拋石擠淤結合強夯法在公路軟基處理中的應用

(三門峽市國道三一零南移項目建設管理有限公司，河南 三門峽 472000)

0 引言

當前，我國公路建設事業正處于高速發展的階段，在公路修建過程中，不可避免地會遇到各種不良地質，尤其是軟土地基。如何經濟、合理地處理軟土地基是公路建設施工中亟待解決的難題。拋石擠淤法是常見的一種有效的軟基處理方法，但其工后沉降較大，且沉降周期長。對于工后沉降要求較高的公路項目而言，需要進行二次處理。強夯法在處理軟土地基方面具有很多優勢，適用性廣、施工便捷、成本低，可有效提高地基承載力，減少地基沉降變形。本文根據工程實際和地質條件，決定采用拋石擠淤結合強夯法用于公路軟基處理。

1 工程概況

某公路工程全長35.7 km，其中一段路基穿越水稻田，地表土層為淤泥層，3～5.98 m厚，淤泥土下層為黏土層。在本路段16 m為路基最高填方高度。據地質勘查報告顯示，淤泥層厚度為0～5.98 m，孔隙比為1.59，天然含水率為66.4%，黏聚力為9 kPa，天然濕密度為1.58 g/cm3。

2 軟基處理方案選擇

按照工程地質條件，本工程存在較厚淤泥層及黏土層，針對這種地質情況，一般可采用強夯置換、水泥攪拌樁、拋石擠淤、爆破擠淤等方法，各處理法的工作原理及特點具體如下。

2.1 強夯置換法

相比強夯法，強夯置換法的加固機理略有不同，是指通過重錘高落差產生的高沖擊能強力向地基內擠入性能良好的材料，如碎石、礦渣、片石等，從而在地基內構成大量粒料墩，墩和墩之間的土體可共同構成復合地基，減少沉降量，提升地基承載力。在整個強夯置換環節，土體結構將會被破壞，地基土體產生超孔隙水壓力，伴隨時間的延長，土體結構強度將逐漸恢復。其主要作用是用于提高軟基承載力，加快淤泥層沉降固結。其特點為加固效果好、操作簡單、成本低等，適用于10 m內淤泥層處理。

2.2 拋石擠淤法

拋石擠淤法是指將一定數量的片石拋投到路基底部，通過片石將淤泥從路基基底擠出，從而提升地基強度，降低土層壓縮系數。本處理方法具有施工簡單、成本低、施工周期短等優勢，一般可在較薄淤泥厚度的地基內使用，擠淤深度不超過3 m。

2.3 爆破擠淤法

爆破擠淤法是指通過炸藥的作用，采用石料置換淤泥的一種軟基處置方式，經爆破可產生空腔，依靠自重石料可源源不斷地向路基底部軟土層投入，最終落至硬土層，構成大比例石料的混合體。相比上述兩種方法，爆破擠淤法軟基處理深度較深，可達到10～20 m之間，且不存在挖泥、棄土等情況。

2.4 水泥攪拌樁

水泥攪拌樁是指利用深層攪拌設備，均勻攪拌水泥漿和軟土，最終形成一種強度高、滲透性低的水泥加固土。通過這種加固處理方式，可有效增強地基土的強度。目前，在淤泥、淤泥質土、粉土及黏性土地基應用較廣，整個施工過程中不會產生振動，具有較快施工速度，在軟基施工中處置深度可達到25 m。

綜上所述，結合地質條件和工程特點，基于經濟性原則，最終選擇拋石擠淤結合強夯法進行本路段軟基處理。

3 拋石擠淤結合強夯法施工技術要點

結合工程實際情況，決定采用拋石擠淤+強夯法來處理軟土地基問題，為保證施工質量，必須確定置換材料、夯點布置、夯擊參數，并在此基礎上，規范施工流程，提高施工技術水平。

3.1 置換材料

在選擇材料時，可采用抗剪能力強的塊石、碎石，或礫石、粗砂。為提升地基承載力，避免地基沉降變形。填充材料最大粒徑可控制在夯錘底面積直徑的20%以內，最大顆粒含量不得超過30%。此外，還要合理控制材料的含泥量，規定不得高于10%。

3.2 夯點布置

夯點布設通常以等邊三角形為主，夯點間距為夯錘底面直徑的2～3倍，本工程以3.5 m為夯點間距。夯錘直徑為1.5 m，單擊夯擊能為2 000 kN·m。拋石擠淤結合強夯法的單擊夯擊能應高一些，為3 000 kN·m。塊石為施工墊層材料，待施工結束后，可將一層碎石墊層鋪設于砂墊層之上，厚度為50 m，要求第一層鋪設厚度30 cm，隨后鋪設一層土工格柵，隨后在其上鋪設一層碎石墊層，厚度為20 cm。

3.3 夯擊參數

本工程夯擊施工主要包括2大步驟，點夯、滿夯，點夯施工中，夯錘直徑為1.5 m，單點夯擊能為(200×15) kN·m，夯擊次數為15擊。滿夯施工中，夯錘直徑為1.5 m，單點夯擊能為(200×4) kN·m，夯錘重量為200 kN，夯印搭接面積在夯錘底面積的1/3以上。

3.4 施工流程

1)由于施工場地限制，拋填石應由便道逐漸向外擠淤回填，分兩次向施工作業面搬運材料及整平。選取履帶式挖掘機向外鋪填，并做好標高控制。

2)待拋石高于達到指定標高后，可回填一層碎石層，用于拋石后縫隙回填和整平，同時還可以進一步提高拋石擠淤后的密實度。

3)根據設計要求，在指定位置標注夯點位置，并測量高程。按等邊三角形進行夯點布設，施工機械就位。點夯施工，夯擊次數為15擊，夯擊施工過程中，要一擊一擊地做好夯坑深度記錄。在夯擊時，若出現夯坑深度過深導致起錘難度大，必須及時暫停夯擊，將填料回填到夯坑內，直到和夯坑頂面高度一致，此時同樣要做好填料用量的記錄。此外，夯擊時常常會遇到周圍軟土被擠出的情況，為保證施工順利進行，需要及時清理淤泥，或將一層碎石墊層鋪筑于夯點周圍，隨后繼續進行施工。在本工程夯擊施工中，可按照隔打跳打的原則，從內到外進行夯擊施工，防止相鄰夯點相互影響。

4)待點夯施工完成后，可按照單點夯擊能(200×4) kN·m進行滿夯，夯實場地表層松土后，測量場地高程。

5)完成所有夯擊施工后，可在其上鋪筑一層墊層，并一層一層碾壓密實，墊層厚度一般控制在500 mm以上。

4 結語

目前，在濕陷性黃土、砂土、黏性土、雜填土等軟基處理中往往采用強夯法，但在高飽和黏性土，尤其是淤泥或淤泥質土處理中，若直接選擇強夯法處置效果一般，甚至很難滿足施工要求。此外，拋石擠淤法在軟基處理后，沉降較大且沉降周期長。對于一些工后沉降要求高的工程而言，需要進行二次處理。將兩者結合使用，可有效解決上述難題。拋石擠淤結合強夯法是指先通過碎石、塊石等材料進行填拋擠淤，將淤泥擠出，形成一個填石硬殼層，隨后通過強夯法的動力作用，在填石上進一步擠淤，增加密實度，從而起到提高地基承載力的目的。在公路軟土地基處理中，采用這種處置方法，可有效滿足施工要求。