公路路基工程拋石擠淤技術應用研究

柴建賓，黃志軍

1.甘肅長達路業有限責任公司，甘肅 蘭州 730030

2.蘭州交通大學，甘肅 蘭州 730030

1 拋石擠淤技術原理

拋石擠淤技術是指用特定數量的粒徑、強度符合要求的片塊石，在自身重力與外力作用下，將片塊石拋投到帶有淤泥的地基中，使地基中的淤泥質土被擠走，以提高路基的荷載承受力，剩余殘留淤泥被擠壓到縫隙之中，起到膠結作用，二者發揮合力，達到加固地基的效果。該技術適用于孔隙較大、含水率較高、滲透性較弱的軟土地基。在施工中，通過振動碾壓，使淤泥質土結構被破壞，在片塊石擠入的同時，使軟土顆粒被優化排列，縫隙中的水分通過片塊石排出，孔隙內部壓力逐漸擴散，使土質特性得到有效改善。片石在高密度擠壓下逐漸填充到淤泥中，形成新型片塊石結構，能有效減小結構沉降，提高土基承載力。

2 拋石擠淤技術在路基工程中的應用實例

2.1 項目概述

案例項目位于丘陵地區，北側地勢較高，坡度約為30°，南部地勢較為平坦，標高不超過2m，主要為淤泥質土，個別地區帶有厚度不同的粉細砂。經過技術人員現場勘查、實驗得出土層物理力學性質參數，孔隙比均值為1.34，塑性指數為20.5～23.4，天然含水量為42.58～54.28，黏聚力均值為11.5kPa，摩擦角均值為2.9°，壓縮模量均值為3.25。該區域整體具有強度低、壓塑性高的特點，整體淤泥層低于3m，可引入拋石擠淤技術，自高向低拋填，并注重低側邊位置處理，結合項目實際情況達到最佳拋填度，使路基結構更加穩定可靠。

2.2 前期準備

首先，在正式施工前，經過現場勘查，明確便道的最佳位置，充分利用現有道路對項目區域內的水系進行規劃，保障后期排水順暢，利用挖掘機清理一些對拋石產生影響的下沉物。其次，在材料組織方面，以片石為主，該技術質量受原料質量影響，要求石料抗壓強度超過20kPa。再次，全部石料還應滿足無裂縫、無明顯腐蝕等條件，并由質檢人員對入場的材料進行隨機抽檢，確保質量與規定相符后才可投入施工。最后，面向全體人員開展技術交底工作，確保各施工人員均熟知該工程的設計意圖與拋石技術質量的掌控要點。

2.3 技術應用

（1）圍堰施工。在路基施工中，對于積水過多的路基應提前做好圍堰工作，將多余的水排出，排干后進行拋投施工。在該項施工中，先由技術人員測量放樣，對拋石施工外側線進行測量；然后采取分段施工的方式安排作業，根據現實需求在道路兩側修建圍堰；橫向施工完畢后，采取多種形式將其圍成獨立的施工面，并以此作為施工便道，為后續拋石作業提供方便。圍堰頂部寬度應不小于3.5m，且高出積水水面1m，確保圍堰作用正常發揮，各類施工設備能夠正常通行。

（2）拋投施工。根據設計標準可知，底部石料粒徑應超過50cm，利用自卸車將預備好的片石運送到拋投現場后，首先根據石頭粒徑的不同進行分類，再利用挖掘機將其分層拋投到施工區域，直到片石在水面上顯露出來，然后將小粒徑的石頭推平，使其嵌入縫隙中。如果拋石路線位于塘堰中間位置，擠淤則應由路堤中間朝著前方與兩側實施，拋到與路基寬度相同位置，使軟土朝著路基兩側被擠出；如果以塘堰角為拋投路線，則應由塘埂處朝著中心位置拋投，使軟土朝著塘埂位置被擠出。在實際施工中，為取得施工成果，可引入推土機，采用進占法施工，在確保拋投到水面以上30～50cm后才可進行碾壓。

（3）碾壓施工。該項施工可與拋投工序一同開展，通常采用自重較大的挖掘機來進行施工，通過在拋投作業區巡回駕駛，利用挖掘機自身重力使片塊石在淤泥中處于穩定狀態，并陷入較深位置。待施工作業面擴展后，利用重型壓路機巡回碾壓，一般碾壓遍數為4～5遍。在此期間，可利用人工將石屑的縫隙填平，確保拋投區表面平整，沒有明顯的縫隙存在。在第一遍碾壓后，可采用沉降觀測法對壓實度進行檢驗，重型壓路機碾壓后，若表面無車輪痕跡，說明該片區域密實度符合標準。在檢測期間，應在檢測路段上確定最佳點位，并做好高程記錄，然后利用壓路機壓實，經過兩次碾壓后，再次記錄該點的高程。如果二者差值在3mm以下，說明片塊石沉降穩定，壓實結果與規定相符；如果檢驗結果不符合標準，應尋找原因，并利用有效措施補救，也可以繼續碾壓施工，直至沉降觀測與規定標準相符后才可開展后續施工。

（4）土木格柵鋪設。為了提高路基排水性，在碾壓完畢后可鋪設碎石墊層，厚度約為30cm，以透水性優良的碎石材料為主料，粒徑約為40mm，將其均勻地鋪設在路基層，再用推土機使表面平整，適當碾壓，提高其承載力。然后嚴格根據設計圖紙鋪設土木格柵，確保其屈服伸長度在4%以下，結合邊樁位置確定鋪設界限，并做好標記，便于后期參考。在鋪設格柵時兩側利用U形卡固定，以免出現位移。相鄰兩個格柵的肋部應重疊，并用鉛絲固定。鋪設完畢后及時進行路基填筑，不可長期暴曬，以免出現裂紋、損毀等問題，如果損毀較為嚴重，應替換新的格柵。

3 拋石擠淤技術的離心模型試驗

3.1 模型構建

文章對路堤有無反應坡道情況進行試驗，分別用M1和M2表示，在以下條件下構建二者模型：（1）剔除路面坡度，均按照表面水平而定；（2）非運轉中的擠淤過程直接制備擠淤體，利用固結的方式壓實；（3）剔除擠淤體邊界坡度，在制備時以矩形斷面為標準；（4）模擬路面結構層的自重荷載，忽視具體材料。此次試驗利用1∶100模型比例尺，通過創建加速度為100g的離心模型的方式對擠淤體進行模擬。在構建模型時應對土體密度、含水量等指標進行綜合分析，最終構建模型。

3.2 試驗結果

在該模型中擠淤體底部與未擠淤底部的同一深度設置傳感器，對孔壓值變化情況進行監測。從總體情況來看，變化曲線分為以下三個過程：（1）加速期。離心加速度與孔壓之間具有正比關系。（2）穩定期。隨著加速度的不斷增加，模型始終處于穩定狀態，孔壓也維持穩定，這說明土層孔壓主要受路面荷載和路堤自身的影響。（3）停機期。道路運行模擬結束后，離心加速度逐漸降低直至最終停機，說明在卸載過程中孔壓逐漸減小。

通過該模型路堤完成并運行2年內的孔壓變化情況可知，在相同深度的位置上，擠淤體下方孔壓與原本地基相比較小，這表明擠淤體的排水作用較強，在反壓護坡施工中對擠淤體的排水促進作用不夠顯著。在整體變形方面，根據擠淤體的變形監測結果可知，模擬路基施工投入運行后變形量較小，且可長期保持穩定狀態。在M1坡道情況下，擠淤體變形從表層與底層朝向外側擴散；在M2坡道情況下，擠淤體單純由底層朝向外部擴散。

3.3 質量控制

（1）拋投厚度。該項因素應嚴格按照圖紙規范確定，以免影響工程質量。如果拋投過度，振動碾壓效果會受到影響，路基中的淤泥難以充分排出，或者淤泥量與設計規定不符，因此應將厚度控制在合理范圍，采用均勻分層的方式，確保石塊能夠陷入淤泥內部30cm左右，并與碎石混合后填補拋投縫隙，使施工表面更加平整，為后續施工提供便利。

（2）片石材料。材料選擇務必與實際情況相符，特別是在片石強度、粒徑等方面，應將粒徑控制在30cm以下，禁止超出20%；將大粒徑片石沉于底部，使淤泥完全擠出，一般情況下各層填筑厚度為50～80mm，避免填筑厚度過大。在表層應拋投一些粒徑較小的石塊灌縫。為了提高施工質量，應創建合理的質量管理體系，一旦出現不符合規定的情況，應及時采取解決措施。

（3）壓實程度。該項因素對施工質量具有直接影響，一旦壓實度與規定不符，勢必會降低路基穩定度，在正式投入使用后出現不均勻沉降等情況。對此，應對壓實度檢測予以高度重視。在碾壓施工完畢后，確保表面無明顯痕跡，并派遣專業人員嚴格、規范地進行壓實檢測。路基質量檢驗標準如下：平整度為20mm，中線位置偏移為50mm，橫坡坡度為0.3%，縱斷高程為-20～+10mm，寬度與壓實度均與設計規定相符。碾壓施工與路基質量息息相關，應結合項目實際要求采購與之相符的碾壓設備，確保施工順利開展，不僅要保障設備數量充足，也要避免設備閑置造成資源浪費。并且，要由專業操作者對設備進行保養，減少故障發生。壓路機運行應始終保持勻速，以2km/h左右的速度行進，并由工人整平工作面，填充塊石間的縫隙，避免出現孔隙影響施工效果。

4 結束語

路基基底處理是路基施工質量控制的基礎。拋石擠淤技術具有操作簡便、速度快、經濟性強等特點，在軟土地基處理中應用廣泛，效果顯著。為了提高施工質量，應注重片石材料、拋投厚度與壓實程度等因素的影響，確保每項質量均符合設計規定，從而提高填筑質量，避免路基工程在運營中出現較大的位移、沉降甚至塌陷，使路基更加穩固可靠，延長公路工程的使用壽命。