鐵路路基幫寬水塘段不排水拋石擠淤施工技術研究

梁永林

（中鐵六局集團北京鐵路建設有限公司，北京 100000）

鐵路工程通車運行后，隨著交通運輸量的不斷增加，車次越來越多，為更好滿足通行需要，對路基進行幫寬改造是必要的。路基改造中往往會遇到軟土地基，含水量大、承載力低，不能滿足施工需要。作為施工單位，需根據路基改造施工現場基本情況，選擇合理的加固措施。拋石擠淤施工技術是常用的軟基處理技術，在路基幫寬改造中逐漸受到重視，其應用也變得越來越廣泛。同時為促進其作用得以有效發揮，把握施工技術要點，加強質量控制是必要的。但目前在拋石擠淤施工中，一些工作人員責任心不強，未能準確把握技術要點，制約施工效果和工程質量提升，有必要采取完善措施。本文結合鐵路路基幫寬水塘段工程實例，就如何使用拋石擠淤施工技術開展軟土地基處里提出相應對策，希望能為類似工程施工提供啟示。

1 拋石擠淤施工技術概述

拋石擠淤施工技術擁有自身特點，在軟土地基處理中的應用也愈加受到重視。

1.1 拋石擠淤施工技術的概念

拋石擠淤施工技術是一種強制換土的施工處理方法，通常將具有一定級配且尺寸較大的片石、塊石拋投到軟黏土、淤泥質當中，并利用這些拋石本身的重量結合壓路機碾壓，擠出水塘段路基范圍內的淤泥和軟黏土，拋石擠淤施工作業如圖1 所示。進而提升路基的承載力與穩定性，避免出現不均勻沉降，增強路基的穩定性與可靠性，使其更好發揮作用[1]。

1.2 拋石擠淤施工技術的適用范圍

軟土地基處理中，拋石擠淤施工技術的應用比較廣泛。施工中，向軟黏土、淤泥等拋投尺寸較大的石塊。利用這些拋石的自重和壓路機的碾壓，擠出淤泥和軟黏土，進而實現置換飽和軟土地基，提高地基承載力的目的。拋石擠淤施工技術在常年積水洼地、排水不暢、流動性較差的軟土地基處理中比較適用。對于部分機械設備無法達到，且軟土厚度在3m 左右的地段，也適用拋石擠淤施工技術進行處理。與其他技術相比，拋石擠淤施工技術在處理含水率大、孔隙比大、壓縮性高的黏性土中，其優勢更加明顯，技術也更為成熟。并且該技術只需簡單的機械設備，現場管理相對方便，有利于節約軟土地基處理成本，提高處理效果，因而該技術越來越被廣泛用于軟土地基處理當中。

2 工程概述

中國石油天然氣股份有限公司華北石化分公司專用鐵路遷建工程位于任丘站內，任丘站是京九線上的二等中間站。任丘站路基高度在2.0～5.0m 之間，本次增加股道均為幫寬路基形式，增設9 道幫寬路基K146+183～146+473 范圍所處地段為京九線取土坑，長期積水成塘深度1.5～2.5m 之間，本次設計拋填片石固基、共計5600m3，因地勢限制本次設計采取不排水拋填片石固基，為工程的施工增加了一定的難度。

2.1 施工現場基本情況

施工人員經過現場勘察發現，該路段淤泥深度較大1.5-2.2m 之間。為確保施工效果，施工前加強現場調查，制定有效的技術方案，以保證工程質量。結合工程質量控制要求、施工工期及施工成本等目標，最終決定采用拋石擠淤施工技術進行處理，該路段淤泥挖深記錄表如表1 所示。

由表1 得知，該鐵路路基幫寬水塘段的淤泥最大深度為2.2m。現場挖掘發現，該路段表層有一層厚1m 左右，且呈流塑狀淤泥，這部分在拋石擠淤施工中容易穿透。但1m 以下的淤泥部分，有一層300mm 厚灰白色、富含有機質的材料、流塑性較差，影響拋填效果。

2.2 拋石擠淤施工處理方案確定

通過設計、施工、監理人員現場勘察，結合不具備抽水等條件限制以及工期較緊沒有預留沉降期等實際情況，最終研究決定采用以下處理方案：1） 針對不能排水的問題，決定片石拋填分為兩次進行，第一次拋填至水塘之上650mm，之后進行碾壓待基本穩定后二次拋填至計算標高；2） 針對灰白色、富含有機質的材料的流塑性較差層，第一次拋填時材料分為兩種，致使下半部分可以較好穿透有機質層；3）針對工期較緊沒有預留沉降期的問題，采取部分拋填片石內空隙內注漿及超填150mm 進行解決。

3 鐵路路基幫寬水塘段拋石擠淤施工的不足

目前在施工中，常見問題表現為施工準備不足，未能科學合理安排機械設備和材料，拋石施工作業不到位、措施不足、未考慮后續沉降等，忽視加強施工質量控制，質量檢測不到位，影響拋石擠淤施工效果。

3.1 拋石擠淤施工準備工作不足

部分施工人員在開展拋石擠淤施工前，未能對施工現場開展詳細調查，所制定的拋石擠淤施工方案不科學，不合理，甚至忽視技術交底，難以有效指導工程施工。再加上材料準備不足，試驗數據缺失，影響后續施工順利進行和工程質量提升。

3.2 拋石擠淤施工方法有待改進

常見問題是拋石作業過程質量控制不到位，石料粒徑大小、形狀不符合要求。拋石過程未能嚴格遵循工藝流程，拋石范圍不合理，厚度大小不符合要求，對存在的縫隙沒有及時填補，影響拋石施工處理效果。部分施工人員責任心不強，未能嚴格按要求進行[2]，難以確保拋石擠淤效果。

3.3 拋石沉降差檢測及穩固措施沒有嚴格落實

為提升拋石擠淤施工效果，加強沉降差檢測，認真開展質量檢測與驗收是必要的。但一些施工單位在拋石擠淤施工中，沒有嚴格按要求開展沉降差檢測，難以準確獲取詳細的數據指標，也未能及時采取改進措施。此外，部分施工單位沒有嚴格落實其它穩固措施，不注重加強施工現場質量檢測，難以及時發現并改進存在的不足，最終影響整個拋石擠淤施工效果。

4 鐵路路基幫寬水塘段拋石擠淤施工技術措施

為改進拋石擠淤施工的不足，任丘站內鐵路路基幫寬水塘段提升改造中，主要采取以下技術措施。

4.1 拋石擠淤施工準備工作

施工準備是非常重要的內容，為確保拋石擠淤施工效果，需要做好以下準備工作：1） 施工現場調查和施工便道修筑，施工前核實現場各種管道、電線、電纜等，管線遷改完成或采取可靠措施保護后，方可施工。以一側為起點向另一側平行推進形成作業場地及施工通道，配備大型機械設備并輔以小型機具，按逐段鋪開、逐段完工原則，采取多個作業面流水作業。首先修筑進場施工便道和現場材料臨時儲存場所，設置臨時排水系統，注重既有線路防護。既有線路防護采用硬隔離防護，防護位置設于距既有7 道3m 處，接觸網立柱外側。還要確定最適合修筑臨時便道的線位，盡可能結合已有道路作為便道[3]。要詳細調查作業區域水系，合理設置排水系統，確保排水順暢，方便后期排水。并清理干凈既有路基邊坡上可能影響拋石下沉的附著物，為拋石擠淤施工創造有利條件。2） 施工材料質量控制和機械設備準備，片石是主要的施工材料，拋石擠淤施工效果受原材料質量影響，要注重片石質量檢測，保證片石抗壓強度大于20MPa。且確保石料質地均勻、無裂縫、無腐蝕且有一定的級配，做好抽檢工作，保證質量合格。還要合理安排施工人員和機械設備，進行試驗段施工，選定合理的壓實工藝參數，填筑層厚度，壓實機械組合方式，壓實遍數，超鋪高度等[4]。作為拋石擠淤的依據。3） 施工技術交底，拋石擠淤施工前，還要組織技術人員和施工人員開展技術交底，保證技術人員和施工人員掌握拋石擠淤的設計意圖、施工流程和工程質量控制要點，對于存在的不足也要及時改進，從而更好指導現場施工。

4.2 施工現場的拋石擠淤作業

調查顯示，K146+183.586～K146+473.354 段為浸水路基，水塘深度在1.5m～2.5m，水無流動性，設計采用拋填片石固基，坡率1∶1.5。片石選用質地堅硬、不易風化崩解的塊石。用不同大小塊石摻雜拋填，使拋填片石具有一定密度。拋填片石從既有路基坡腳一側向設計坡腳一側拋填。使用25T 以上沖擊式壓路機充分碾壓，讓片石嵌入淤泥底面。片石填至高于水面400mm 并留2m 寬平臺，后進行地基承載力檢測，合格后填筑“15cm 卵礫石墊層+15cm 砂礫石墊層”，其上平臺部分設0.3m 厚漿砌片石護坡砌層。拋填片石施工工藝流程為：“備料→測量→拋投→墊平→壓實→檢測→注漿固化”。

1） 試驗取參，結合現場不能排水、片石必須拋填超過水面后才能壓實的實際情況，施工前必須經過試驗取得片石填筑界面的高度，以確保壓路機能夠進行有效壓實并保證機械不侵水，經過現場試驗最終確定將片石一次性填筑超過水面500mm 能夠保證碾壓后的界面仍高于水面100mm，根據片石拋入水塘后整體水面上升的實際情況，將片石拋填界面通過計算后確定為高于既有水面650mm。2） 拋石施工作業，根據淤泥層實際厚度及水塘內水的實際深度，計算出每個斷面拋填片石的數量后開展拋石作業。本施工項目分為兩步作業：第一步拋填至既有水面以上650mm 進行碾壓；第二步根據虛鋪系數拋填至計算標高。施工時使用挖掘機、推土機和自卸車開展施工，堅持由高向低的順序進行，順利完成石塊拋填任務，在較低的一側，還需鋪筑更多石塊[5]。第一步施工時為確保順利穿透有機層拋填石料分為兩種配合進行，根據測量的淤泥厚度和水深經過計算分別布料，具體如下：淤泥厚度范圍內拋填粒徑較大、棱角分明并帶有一定級配的優質片石，水深部分拋填粒徑相對較小、級配良好并經過水洗（提高后期注漿效果） 的優質片石，在的備料期間根據計算量片石分別堆放，拋填時首先填筑淤泥厚度范圍內的片石并使用挖掘機進行大致平整，之后拋填水深范圍內的片石并使用推土機進行平整，施工作業如圖2 所示。為保證石塊鑲嵌緊密，石塊的縫隙處需要應用較小粒徑石塊灌注。第二步施工時采用第一步水深范圍內的填料要求和方法拋填至計算標高位置。該路段比較平坦，軟土呈流動狀。因此，拋石填筑時，按照平行四邊形的形狀，自既有路基坡腳向水塘中部投放片石，然后將其擴展到路基全寬范圍，從而擠出水塘段路基范圍內的淤泥和軟黏土。施工中，為確保拋石擠淤處理效果，拋石擠淤前要準備充足片石材料，測量好地面高程，連續進行作業。為防止卸料時超過界限，施工中安排專業人員指揮。拋填施工時，從水塘段路基起點開始，采用挖掘機、推土機和自卸車分批次進行片石拋填施工。第一次填筑大粒徑片石時，片石間不得架空，逐步向上填筑，直至所用片石粒徑逐步減小[6]。

3） 清淤作業，清淤作業時，可用挖掘機和自卸車一起進行。片石拋填后會使得既有水塘體積變小，為盡量減小拋填片石給水塘帶來的影響，施工中如果有淤泥翻出，需立即使用挖掘機配合自卸車將淤泥挖除干凈。4） 嵌縫和灌縫處理，片石拋填作業完成后，為確保拋石擠淤施工效果，需使用石渣或碎石對間隙進行嵌縫和灌縫處理。常用方法是，采用推土機對片石進行找平作業，然后用壓路機碾壓片石，并配合人工方式，使用碎石填塞較大石塊之間的縫隙。

4.3 拋石沉降差檢測及穩固措施

沉降差檢測也是不可忽視的環節，此外還要采取穩固措施：1) 拋石沉降差檢測，拋石擠淤施工作業時，先拋填大塊片石，拋填深度應達到淤泥底部30cm 以上。施工完成后加強沉降觀測，使用精密水準儀觀測，取三次觀測的平均值直至沉降量小于2mm 時停止碾壓。因為沒有預留路基預壓時間，為確保后期路基土方填筑時拋填的片石界面仍然滿足高于水面400mm 的設計要求，本次填筑時片石界面高于設計值150mm。2) 拋石穩固措施，片石拋填完成成，在后期的施工和使用過程中仍有可能產生一定程度的不均勻沉降和路基失穩，為進一步提高鐵路路基幫寬水塘段的整體穩定性同時減小不均勻沉降給路基帶來的影響，還有必要采取其它穩固措施。本工程拋石完成后在水深范圍內片石的空隙內進行了注漿處理，漿液采用污染較小、固化效果較好的水泥-水玻璃雙漿液，進一步增強結構穩固性。

5 鐵路路基幫寬水塘段拋石擠淤施工技術的效果

上述工程施工中，通過拋石擠淤施工技術的應用，不僅順利完成處理任務，還取得良好效果。

5.1 施工方便，工藝流程簡單

拋石擠淤施工的工藝流程相對簡單，所需要的機械設備、材料、人員相對合理，同時也便利軟土地基處理施工，其應用愈加受到重視。這對確保施工質量，提升軟土地基處理效果具有積極作用。

5.2 成本合理，高效經濟

當前，軟土地基處理技術類型多種多樣，如何選擇合適的處理技術，提升施工效果是十分必要的。本工程拋石擠淤施工技術工藝流程簡單，施工方便，所需要的材料費、人工費和機械費相對適中，整個工程施工的成本合理，高效經濟，有著十分廣闊的應用前景，雖然在注漿工序中產生了一定的費用，但是相對于無法排水需要水車外運產生的費用還是小的多，該方法同時適用于排水體量較大的拋石擠淤工程。

5.3 預防工后沉降，提高處理效果

軟土地基處理中，通過本工程拋石擠淤施工技術應用，不僅能順利完成處理任務，還有利于預防工后沉降，確保結構的穩固與可靠，有利于提升處理效果，保證工程質量合格。

6 結語

拋石擠淤施工技術是軟土處理的重要技術措施，將其用于工程施工具有積極作用。因此，施工人員要提高思想重視程度，把握質量控制要點，使其更好發揮作用。作為施工人員，在整個鐵路路基幫寬水塘段拋石擠淤施工中，有必要加強現場調查，把握技術要點，嚴格遵循工藝流程，確保每道工序質量合格。進而有利于順利完成施工任務，實現對工程質量的控制，提升幫寬水塘段拋石擠淤施工質量和工程建設效果。