shù)要點(diǎn)

結(jié)合工程實(shí)際情況，決定采用拋石擠淤+強(qiáng)夯法來(lái)處理軟土地基問(wèn)題，為保證施工質(zhì)量，必須確定置換材料、夯點(diǎn)布置、夯擊參數(shù)，并在此基礎(chǔ)上，規(guī)范施工流程，提高施工技術(shù)水平。

3.1 置換材料

在選擇材料時(shí)，可采用抗剪能力強(qiáng)的塊石、碎石，或礫石、粗砂。為提升地基承載力，避免地基沉降變形。填充材料最大粒徑可控制在夯錘底面積直徑的20%以內(nèi)，最大顆粒含量不得超過(guò)30%。此外，還要合理控制材料的含泥量，規(guī)定不得高于10%。

3.2 夯點(diǎn)布置

夯點(diǎn)布設(shè)通常以等邊三角形為主，夯點(diǎn)間距為夯錘底面直徑的2～3倍，本工程以3.5 m為夯點(diǎn)間距。夯錘直徑為1.5 m，單擊夯擊能為2 000 kN·m。拋石擠淤結(jié)合強(qiáng)夯法的單擊夯擊能應(yīng)高一些，為3 000 kN·m。塊石為施工墊層材料，待施工結(jié)束后，可將一層碎石墊層鋪設(shè)于砂墊層之上，厚度為50 m，要求第一層鋪設(shè)厚度30 cm，隨后鋪設(shè)一層土工格柵，隨后在其上鋪設(shè)一層碎石墊層，厚度為20 cm。

3.3 夯擊參數(shù)

本工程夯擊施工主要包括2大步驟，點(diǎn)夯、滿夯，點(diǎn)夯施工中，夯錘直徑為1.5 m，單點(diǎn)夯擊能為(200×15) kN·m，夯擊次數(shù)為15擊。滿夯施工中，夯錘直徑為1.5 m，單點(diǎn)夯擊能為(200×4) kN·m，夯錘重量為200 kN，夯印搭接面積在夯錘底面積的1/3以上。

3.4 施工流程

1)由于施工場(chǎng)地限制，拋填石應(yīng)由便道逐漸向外擠淤回填，分兩次向施工作業(yè)面搬運(yùn)材料及整平。選取履帶式挖掘機(jī)向外鋪填，并做好標(biāo)高控制。

2)待拋石高于達(dá)到指定標(biāo)高后，可回填一層碎石層，用于拋石后縫隙回填和整平，同時(shí)還可以進(jìn)一步提高拋石擠淤后的密實(shí)度。

3)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，在指定位置標(biāo)注夯點(diǎn)位置，并測(cè)量高程。按等邊三角形進(jìn)行夯點(diǎn)布設(shè)，施工機(jī)械就位。點(diǎn)夯施工，夯擊次數(shù)為15擊，夯擊施工過(guò)程中，要一擊一擊地做好夯坑深度記錄。在夯擊時(shí)，若出現(xiàn)夯坑深度過(guò)深導(dǎo)致起錘難度大，必須及時(shí)暫停夯擊，將填料回填到夯坑內(nèi)，直到和夯坑頂面高度一致，此時(shí)同樣要做好填料用量的記錄。此外，夯擊時(shí)常常會(huì)遇到周?chē)浲帘粩D出的情況，為保證施工順利進(jìn)行，需要及時(shí)清理淤泥，或?qū)⒁粚铀槭瘔|層鋪筑于夯點(diǎn)周?chē)S后繼續(xù)進(jìn)行施工。在本工程夯擊施工中，可按照隔打跳打的原則，從內(nèi)到外進(jìn)行夯擊施工，防止相鄰夯點(diǎn)相互影響。

4)待點(diǎn)夯施工完成后，可按照單點(diǎn)夯擊能(200×4) kN·m進(jìn)行滿夯，夯實(shí)場(chǎng)地表層松土后，測(cè)量場(chǎng)地高程。

5)完成所有夯擊施工后，可在其上鋪筑一層墊層，并一層一層碾壓密實(shí)，墊層厚度一般控制在500 mm以上。

4 結(jié)語(yǔ)

目前，在濕陷性黃土、砂土、黏性土、雜填土等軟基處理中往往采用強(qiáng)夯法，但在高飽和黏性土，尤其是淤泥或淤泥質(zhì)土處理中，若直接選擇強(qiáng)夯法處置效果一般，甚至很難滿足施工要求。此外，拋石擠淤法在軟基處理后，沉降較大且沉降周期長(zhǎng)。對(duì)于一些工后沉降要求高的工程而言，需要進(jìn)行二次處理。將兩者結(jié)合使用，可有效解決上述難題。拋石擠淤結(jié)合強(qiáng)夯法是指先通過(guò)碎石、塊石等材料進(jìn)行填拋擠淤，將淤泥擠出，形成一個(gè)填石硬殼層，隨后通過(guò)強(qiáng)夯法的動(dòng)力作用，在填石上進(jìn)一步擠淤，增加密實(shí)度，從而起到提高地基承載力的目的。在公路軟土地基處理中，采用這種處置方法，可有效滿足施工要求。