拋石擠淤法在地基淺層處理中的應用

張兵運

摘要：地基淺層處理方法多種多樣，拋石擠淤法為其中一種，該法經濟、施工周期短、機械設備簡單、施工管理方便，是可靠并值得推廣的地基淺層處理方法。

中圖分類號：TU472文獻標識碼：A文章編號：1672-3791(2011)04(a)-0000-00

淺層處理是指處理深度不超過地面以下5m范圍內的地基處理，在地基處理中，淺層處理一般總是較深層處理經濟、且施工周期短、施工機械設備簡單、施工管理方便，因此得到廣泛應用，尤其是拋石擠淤法。拋石擠淤法就是通過向流塑狀的高靈敏度的淤泥表面大量集中的拋填土石填料，依靠填筑體的自重或靠外力擠開淤泥，強制置換飽和軟土地基的地基處理方法。拋石擠淤法是屬于地基處理方法中的一種，通過實踐與實際效果的驗證，在處理表層淤泥方面有它獨特的技術和經濟方面的價值的。我部承建的“湟水北干渠扶貧灌溉一期工程第二十標合同段”K70+550-71+295淤泥地段采用了拋石擠淤法處理，取得較好的施工效果。

1工程概況

我部施工的引大濟湟扶貧灌溉工程北干渠一期二十標是一項以城鎮工業和生活用水、農村人畜飲水、農業灌溉為主、兼顧生態建設用水的大（2）型水利工程。位于青藏高原的過渡地帶湟水流域(黃河一級支流)湟水河北岸西寧盆地北部邊緣的中、低山丘陵區，海拔高度2500～3100m之間，南北向沖溝極為發育；途徑青海省互助縣東溝鄉昝扎水庫，因水庫常年淤積，形成渠道K70+550-71+295為淤泥地段，考慮地質及施工成本，最終決定采用拋石擠淤法對該段基礎進行換基處理。

2施工工藝

2.1施工準備

施工準備主要有兩點：一是施工便道，結合既有的鄉村道路及已修筑施工便道，可保證拋石擠淤施工期間道路的暢通；二是材料，利用自卸汽車從位于附近的東和料場購進直徑較大的、級配良好的人工塊石，作為擠淤施工的原材料，堆放在施工場地附近，以方便使用。

2.2測量放線

導線復測完畢后，對導線點及中樁進行加密，并將成果上報監理工程師，在監理工程師批復后，按圖紙進行拋石的施工放樣，先按拋石設計標高計算出拋石頂面的基礎寬度，進行放線。

2.3拋石積淤

按設計放線進行開挖，先清除基礎上部硬質層，挖至接近硬基，后進行回填碾壓。填筑時，采用散式擠淤法，先在基礎下部采用直徑較大（30-50cm）塊石填筑，靠自重及挖掘機碾壓的外力，使塊石沉至底層硬質土上，形成以塊石為骨架，中間充滿淤泥的復合地基。填筑時采用分層填筑、逐層碾壓的方法，待達到一定高度后，采用粒徑較小、級配良好的材料進行填筑，作為建筑物基礎。

2.4檢測

拋石擠淤法的壓實度采用沉降觀測法觀測，用挖掘機、裝載機等重型機械多次重復碾壓，當壓實層頂面穩定，無輪跡時認為為密實狀態。在在測路段選擇監測點后，用白灰做明顯標記，記錄起始高程，在碾壓過程中每兩遍檢測一次，待前后兩次所測高程差在3mm以內時，判為沉降穩定，經檢驗合格后方可鋪筑下層；如檢驗后不符合要求，查明原因，繼續碾壓，直至合格。

2.5施工質量及保證措施

2.5.1施工前組織技術人員認真進行技術交底工作，明確設計意圖、原理及施工要求；2.5.2嚴格執行“三檢”制度和質檢工程師一票否決權制度，嚴把工序質量關；

2.5.3加強控制鋪設質量及回填層壓實質量；

2.5.4加強原材料質量控制，嚴禁使用不合格原材料；

2.5.5施工前認真調查建筑物基礎底部水位、淤泥深度等，做好現場施工指導；

2.5.6嚴格按程序施工，在拋填施工前必須報請監理工程師檢查、批準；

2.5.7合理組織現場施工車輛，盡量避免施工車輛交叉干擾，保證施工進度和安全

2.6安全保證措施

2.6.1施工前進行詳細的安全技術交底；

2.6.2施工現場設置專職安全員，發現隱患及時處理；

2.6.3現場設專人指揮，調度施工車輛，避免車輛交叉影響，注意施工安全；

2.6.4禁止運輸車輛超速、超載，積極配合當地交管工作，自覺維護交通安全；

2.6.5在施工現場及交叉路口設交通及施工警示牌，避免不必要的人員、車輛安全事故發生。

3拋石擠淤法處理軟基的原理

本合同段所提拋石并不是僅僅指純粹的以石料作為置換物，還包括以石料為主的其他置換物。從字面上就可以理解，拋石擠淤法就是通過拋石擠動并置換淤泥來達到加固地基的目的，它的實質就是用石頭來轉換淤泥，是一種置換的方法。因此，拋石擠淤法在理論上并沒有太多復雜的原理支持，它是一種簡單的比較機械的軟基處理方法。

拋石擠淤法與其他置換方法的最大區別在于它是一種純粹的置換，就是盡可能的把淤泥全部置換成石頭而徹底改變地基土的性質。從這個意義上來講，實現軟基處理的目的，這種方法是最直接也是最安全穩妥的。

拋石擠淤和填砂（土）擠淤在應用和效果上的區別：填砂（土）擠淤在實踐中主要是針對近海區域、淺海漫灘的淺層且薄層淤泥，由于受填砂（土）本身性質的影響，填砂（土）擠淤對于深層的淤泥將無能為力。在兩者物質比重差別不大時，最主要的原因就是兩者在顆粒結構上的不同，填砂（土）的構成主要為細顆粒的粘性土或砂土，而拋石則主要為棱角分明的巨大塊石，粒徑相差成千上萬倍，兩者由此而對淤泥的擠壓效果形成明顯區別。因此，由于拋石組成成分不同，如粘性土或砂土含量的多少，也會造成處理效果的差異。

從理論上來講，淤泥一般為流塑狀甚至流態狀，在受到一定的外力擠壓時，在無側限條件下，必然要發生移動。外力有側向的，也有正向的，拋石給予的基本是屬于側向外力作用，在形成一定厚度的填石層后，也會產生正向的壓力，但對淤泥擠動影響最大的是側向的外力作用。如果淤泥層厚度過大或淤泥呈軟塑狀態，底部將有一定厚度無法擠動的殘留淤泥，那么，填石層的自重預壓與填石之間的縫隙將使底部淤泥有一個固結排水的過程，也可以改善殘留淤泥的物理力學性質。

另外，拋石過程作為一種自由落體的運動，由于一入水就受到水體以及淤泥的阻力作用，其中主要是淤泥的阻力作用，其下落是一個緩慢減速的過程，并最終會停止下落。因此，拋石擠淤的處理厚度并不是無止境的，它是跟淤泥的狀態由直接關系，淤泥的液性指數越大，拋石下落的距離就越長，相應的拋石積淤的處理厚度也就越大。通過眾多的實踐證明，一般來說，在淤泥為流塑狀態時，拋石擠淤的處理厚度不大于15m。

飽和軟土，尤其是淤泥或淤泥土的含水量高，滲透系數和不排水抗剪強度均較低，在集中向其表面大量堆載瞬間，飽和土體中的孔隙水還未及時排出，孔隙體積并沒有發生改變，全部壓力的增量完全由孔隙水承擔，地基土顆粒間的壓力即有效壓力并沒有發生變化，地基上的抗剪強度在一定時間內不但沒有提高，還會因堆載施工的擾動而下降，因此，當填筑體在地基中所產生的應力達到土的不排水抗剪強度時，土體將產生整體破壞，土體中將產生；連續滑動和隆起，同時填筑體擠開淤泥下沉至一定的深度，與周圍土體形成新極限平衡狀態，從而達到地基處理的目的。

考慮拋石擠淤法的特殊性，其方法一般適用于厚度不超過4m、表層硬殼被挖除的具有觸變性的流塑狀的跑和淤泥或淤泥質土的處理，對5m以上的，則須輔助以爆破或強夯等措施，才可使填筑體下沉到下層較硬的持力層，對于10m以上的深度淤泥或淤泥質土，即使采用強夯等措施也很難使填筑體下沉到下層堅硬的持力層，故其主要用于地基的淺層處理。

4關于拋石擠淤法處理淺層地基的問題分析

4.1質量控制

拋石擠淤法施工時要做好質量控制，拋填時首先拋填較大的石塊，拋填深度必須達到淤泥底板30cm以內，拋填后要進行振動或重型機械反復碾壓，對拋填體進行壓實，以保證拋填體的密實度，從而保證基礎的承載力。

4.2沉降觀測

考慮到K70+550-71+295段水位影響，該段基礎在施工期間及竣工后將產生沉降，一是地基本身的固結沉降，二是地基在承受荷載之后，發生側向變形而產生的形變沉降?，F該段建筑物已基本施工完成，對之前設置的沉降觀測點進行觀測，檢測記錄見表1；長時間觀測，將結果以曲線圖表示，形成沉降曲線（圖2）與位移曲線（圖3），從觀測結果來看，觀測點已趨于穩定，基礎穩定可靠。

4.3注意事項

4.3.1為保證填筑體能順利下沉，應先挖除阻礙填筑體下沉的表面硬殼；

4.3.2填筑體應均勻，壓實度良好；

4.3.3若在填筑體兩側挖淤減少淤泥的壓力，加大填筑體的下沉速度，應遵循近挖卸遠的原則，最好采用兩側同時開挖，使填筑體就地下沉，防止填筑體漂移，若采用單側開挖，必須嚴格控制兩側淤泥高差。

5總結

通過本次軟基處理的實測，我們得到以下幾點淺顯的認識：

5.1根據淺層淤泥質地基處理設計理論，采用拋石擠淤處理K70+550-71+295段軟基的施工方法是正確的；

5.2實際施工工藝應該結合實際地質及設計要求，本實例采用部分挖除換填處理的工藝是成功的；

5.3后期沉降觀測能有效掌握拋石擠淤處理軟土地基的效果，經過本實例證明，拋石擠淤法在地基淺層處理中是可靠且值得推廣的。

參考文獻

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