拋石擠淤法在山區高速公路中的應用

李劍波

隨著我國西部大開發建設的深入和公路建設的發展,山區高速公路建設也成為目前公路建設中的一個重點,它是基于山區環境載體下進行的,存在著對山區地質環境的改造,其中包括橋梁、隧道、高填深切邊坡及軟土路基等方面的處理。而軟土路基處理的方法有很多,如清除、淺層拌和、換填、拋石擠淤、爆破擠淤、CFG樁或碎石樁、矮橋穿越等方法。

現就衡陽—炎陵高速公路第9合同段K66+930～K67+040段軟土處理實例,談談拋石擠淤法在山區高速公路中的應用。

1 工程概況

衡陽—炎陵高速公路第9合同段K66+930～K67+040段軟土分布范圍見圖1,從地形上看,軟土地段主要分布在地勢較低的沖溝底部,沖溝上游為廟沖水庫,兩側為山坡,沖溝下游為鐵路路基。下游鐵路路基僅做了一個1-φ 1.25 m涵洞供沖溝排水。地質勘察揭露地層中,表層淤泥厚度介于1.03 m～3.40 m不等,下部分布有淤泥夾巨形漂石,其含量在20%左右,厚度介于1.50 m～2.50 m不等。

2 該段軟土的形成機制

該地段沖溝底部高程為119.40 m,地勢低洼,兩側山坡陡峭,匯水面積較大,沖溝為上游廟沖水庫的主要泄水通道,沖溝下游的鐵路路基高程為 127.50 m,高出沖溝近8.10 m,僅有一個1-φ 1.25 m涵洞進行排水,一定程度上鐵路路基對沖溝排水形成阻隔,沖溝形成積水區。在雨水作用下,兩側山坡表土、樹葉、雜草等匯集在沖溝底部,經過常年積水浸泡后形成淤泥,而山體上塊石、滾石滑落沖溝中,形成了底部的淤泥夾漂石層。

3 處治方案論證

K66+930～K67+040段路基分布在鐵路路基上部,填土高度在20 m左右(見圖2),屬于高路堤,該段軟土路基的處理受控因素主要為:鐵路路基的變形、淤泥中夾有巨形漂石。通過對清淤換填法、碎石樁法、拋片石擠淤法等的論證,最后采用拋片石擠淤法進行處理。

清淤換填法主要是通過挖除路基范圍內軟土層(包括漂石夾淤泥層),再進行片石回填。由于鐵路路基在沖溝常年積水的情況下,達到了一個飽水狀態,通過對淤泥的開挖,會使近8 m高的鐵路路基產生臨空,影響鐵路路基的穩定性。

碎石樁法主要用于軟土深度較大,松散的軟土處治,應穿透軟土層,下嵌硬層0.50 m左右,該段軟土下部近1.50 m厚的淤泥夾巨形漂石層,在碎石樁施工中,現有施工技術很難對其進行穿透。

拋片石擠淤法是通過拋一定規格的石料(片石),在外力的作用下,使土基產生整體剪切滑移破壞而達到置換軟土的一種軟土處治方法。清除該段表層軟土,保留軟土夾漂石層,先拋片石在鐵路路基周圍,進行壓實處理,再逐步向內側延伸擠淤,該法可最大限度的避免鐵路路基失穩,同時也解決了漂石夾淤泥層難施工的問題。

4 拋石擠淤法對該段軟土的處治過程

施工流程:挖淤→擠淤→碾壓(清淤)→換填片石→填筑砂礫石。

施工方法:在軟土地段開挖60 cm×120 cm的縱向排水溝和一定數量的橫向排水溝,引出地表積水后,以10 m×10 m范圍作為一個處治單元。在挖淤之前準備好片石,粒徑在5 cm～40 cm范圍內,浸水抗壓強度大于15 MPa。片石堆碼在靠鐵路路基的地段,通過挖掘機挖除表層淤泥,采用人工投擲方法,順鐵路路基邊緣向高速公路路基方向均勻投擲片石,先用輕型壓路機碾壓,同時加強對鐵路路基的變形觀測,并清除擠出的淤泥,在鐵路路基沒有變形的前提下,改用重型壓路機從外往里再進行反復碾壓,其強振力不小于50 t,然后逐步沿沖溝向水庫方向延伸,直到整個公路路基范圍內拋石擠淤結束,確認壓實達到表面無明顯的輪跡,密實,無彈簧現象為止。再在其上進行回填片石作業,待填筑高程達到地下常水位以上后,在路基填筑范圍內鋪筑30 cm厚砂礫層。

該段軟土處治共挖除淤泥11 916 m3,擠淤片石3 569 m3,平均擠淤深度約1.2 m;換填片石7 139 m3,平均換填深度約2.3 m,砂礫石約931 m3。處理后結果滿足路基規范要求,鐵路路基未發生任何變形。

5 結語

一般而言,拋石擠淤的施工流程,應從地勢高處拋石,從地勢低處挖除淤泥,本實例有鐵路路基的特殊性,主要通過加強對施工過程的控制來保證處理的質量。

拋石擠淤法以前多用在填海工程中,在公路中一般用于當泥沼及軟土厚度小于3.0 m,且其軟層位于水下,換填施工困難或基底直接落在含水量極高的淤泥上的情況。

山區高速公路中的部分軟土,常夾有巨形漂石,這對清淤換填、碎石樁等處理方法很不利,通過合理運用拋石擠淤法對其處理,既能達到經濟、省時、方便的效果,又能達到路基的穩定性要求。

值得說明的是,在利用拋石擠淤法時,需通過詳細地質勘察,如果軟土大于3 m時,應對軟土變形和片石下沉深度嚴格計算后使用。

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