拋石擠淤法在山區(qū)高速公路中的應(yīng)用

李劍波

隨著我國(guó)西部大開發(fā)建設(shè)的深入和公路建設(shè)的發(fā)展,山區(qū)高速公路建設(shè)也成為目前公路建設(shè)中的一個(gè)重點(diǎn),它是基于山區(qū)環(huán)境載體下進(jìn)行的,存在著對(duì)山區(qū)地質(zhì)環(huán)境的改造,其中包括橋梁、隧道、高填深切邊坡及軟土路基等方面的處理。而軟土路基處理的方法有很多,如清除、淺層拌和、換填、拋石擠淤、爆破擠淤、CFG樁或碎石樁、矮橋穿越等方法。

現(xiàn)就衡陽(yáng)—炎陵高速公路第9合同段K66+930～K67+040段軟土處理實(shí)例,談?wù)剴伿瘮D淤法在山區(qū)高速公路中的應(yīng)用。

1 工程概況

衡陽(yáng)—炎陵高速公路第9合同段K66+930～K67+040段軟土分布范圍見圖1,從地形上看,軟土地段主要分布在地勢(shì)較低的沖溝底部,沖溝上游為廟沖水庫(kù),兩側(cè)為山坡,沖溝下游為鐵路路基。下游鐵路路基僅做了一個(gè)1-φ 1.25 m涵洞供沖溝排水。地質(zhì)勘察揭露地層中,表層淤泥厚度介于1.03 m～3.40 m不等,下部分布有淤泥夾巨形漂石,其含量在20%左右,厚度介于1.50 m～2.50 m不等。

2 該段軟土的形成機(jī)制

該地段沖溝底部高程為119.40 m,地勢(shì)低洼,兩側(cè)山坡陡峭,匯水面積較大,沖溝為上游廟沖水庫(kù)的主要泄水通道,沖溝下游的鐵路路基高程為 127.50 m,高出沖溝近8.10 m,僅有一個(gè)1-φ 1.25 m涵洞進(jìn)行排水,一定程度上鐵路路基對(duì)沖溝排水形成阻隔,沖溝形成積水區(qū)。在雨水作用下,兩側(cè)山坡表土、樹葉、雜草等匯集在沖溝底部,經(jīng)過(guò)常年積水浸泡后形成淤泥,而山體上塊石、滾石滑落沖溝中,形成了底部的淤泥夾漂石層。

3 處治方案論證

K66+930～K67+040段路基分布在鐵路路基上部,填土高度在20 m左右(見圖2),屬于高路堤,該段軟土路基的處理受控因素主要為:鐵路路基的變形、淤泥中夾有巨形漂石。通過(guò)對(duì)清淤換填法、碎石樁法、拋片石擠淤法等的論證,最后采用拋片石擠淤法進(jìn)行處理。

清淤換填法主要是通過(guò)挖除路基范圍內(nèi)軟土層(包括漂石夾淤泥層),再進(jìn)行片石回填。由于鐵路路基在沖溝常年積水的情況下,達(dá)到了一個(gè)飽水狀態(tài),通過(guò)對(duì)淤泥的開挖,會(huì)使近8 m高的鐵路路基產(chǎn)生臨空,影響鐵路路基的穩(wěn)定性。

碎石樁法主要用于軟土深度較大,松散的軟土處治,應(yīng)穿透軟土層,下嵌硬層0.50 m左右,該段軟土下部近1.50 m厚的淤泥夾巨形漂石層,在碎石樁施工中,現(xiàn)有施工技術(shù)很難對(duì)其進(jìn)行穿透。

拋片石擠淤法是通過(guò)拋一定規(guī)格的石料(片石),在外力的作用下,使土基產(chǎn)生整體剪切滑移破壞而達(dá)到置換軟土的一種軟土處治方法。清除該段表層軟土,保留軟土夾漂石層,先拋片石在鐵路路基周圍,進(jìn)行壓實(shí)處理,再逐步向內(nèi)側(cè)延伸擠淤,該法可最大限度的避免鐵路路基失穩(wěn),同時(shí)也解決了漂石夾淤泥層難施工的問(wèn)題。

4 拋石擠淤法對(duì)該段軟土的處治過(guò)程

施工流程:挖淤→擠淤→碾壓(清淤)→換填片石→填筑砂礫石。

施工方法:在軟土地段開挖60 cm×120 cm的縱向排水溝和一定數(shù)量的橫向排水溝,引出地表積水后,以10 m×10 m范圍作為一個(gè)處治單元。在挖淤之前準(zhǔn)備好片石,粒徑在5 cm～40 cm范圍內(nèi),浸水抗壓強(qiáng)度大于15 MPa。片石堆碼在靠鐵路路基的地段,通過(guò)挖掘機(jī)挖除表層淤泥,采用人工投擲方法,順鐵路路基邊緣向高速公路路基方向均勻投擲片石,先用輕型壓路機(jī)碾壓,同時(shí)加強(qiáng)對(duì)鐵路路基的變形觀測(cè),并清除擠出的淤泥,在鐵路路基沒(méi)有變形的前提下,改用重型壓路機(jī)從外往里再進(jìn)行反復(fù)碾壓,其強(qiáng)振力不小于50 t,然后逐步沿沖溝向水庫(kù)方向延伸,直到整個(gè)公路路基范圍內(nèi)拋石擠淤結(jié)束,確認(rèn)壓實(shí)達(dá)到表面無(wú)明顯的輪跡,密實(shí),無(wú)彈簧現(xiàn)象為止。再在其上進(jìn)行回填片石作業(yè),待填筑高程達(dá)到地下常水位以上后,在路基填筑范圍內(nèi)鋪筑30 cm厚砂礫層。

該段軟土處治共挖除淤泥11 916 m3,擠淤片石3 569 m3,平均擠淤深度約1.2 m;換填片石7 139 m3,平均換填深度約2.3 m,砂礫石約931 m3。處理后結(jié)果滿足路基規(guī)范要求,鐵路路基未發(fā)生任何變形。

5 結(jié)語(yǔ)

一般而言,拋石擠淤的施工流程,應(yīng)從地勢(shì)高處拋石,從地勢(shì)低處挖除淤泥,本實(shí)例有鐵路路基的特殊性,主要通過(guò)加強(qiáng)對(duì)施工過(guò)程的控制來(lái)保證處理的質(zhì)量。

拋石擠淤法以前多用在填海工程中,在公路中一般用于當(dāng)泥沼及軟土厚度小于3.0 m,且其軟層位于水下,換填施工困難或基底直接落在含水量極高的淤泥上的情況。

山區(qū)高速公路中的部分軟土,常夾有巨形漂石,這對(duì)清淤換填、碎石樁等處理方法很不利,通過(guò)合理運(yùn)用拋石擠淤法對(duì)其處理,既能達(dá)到經(jīng)濟(jì)、省時(shí)、方便的效果,又能達(dá)到路基的穩(wěn)定性要求。

值得說(shuō)明的是,在利用拋石擠淤法時(shí),需通過(guò)詳細(xì)地質(zhì)勘察,如果軟土大于3 m時(shí),應(yīng)對(duì)軟土變形和片石下沉深度嚴(yán)格計(jì)算后使用。

[1] JTG D30-2004,公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] JTG F10-2006,公路路基施工技術(shù)規(guī)范[S].

[3] 湯定一,趙明華.公路軟基加固處理的方法探討[J].中南公路工程,2002,27(3):87-92.

[4] 曹樹鋒.路基工程質(zhì)量的成因及處治措施[J].山西建筑,2008,34(23):299-300.