拋石擠淤結合強夯法在引堤工程中的應用

尹金星 周龍旭

摘 要：拋石擠淤是防波堤、護岸、圍堤等港口工程中較為常用的一種軟基處理方法，但其工后沉降較大，沉降周期較長。對于工后沉降有較高要求的工程需要對拋石擠淤進行二次處理。本文以某電廠的引堤工程為例，詳細闡述了拋石擠淤結合強夯的施工工藝、質量控制，檢測方法，并通過對強夯處理區域與未進行強夯處理區域工后沉降的對比分析，論證了拋石擠淤結合強夯能有效減小工后沉降，滿足對工后沉降要求較高的地基處理。為類似工程提供參考。

關鍵詞：拋石擠淤 強夯 工后沉降 軟基處理 引堤

對強度低、壓縮性大，滲透性小，地基承載力低的軟土進行處理，使其滿足工程要求是沿海工程建設中的一個重要課題。拋石擠淤通過拋填塊石填料，依靠填筑塊石體的自重，將淤泥擠出基底范圍，達到強制置換飽和軟土，以提高地基承載力的目的。該方法具有施工工藝簡單，工效快等優點，廣泛應用于防波堤、護岸、圍堤等堤防工程中。但該方法沉降穩定周期長、工后沉降較大，存在擠淤塊石落底不好，擠淤效果不充分等風險。對拋石擠淤處理后的區域進行強夯，可以擠密填石的同時進一步擠淤，加速沉降，有效降低工后沉降。

1.工程及地質概況

某煤碼頭引堤工程長2268 m，拋石斜坡堤結構，引堤頂高程 +2.0m，堤頂凈寬8.9m。頂部兩側現澆擋浪墻，北側擋浪墻頂高程為 3.5m，南側擋浪墻頂高程為 3.0m。引堤面設置有路面結構和管帶式皮帶機基礎。沿堤原泥面高程0～-5.5 m，軟土層厚5～11 m。經鉆孔揭示，主要土層性質如下：

① 淤泥：灰色，飽和，很軟，滑膩，稍具嗅味，混較多細砂及貝殼碎片，局部為淤泥混砂。

② 淤泥質土：灰色，飽和，軟，滑膩，稍具嗅味，混較多細砂及貝殼碎片，局部含較多腐木，局部混粗砂。

③ 有機質土：灰黑色，棕紅色，飽和，具臭味，含較多腐木。

④ 粉土～粉質粘土：灰色，灰褐色，青灰色，飽和，中等～硬，粘性一般，切面稍光滑，混較多細砂。

⑤ 細砂：灰色，飽和，松散～稍密，級配差，以中細砂為主，混較多淤泥及貝殼碎片。

2.工程設計方案

水運工程引堤工程常用的地基處理方案有：拋石擠淤，水泥攪拌樁，插排水板堆載，碎石樁及砂樁。經驗算，上述方案均能滿足引堤使用要求，但是從引堤結構的后期沉降、造價及施工方面綜合比較分析，開挖擠淤方案具有使用船機設備少、施工速度塊、后期沉降量下、工程造價低等特點，且項目附近就有石料廠，石料供應充足。綜合考慮，選擇拋石擠淤方案。

按照目前工程實際應用實例，拋石擠淤工藝用于淤泥或流泥小于 5 m的地基，能取得較好的處理效果。故為了保證擠淤效果，在拋石擠淤施工前先進行開挖，只留下3-4 米厚淤泥。而為了加速拋石沉降落地，降低差異沉降及工后沉降，拋石擠淤泥后再進行強夯。

3.工程施工

3.1 拋石擠淤

（1）本項目中淤泥厚度約7-12 m因此在拋石擠淤前，先進行部分清淤。清淤采用8m3抓斗挖泥船配合2000m3泥駁進行，清淤船先從外側水深較深地方，初步打通施工船舶通道至引堤堤根后，從岸側向海側方向開挖至設計斷面。

（2）清淤設計斷面形成，驗收合格后，立即組織拋石擠淤施工。拋石擠淤施工采取路上推填施工工藝，擠淤塊石和堤心石一并推填。考慮后期理坡行程設計斷面需要，推填斷面比設計斷面兩側各拓寬2 m。

（3）堤心石推填過程中密切監測引堤兩側及施工前沿淤泥包，當拋石擠淤到一定程度，凸起淤泥包較大時，需進行淤泥包清理，淤泥包清除采用水上挖機配合抓斗挖泥船進行。

3.2 強夯

（1）大規模強夯施工前，先進行試夯實驗。根據現場條件，選擇三塊長度50m 的有代表性的區域里程K0+1000、K1+450、K1+500（依據堤心石深度 6m、12m、12m 劃分）分別選用 3000 kJ、3000 kJ、4000 kJ 的夯擊能進行試夯。強夯完后，通過平板載荷對處理效果檢測，檢測結果表明夯擊能 3000 kJ即能滿足處理后地基承載力不小于200 kN的設計要求，確定整個引堤采取3000kJ夯擊能。

（2）為了充分利用運輸自卸車對拋石體的碾壓震動密實作用，強夯施工時間在滿足整體工期要求的前提下，盡量后延，本次引堤工程的強夯在整個引堤拋石斷面形成后再進行作業。

（3）強夯施工首先用能級3000 kJ能量的主夯兩遍，再用夯擊能1000 kJ 普夯一遍，主夯點的間距均為5.6 m。普夯每點三擊，夯印搭接1/4。因為是對拋石擠淤塊石進行強夯，孔隙水壓力消散很快，因此施工時不考慮間隙時間。夯點平面布置見圖二。

3.3 質量控制

（1）拋石擠淤前對清淤斷面進行檢查驗收，確保清淤斷面達到設計要求，確保擠淤深度不超過設計要求。拋石擠淤施工過程中，對清淤基槽回淤及擠淤泥包進行監測。回淤量過大，或者淤泥起包明顯時，及時安排清除。

（2）塊石的規格及級配應予以嚴格控制，特別是擠淤塊石，適當安排大規格的塊石，提升擠淤效果。

（3）強夯施工應嚴格按照試夯確定的強夯工藝參數實施，夯坑回填塊石應采用級配好、質量優，單軸抗壓強度大于50 Mpa。通過錄制強夯施工過程視頻，安排專門管理人員現場旁站的方式，加強強夯施工的過程控制，避免由于現場施工人員的懈怠出現的漏夯，少夯現象。

4.效果檢測

結合項目需要及設計要求，在施工完成后，選用鉆孔揭露及載荷板檢測兩種方法對處理效果進行了檢測

4.1 鉆孔

采用XY-1型鉆機全孔取芯法鉆探，總共設置10 個檢測點。檢測點按照不大于500 m 間隔設置。鉆孔揭示拋填塊石厚度、混合層厚度并深入下臥層（粘土層、砂層）不少于2 m。鉆孔檢測結果顯示，塊石落地情況非常好，擠淤效果良好。鉆孔揭露檢測結果如表2。

4.2 平板載荷實驗

強夯完成后，采用平板載荷實驗對強夯處理后的地基承載力進行檢測。本次平板載荷實驗采用方形剛性邊長1.5 m的正方形承壓板，承壓板面積2.25 ㎡。檢驗點選擇在有代表性和地基土質條件較差的地段，共設置五個檢測點，每400m 布置1個載荷板試驗點，拋石擠淤地基再經強夯處理后引堤的容許承載力不小于200kPa。檢測結果顯示各檢測點均達到設計要求。

4.3 沉降位移監測

引堤施工過程中每隔布置臨時沉降觀測點，及時對引堤進行沉降觀測。根據引堤夯前90-180天觀測，最大沉降569mm， 最小沉降51mm，平均沉降277mm。夯后在上部結構胸墻上每隔50m 設置永久沉降檢測點。一年以來，上部澆筑后永久觀測數據顯示，最大沉降67mm，最小沉降5 mm，平均沉降 18 mm，沉降基本在結構施工完成90～120 天內即已趨于穩定。

引堤與引橋銜接部位，因拋石引堤與引橋樁基銜接，不能進行強夯施工，而采取全清淤換填。與部分清淤拋石擠淤結合強夯區域工后沉降對比發現，拋石擠淤結合強夯區域工后沉降相對于換填區域非常小，且沉降趨穩周期也大大縮減。

5.結論

拋石擠淤結合強夯法在本項目引堤工程中的應用表明，對擠淤拋石進行強夯，能加速塊石落地，進一步擠淤，有效降低淤泥殘留。同時強夯的動力特性還能對拋石進一步密實，加速拋石的沉降，有效降低差異沉降及工后沉降。拋石擠淤結合強夯法具有施工設備和施工工藝簡單、加固效果好，成本較低等優點。在石料充足供應地區，可以優先考慮。

目前，相關規范對強夯夯擊能的規定只有單純強夯處理的條文，而對拋石擠淤進行強夯的主要目的是加速塊石落地，降低工后沉降，與一般的強夯法有所不同。后續可以對拋石擠淤夯擊能的確定進一步研究。

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