拋石擠淤在軟土地基處理中的應用

張星星

摘? 要：拋石擠淤是處理軟土地基常用方法之一，文章講述了拋石擠淤的施工原理，并結合武安市某公路，闡述了其施工流程、方法及質量控制。最后通過有限元分析，驗證了其顯著的加固效果。

關鍵詞：拋石擠淤;軟土地基;施工方法;有限元

中圖分類號：TU472? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）09-0182-02

Abstract： Riprap silting is one of the common methods to deal with soft soil foundation. This paper describes the construction principle of riprap silting， and expounds its construction process， method and quality control in combination with a highway in Wu'an City. Finally， the remarkable reinforcement effect is verified by finite element analysis.

Keywords： riprap silting; soft soil foundation; construction method; finite element method

1 概述

隨著道路建設規模逐步擴大，在建設期間公路常常會跨越軟土地區。對于長期存在大量積水無法排除且大型施工機械無法進入的區域，拋石擠淤法是處理軟土地基的最佳選擇。其加固機制是通過對軟土地基拋填片石，將淤泥質土擠出路基范圍，從而提高地基承載力，具有施工工藝簡單快捷、施工成本較為低廉、施工工期短等優點[1]。

2 拋石擠淤原理

拋石擠淤是指將一些材質比較堅硬且其外觀和力學性能滿足施工設計要求的片石，通過利用機械設備將其從一定高度將片石拋投在含有淤泥的軟土地基中，在拋投片石的過程中，遵循能量守恒原則，片石的勢能轉化為動能，使其有較大的沖擊力將淤泥質土排擠出，從而形成以片石為承重的結構層，并且殘余的淤泥很好的將片石粘結在一起，兩者相輔相成，進一步增加地基的承載力。在進行拋石擠淤施工中，采用分層拋填并碾壓，在機械設備的振動作用下，迫使淤泥質土的結構發生破壞，同時結合拋填的片石進行重新排列組合，形成新的結構層，并且淤泥中的水利用片石間的縫隙排出，加快地基固結，提高地基的整體穩定性。

3 工程案例

武安市某公路建設途經廢舊的魚塘，施工區域內需要大量清淤工作，淤泥平均厚度在4米左右，并且附近豐富的石材，便于材料的運輸，綜合因素分析，通過拋石擠淤進行軟土地基的加固。

3.1 施工流程

施工前準備→測量放線→拋填片石→機械碾壓→填筑

3.2 施工斷面示意圖（如圖1）

3.3 施工方法

3.3.1 施工前準備

在施工準備期間要完成“三通一平”工作，在施工場地內修建一條能夠滿足承載運輸車輛的道路，并有專人負責指揮;材料進場時要進行檢驗，其外觀尺寸在300mm以上，強度等其他因素滿足設計要求。

3.3.2 測量放線

利用測量工具，并按照設計標準進行放線工作，根據給定的基準點，確定路基的邊線和中線。

3.3.3 拋填片石

在進行機械拋填片石的施工過程中，應遵循先拋填中線，然后逐漸向兩側對稱展開拋填的原則，當橫向坡度陡于1：10的情況時，拋填順序應該從低處逐漸向高處拋填，這樣那有利于淤泥從路基的兩側擠出路基的范圍內，當拋填的片石高于池內淤泥40cm時，用顆粒較小的石子或者細骨料填充片石之間的縫隙進行初步找平工作，然后將25t振動壓路機進行碾壓，碾壓完成后，在進行分層鋪設，將片石運輸到道路的中線位置，用推土機逐步推向兩側，保證每層鋪設的虛鋪厚度在設計要求的范圍內，然后進行一系列的碾壓壓實工作，將細骨料填充片石的縫隙，這樣循環的鋪設、碾壓、填充直到拋填到設計標高，使用刮平機或推土機進行整平工作[2]。

3.3.4 施工質量控制

（1）嚴格檢驗材料的規格、外觀、強度等，以及填筑時每層填筑厚度是否滿足設計要求。

（2）控制壓路機的速度，保證在碾壓路面時不出現明顯的輪胎印跡，并檢測路基的沉降量[3]。

（3）對于施工效果不理想的區域，應及時處理，保證其質量符合設計要求。

4 有限元分析

4.1 模型建立

武安市某道路建設，路基寬24m，邊坡坡度為1：1.5，路基高為4米，使用分層填筑并碾壓，每層填筑高度為1m。基于路基的對稱性，建立模型時取路基一側進行模擬，為盡可能消除邊界對計算結果的影響，地基寬度取30米，深度10米[4]。

4.2 應力-應變分析

通過有限元分別模擬未作地基處理和拋石擠淤處理后的地基，并在豎向位移、水平位移以及超靜孔壓力三方面進行對比分析。模擬效果圖如下：

從效果圖可知：未做地基處理時，最大豎向位移為169.97mm，最大水平位移為131.94mm，最大超靜孔壓力為7569.68N/m2;拋石擠淤處理過的地基，最大豎向位移為55.68mm，最大水平位移為77.76mm，最大超靜孔壓力為475.84N/m2，豎向位移、水平位移、最大超靜孔壓力分別減少了114.29mm、54.18mm、93.84N/m2。結果表明，拋石擠淤對軟土地基的加固效果顯著，減小了地基的沉降量、水平位移以及空隙壓力等，提高了地基的承載力，加快地基固結，增強了地基的整體穩定性。

5 結束語

（1）拋石擠淤施工工藝簡單，具有工期短、成本低廉等優點。

（2）拋石擠淤過程要遵循“先中線后邊線，下大上下”的原則，片石的拋填深度要滿足設計要求。

（3）通過有限元分析，拋石擠淤減小地基沉降、水平位移、空隙壓力等，對地基加固效果顯著。

參考文獻：

[1]陳旭，魏入波.拋石擠淤工藝的應用[J].水運工程，2009（8）：155-159.

[2]任永明，王春彩.淺談拋石擠淤施工方法在軟土路基中的應用[J].路橋科技，2017（8）.

[3]余勇強，周建海.拋石擠淤技術在公路軟基處理中的應用[J].交通世界，2017（9）：58-59.

[4]朱彥鵬，陳琰嬌.拋石擠淤加固公路軟基機理研究[J].建筑科學與工程學報，2016，6（4）：17-24.