拋石擠淤及土加石換填施工的質量控制

張 山，王自民，崔積家

（1.南水北調東線山東干線有限責任公司，山東 濟南 250109；2.山東省工程咨詢院，山東 濟南 250013）

南水北調濟南市區段濟洛路～洪家園橋輸水暗涵項目輸水暗涵縱向比降為1∶8500，工程等別為Ⅰ等，輸水暗涵建筑物級別為1 級。地表以下土質主要有雜填土、黏土、淤泥質黏土、砂壤土、黏土夾礓石、局部分布淤泥，為不均勻地基。上部雜填土以磚石碎塊為主，厚度約為2.0～3.0 m，下層為黏性土、淤泥質黏土，地下水位高程在20.0 m左右。2009 年，受施工條件、小清河綜合治理工程項目先期實施等因素的影響，工程進展嚴重滯后。為了保證工程順利完工，對16+952 至17+675 段存有厚度約0.9～1.3 m 左右淤泥質黏土層部分進行地基處理，設計由水泥攪拌樁變更為拋石擠淤和換填土石。樁號17+082～17+112 段共30 m 采用土夾石墊層換填處理；16+978～17+067、17+112～17+247、17+362～17+545 段共 407 m采用拋石擠淤結合換填墊層的方案進行地基處理?；緟禐椋簰伿瘮D淤厚度不小于60 cm；換填墊層厚度1.2 m，換填材料采用壤土或砂壤土以及石硝和碎石，壓實度不低于0.94。拋石擠淤及換填墊層寬度超出暗涵邊0.5 m，換填墊層上部設15 cm 厚碎石（1～3 cm）墊層及 10 cm 厚素混凝土墊層；土加石中碎石摻量為重量比的30%，土加石換填分層壓實，換填墊層壓實標準按0.94～0.97 進行控制，取壓實度大于0.94。換填材料土加石試驗室擊實試驗最大干密度為1.81 g/cm3，其最優含水率為15.9%，因此現場干密度控制≥1.70 g/cm3，地基處理后承載力設計值為130 kPa。

1 拋石擠淤施工過程控制

1.1 拋石擠淤施工準備

首先清除現場地面及地下障礙物品、平整施工現場、設置測量控制點等。其次在基礎開挖前，先根據圖紙和施工控制網放出暗涵軸線與開挖邊線，經校核無誤后，再進行下步施工開挖。第三，根據實際情況對不同地方按要求進行開挖，右側采取放坡開挖，左側采取垂直支護開挖。開挖底高程控制為暗涵底板底高程下1.45 m，換填墊層寬度超出暗涵邊0.5 m。

1.2 拋石及碾壓施工

1）拋第一層石塊及碾壓。采用人工與機械相結合的方式對塊石（粒徑30.0～40.0 cm）進行攤鋪，石塊鋪設均勻，石塊之間留10 cm 左右的空隙；拋石完成后先采用挖掘機挖斗拍壓，確保石塊全部壓進淤泥中，其厚度現場按30～40 cm 進行控制。

2）拋第二層石塊及碾壓。第二層石塊鋪設仍按第一層鋪設方式進行，石塊粒徑降低至20.0～30.0 cm，填鋪厚度按照30.0 cm 左右進行控制。最后一遍碾壓沉降不超過1 cm。

1.3 拋石擠淤施工技術要求及措施

1.3.1 基坑開挖要求

1）開挖成型后的基坑邊坡坡度必須符合設計要求，不得外力擾動。2）施工時經常檢查水平標高、平面位置、壓實度、排水系統、邊坡坡度等關鍵要素是否有改變。3）施工時不間斷觀測降水井水面高程，降水達到設計要求。

1.3.2 拋石擠淤要求

1）對石料的要求：用于拋石的塊石要求石質強度高，質地堅硬，不允許使用薄塊、條型、尖角等形狀的石塊。2）拋石深度：拋石的深度和寬度滿足設計要求。拋石后, 用小石塊填塞墊平并用重型碾壓機械分層壓實,每層厚度30～50 cm。3）拋石施工注意事項：為保證填筑體能順利下沉到底,拋石前先剔除阻礙填筑體下沉的表面硬土層。拋石前若地下水位過高將地下水位降至適合拋石的高度。拋石基礎經驗收合格后方可進行換填墊層施工。施工人員嚴格控制好施工質量，拋石擠淤及換填效果以現場載荷試驗驗證，經換填處理后的地基承載力要求不低于130 kPa。加強施工過程控制，隨時觀測沉降等，確保工程質量。

2 土加石換填施工質量控制

土加石換填施工應根據碾壓試驗和相關實驗報告確定施工參數，設計要求分層水平鋪筑、平整場地、施工碾壓。拋石擠淤完成并經聯合檢查驗收后，即進行上層土加石的回填碾壓及壓實度檢測。具體過程如下：拋石擠淤后，用晾曬后合格的土加石料進行回填，含水率控制在15.9%左右，壓實度不低于0.94，用16 t 重型振動碾分層壓實, 層厚按照30.0 cm 控制。

2.1 施工準備

按設計規范和監理相關要求，完成建基面的清理、檢驗等工作；按圖紙要求檢查斷面的開挖尺寸、高程和平整度等有關內容，在開工前將實測后的平、剖面測量資料報送監理；經監理審核合格后，開始下步工序。

2.2 工作面處理

在每層鋪筑前，對上層工作面進行處理，并經監理驗收合格后開始下步填筑工序。填筑面干燥時進行灑水濕潤，保證結合面滿足最優含水率，然后由測量人員放出填筑邊輪廓線。

2.3 土石料運輸及攤鋪

土石料采用自卸汽車運土，進占法攤鋪。分層摻和、攪拌、攤鋪施工，碎石粒徑為1.0～3.0 cm，碎石占全重的30%，粒徑小于2 mm 的石屑應小于總重的40%，不含殘體、建筑、生活垃圾等雜質、級配良好。土夾石換填每層均宜放線測量，保證攤鋪厚度、寬度滿足設計及施工要求。根據碾壓試驗成果，攤鋪厚度擬定為25.0～30.0 cm，富余寬度擬定為50.0 cm。

2.4 土石料碾壓

根據碾壓實驗結論，選用16 t 振動碾，碾壓遍數為4 遍，由中間向兩邊展開，保證換填土體填筑壓實度大于等于設計要求。分段施工，段間設立標桿，搭接寬度大于0.5 m，上、下層錯開分段位置。

2.5 取樣檢驗

在每一層土料鋪筑碾壓完成后，即進行土料的干密度取樣檢驗，取樣時嚴格按試驗規程及規范規定的取樣程序和頻次進行，土料的鋪土厚度、含水量等指標作為重要抽查指標進行檢驗。

2.6 土加石換填質量檢查與驗收

1）土加石回填前，會同監理對原始地面測量剖面和回填剖面量測放樣結果進行核查。并對回填周圍排水和保護設施進行質量檢查與驗收。2）土加石回填過程中的質量檢查。土加石回填從底層至上分層依次填筑，嚴禁一次成形或超厚。在回填范圍的上側不允許有雜物。注意的問題及對不利情況采取的措施：一是雨前及時壓實作業面。二是關注天氣變化，作好防雨保護；晴朗天快速壓實，保證填筑面平整含水量適中；雨后晾曬處理填筑面，含水量適中方可復工碾壓。三是作好處理后的碾壓基面保護，禁止降雨期間及雨后踐踏，不允許車輛、行人等通行。四是保護成型的邊坡。

2.7 成品保護

1）開挖時保護好測量控制定樁、軸線樁、水準基樁。2）基坑四周設排水溝、集水井，基坑向外側有一定坡度，并及時將多余水排走。3）增強夜間施工照明設施，增設看管人員加強基坑看護。4）保護好深基坑開挖的支護結構，經論證后方可拆除。5）開挖開始前用深層降水井降低地下水，開挖過程中嚴禁基礎表面出現明水，一旦出現，利用周邊的盲溝及時排除。6）準備充足的物資資料及設備，一旦出現破壞性天氣，能夠主動有效控制不利因素，將可能形成的各項損失降到最低。

3 質量評定要素及允許偏差

3.1 拋石擠淤單元質量評定標準

評定項目分為基礎面開挖、拋石擠淤、換填土夾石三個工序，基礎面開挖工序檢查項目分為基面清理、地質情況兩項；檢測項目分為基槽清理范圍、基底高程兩項。其中，基槽清理長、寬允許偏差為不小于40.0 cm，基底開完高程允許偏差不小于5.0 cm；換填土夾石工序檢查項目包括：石屑質量（粒徑小于2 mm 的部分不大于總重量的40%，粒徑級配應該良好、不含植物腐殖質、建筑、生活等雜質垃圾）、碾壓作業（碾壓設備行走方向與軸線方向一致，搭接長度、壓實度符合規范要求）、作業區搭接處理（分層錯臺搭接大于1 m）。檢測項目包括：換填厚度、壓實指標、△承載力三項，其中換填厚度允許偏差為不小于5 cm，其余兩項允許偏差均為大于設計值。

3.2 土夾石換填質量評定標準

檢查項目分為土加石質量（碎石占全重的30%）、碾壓作業程序（碾壓設備行走方向與軸線方向一致，搭接長度、壓實度符合規范要求）、作業區搭接處理處理（分層錯臺搭接大于1 m），其檢測項目分為：換填厚度、壓實指標、承載力三項，其中換填厚度允許排查不小于2 cm，其余兩項均為不小于設計值。

4 拋石擠淤施工的工程量控制

拋石工程量的控制按三步進行：一是測量須處理范圍內原始橫斷面，并沿所布置的橫斷面方向用釬探等方法測量需處理的淤泥厚度，在測繪的橫斷面圖上套繪出拋石底面線，以備計算拋石工程量。二是拋填施工開始時，監理及施工方人員共同統計實際拋入填料的數量，量測運輸車的裝載體積，監理、承包人和業主通過實驗的方法共同商討確定換算系數。三是拋石施工結束后，測量回填后的頂面標高橫斷面，結合拋石施工前的資料用平均斷面法計算拋填量，同時用抽查挖探坑量深法計算不同洞身段拋石工程量，并綜合分析考慮沉降量，確定合理的拋石工程量。按照上述方法本段施工前計算需處理淤泥體積8 849 m3，實際擠淤拋石9 322 m3，拋石擠淤比例為105%。

通過拋石擠淤及土夾石換填施工處理，該地段的承載力均達到130 kPa 以上，滿足了上部結構施工的需要，且節省了工期和投資，效益十分明顯。