拋石擠淤地基處理法在飽和淤泥基礎(chǔ)中的應(yīng)用

胡永安 孫立宏

（河北省昌黎縣水務(wù)局 河北 昌黎 066600）

由于淤泥土具有強(qiáng)度低，壓縮性大，滲透性小，地基承載力低，加荷后易變形且不均勻、觸變性及流變性大，施工中如遇到此種地基土，則必須進(jìn)行處理。對(duì)于淤泥軟土地基處理的方法有很多，拋石擠淤是其中一種，屬于解決海相、河谷相、湖沼相、三角洲相等河流沖積物軟地基的處理方法。拋石擠淤地基處理就是通過(guò)向流塑狀的高靈敏度的淤泥表面大量集中拋填土石填料，依靠填筑體的自重，將淤泥擠出基底范圍，達(dá)到強(qiáng)制置換飽和軟土，以提高地基承載力[1]。

1 拋石擠淤地基處理法簡(jiǎn)介

1.1 拋石擠淤地基處理法的原理

拋石擠淤屬?gòu)?qiáng)迫換土的一種形式，通過(guò)向軟土中拋入較大的片石、塊石，使片石、塊石強(qiáng)行擠出軟土并占據(jù)其位置，以此來(lái)提高地基承載力，減小沉降量，提高土體的穩(wěn)定性。

這種施工方法不用抽水挖淤，施工迅速、方便，常用于表層硬殼已被挖除的，具有觸變性的流塑狀的飽和淤泥或淤泥質(zhì)土的處理。由于擠淤拋填體必須下沉到層底的硬土層，故其一般適用于不排水抗剪強(qiáng)度小，四周為封閉的稀淤泥，或片石能沉達(dá)底部的泥沼或厚度不超過(guò)4m的軟土。另外，當(dāng)施工現(xiàn)場(chǎng)具備石料豐富，運(yùn)距較短的條件時(shí)，該方法還可以極大地降低工程造價(jià)。

1.2 拋石擠淤地基處理的施工要求

為保證填筑體能下沉，原則上要求應(yīng)先挖除阻礙填筑體下沉的表層硬殼，避免復(fù)合地基底層拋大塊體過(guò)多而造成填筑體架空的現(xiàn)象。為此，底層要選定適宜振動(dòng)碾壓的較大塊徑的拋填體，根據(jù)近挖遠(yuǎn)卸的排淤原則，采用有效挖泥工具在填筑體兩側(cè)盡量挖淤卸荷，加大填筑體的下沉深度。

2 工程實(shí)例

2.1 工程概述

2000年昌黎縣砌筑飲馬河入?？诤５?，該建筑場(chǎng)地地勢(shì)低洼，地形平坦，地貌屬岸邊平原及河口三角洲地貌。設(shè)計(jì)海堤采用衡重式漿砌石結(jié)構(gòu)，壩高4m，地面上2m，地面下2m，基底設(shè)計(jì)承載力要求fk≥150kPa。

據(jù)鉆孔揭露，本次工程在勘察鉆孔控制深度范圍內(nèi)，第四系土層可劃分為5層，第四系堆積物以細(xì)粒土為主，自上而下為：①細(xì)砂，風(fēng)積而成，厚0.3m～0.8m；②粉土，厚0.3m～0.9m；③粉細(xì)砂，厚0.3m～1.6m；③—1，淤泥，厚0.3m；④粉質(zhì)粘土，厚0.4m～0.9m；⑤—1含貝殼細(xì)砂，厚0.4m～0.7m；⑤—2粉質(zhì)粘土，厚 0.6m；⑤—3粉土，厚0.1m，泄湖相地層；⑤細(xì)砂，厚大于0.7m，屬海相地層。據(jù)孔內(nèi)觀測(cè)，地下靜水位距自然地面0.3m～1.2m。按重型動(dòng)力觸探結(jié)果，場(chǎng)內(nèi)③粉細(xì)砂、⑤—1含貝殼細(xì)砂層都屬可地震液化土層，綜合液化指數(shù)ⅠLE＜5.0。場(chǎng)地土類型按《水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（DL5073—2000）綜合評(píng)定場(chǎng)地土類型為中軟場(chǎng)地土。

2.2 地基處理方案的選擇

按圖紙要求，施工單位開(kāi)挖基槽至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，該位置位于③粉細(xì)砂層。該土層受地下水浸泡，經(jīng)挖掘機(jī)擾動(dòng)，呈現(xiàn)飽和土體狀態(tài)，所以，地基土表現(xiàn)為高含水量、高壓縮性、高靈敏度且承載力極低的觸變性流塑狀河相淤泥。由于施工降水無(wú)法迅速排除飽和土體中的孔隙水，致使基槽無(wú)法成形，砌筑塊石無(wú)法下沉到硬基底層形成接底式基礎(chǔ)，致使砌筑工程難以進(jìn)一步實(shí)施。

由于流塑狀的淤泥較為稀軟，不排水抗剪強(qiáng)度較低，且靈敏度高，若采取挖除方案其開(kāi)挖和運(yùn)輸都比較困難，將給施工帶來(lái)很大不便，所以此方案被予否定。考慮到施工場(chǎng)地距北部山區(qū)采石場(chǎng)約20km，運(yùn)距很短，且石料可充足供應(yīng)，經(jīng)工程各方研究，最后決定采用“拋石擠淤地基處理法”進(jìn)行地基處理，并由原設(shè)計(jì)單位出具了設(shè)計(jì)變更說(shuō)明。

總體思路為：在基槽底部拋填塊徑不小于0.3m的塊石，依靠單塊塊體自重沉入淤泥中，形成以塊石為骨架中間充滿淤泥的復(fù)合地基。由于基槽四周是封閉狀的淤泥，經(jīng)拋填、擠淤后，填筑體能形成接底的較為穩(wěn)定的置換地基，可滿足設(shè)計(jì)要求的承載力并具有較小的變形性能。

2.3 施工的方法

拋填擠淤工序流程為：拋塊石擠淤——挖掘機(jī)碾壓——碎石填隙——鋪設(shè)墊層。

以30m長(zhǎng)基槽作為一個(gè)處治單元。挖淤之前準(zhǔn)備好塊石，堆碼在基槽兩側(cè)，距基槽上口邊緣不小于5m。實(shí)測(cè)基槽控制高程，并經(jīng)業(yè)主及監(jiān)理工程師現(xiàn)場(chǎng)檢查確定拋石范圍及拋石界線。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，拋石擠淤?gòu)囊欢诉M(jìn)占施工，人工投擲塊石要求均勻，每層拋石后挖掘機(jī)碾壓數(shù)遍并把淤泥往另一端擠壓至基本穩(wěn)定。當(dāng)拋石高度超出淤泥面并拋石范圍符合設(shè)計(jì)要求后，用小碎石填充拋石縫隙，挖掘機(jī)碾壓，直至基礎(chǔ)穩(wěn)定、無(wú)彈簧現(xiàn)象為止。最后，在大塊徑的單塊體骨架上部及間隙鋪設(shè)30cm厚級(jí)配良好、透水不透泥的石渣墊層進(jìn)行整式壓載擠淤置換，形成散式骨架與整式擠淤平臺(tái)結(jié)合的復(fù)合式地基。

2.4 施工注意事項(xiàng)

（1）使用未風(fēng)化石料擠淤拋填時(shí)，塊石大面朝下，塊石小于30cm粒徑的含量不得超過(guò)20%。

（2）碼方距基槽上口邊緣不小于5m，以減少基槽坡面的坍塌、滑坡。一旦基槽產(chǎn)生塌滑，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行處理，必須使填筑頂面的高程和寬度滿足設(shè)計(jì)要求。

（3）注意沿基槽寬同步進(jìn)占，這是保證全斷面整體同步沉底的關(guān)鍵。如果不是同步進(jìn)占，而形成如箭矢形的局部首先突進(jìn)，則箭頭兩側(cè)擠起的淤泥必將影響后續(xù)拋填石料沉底，從而使填筑不能按設(shè)計(jì)要求達(dá)到整體同步下沉的效果。

（4）及時(shí)清除端頭及兩側(cè)的淤泥包，這是加速拋石沉底的重要措施。在進(jìn)占過(guò)程中，在端頭和其兩側(cè)隆起的淤泥包將形成沉底的重大障礙，應(yīng)用挖掘機(jī)將淤泥包及時(shí)挖除，以減小底部淤泥擠出的阻力，保證拋石沉底。

（5）拋石碾壓后應(yīng)及時(shí)檢測(cè)填筑頂面高程，共需復(fù)測(cè)3次，每次間隔2h，確保其頂高程符合設(shè)計(jì)要求。

2.5 工程施工效果

海堤工程基礎(chǔ)經(jīng)拋石擠淤法處理后，解決了基礎(chǔ)難以砌筑的問(wèn)題，工程得以順利實(shí)施并按時(shí)竣工。而且此方法與樁基法、換土法、灌漿法、排水固結(jié)法等相比較，縮短了工期，節(jié)約了投資。

工程現(xiàn)已運(yùn)行九年，成功地抵抗了多次風(fēng)暴潮的侵襲，未出現(xiàn)因基礎(chǔ)不均勻沉陷造成的堤身開(kāi)裂、傾斜等問(wèn)題，取得了很好的預(yù)期效果。

3 結(jié)語(yǔ)

“拋石擠淤地基處理法”是通過(guò)向流塑狀淤泥基槽內(nèi)大量集中拋填石料，依靠塊石自重，將淤泥擠出基底范圍，達(dá)到強(qiáng)制置換飽和軟土，提高地基承載力目的的一種地基處理法。此法已在昌黎縣飲馬河入海口海堤地基加固處理中應(yīng)用得十分成功。實(shí)踐表明，該方法具有節(jié)省工程投資、縮短建設(shè)工期、少占土地等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)與本文地基情況相似的屬于海相、河谷相、湖沼相、三角洲相等河流沖積物的地基加固施工具有參考借鑒價(jià)值。陜西水利

[1]趙明華.土力學(xué)與基礎(chǔ)工程.武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2005年