淤泥、沼澤區(qū)軟基處理施工技術(shù)

王貴文

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淤泥、沼澤區(qū)軟基處理施工技術(shù)

王貴文

（中鐵六局集團(tuán)太原鐵路建設(shè)有限公司，山西 太原 030400）

南部地區(qū)的鐵路建設(shè)受降雨影響尤其大，地下水和地表水特別豐富。這些區(qū)域的軟基處理應(yīng)在路基土方施工前進(jìn)行，軟基處理時(shí)間直接影響整個(gè)施工期。軟基處理的質(zhì)量直接影響路基填料的質(zhì)量。挖除換填片石的施工方法有效地解決了以上問題，可在今后類似工程中得到推廣應(yīng)用。

淤泥；沼澤區(qū)；軟基；片石

1 引言

中國南方的鐵路建設(shè)受降雨影響尤其大，地下水和地表水特別豐富，這些區(qū)域的軟基處理應(yīng)在路基土方施工前進(jìn)行。為了減少雨季對地基處理的影響，便于實(shí)際操作施工，有效提高地基處理效率，保證地基處理質(zhì)量，霞凝貨場擴(kuò)建工程在淤泥區(qū)、沼澤區(qū)軟基處理施工中進(jìn)行了技術(shù)研究。通過現(xiàn)場比選研究，最終決定采用挖除淤泥、換填片石的施工工藝對軟弱路基進(jìn)行處理，有效地解決了以上問題，可在今后類似工程中得到推廣應(yīng)用。

2 工程概述

2.1 工程概況

霞凝貨場擴(kuò)建工程項(xiàng)目位于京廣線長沙霞凝站東側(cè)，唐家湖路以南，青竹湖路以北，華寧路以東。霞凝貨場擴(kuò)建工程按“三類工程，十七個(gè)功能區(qū)”整體布局規(guī)劃設(shè)計(jì)，三期工程一期工程改造，貨場貨運(yùn)功能擴(kuò)建工程，預(yù)留工程；十七個(gè)功能區(qū)是集裝箱作業(yè)區(qū)、快速作業(yè)區(qū)、特種貨物作業(yè)區(qū)、鋼鐵物流作業(yè)區(qū)、新鮮冷凍作業(yè)區(qū)、一期車輛作業(yè)區(qū)、一期笨重作業(yè)區(qū)、倉儲(chǔ)物流配送作業(yè)區(qū)、送貨車停放區(qū)、綜合服務(wù)區(qū)、汽車及零配件交易區(qū)、綜合辦公區(qū)、軍用備件倉庫、預(yù)留鋼材和建材展示交易區(qū)、預(yù)留倉儲(chǔ)物流裝卸作業(yè)開發(fā)區(qū)、預(yù)留冷藏作業(yè)區(qū)、預(yù)留倉儲(chǔ)物流生活區(qū)、改移溝渠為一單獨(dú)的工程單元。建成后作為湖南省、廣鐵集團(tuán)最大的鐵路貨物物流基地，與長沙港、公路形成港口、鐵路、公路立體交通運(yùn)輸樞紐，為湖南省的經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供交通保障。項(xiàng)目總投資21.56億元，其中站前工程主要涉及路基、橋涵、軌道、站場建筑物等項(xiàng)目，投資約5.6億元，后期工程15.96億元。

2.2 主要工程量

該工程項(xiàng)目挖土方2. 56×106m3，填土方1.28×106m3，換填土方4.2×105m3，填滲水土1.4×104m3；填中粗砂1.25×105m3，清表挖方1.32×105m3，水泥攪拌樁45 702 m，重型沖擊碾壓76 323 m2，土工格柵2.3×105m2；聯(lián)鎖塊道路49 061 m2，平交道口鋪面871 m2，鋼筋混凝土路面1.23×105m2，瀝青混凝土路面1.01×105m2。

3 工藝特點(diǎn)

該工程項(xiàng)目施工簡單，迅速便捷，質(zhì)量可靠；受雨天影響小，能有效縮短工期；工程附近料源豐富，運(yùn)輸方便；比樁基地基處理成本更低，比換填中粗砂更適用，處理更徹底。

4 適用范圍

該施工技術(shù)適用于排水困難、長期積水的淤泥區(qū)、沼澤區(qū)，地勢低洼區(qū)，表層為泥炭狀，較厚，石料不能傾倒在污泥底部的區(qū)域；地下水位較高，土壤面積較軟；厚度小于4 m的軟土地基；原有池塘、魚塘、水渠淤泥較厚大于2 m的區(qū)域，以及含有渣土、腐殖土區(qū)域；受工廠、礦長期排出的廢水、廢渣形成的排放區(qū)域。

5 工藝原理

利用水泵排出長時(shí)間無法自行消除的積水，去除沉積物、軟土、泥土、腐殖質(zhì)等。分層填筑一定數(shù)量的石塊，并在表面填充一層碎石。進(jìn)行找平和填縫，徹底解決淤泥區(qū)，沼澤區(qū)和低洼地區(qū)的地質(zhì)條件。更換高強(qiáng)度片巖、砂和礫石，以提高基礎(chǔ)的承載能力，為下一次路基填筑提供條件。減少路基工后沉降量。這種挖泥和更換板坯的方法比粉碎和擠壓淤泥的方法更徹底，更徹底地處理軟土，質(zhì)量更有保障。雨水浸泡可能會(huì)造成泥濘現(xiàn)象，可利用泥漿挖掘來徹底改變這種現(xiàn)象。

6 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

6.1 施工工藝流程

測量確定需要處理的范圍，石頭提前交付到現(xiàn)場，并及時(shí)填充。

6.2 操作要點(diǎn)

6.2.1 施工準(zhǔn)備

選擇合適的地點(diǎn)為石頭準(zhǔn)備材料。石材由石材制成，不適合風(fēng)化，石材等級符合施工規(guī)范要求；測量要填充和填充的石塊的位置，找出淤泥下的地質(zhì)，并使板樁控制側(cè)樁；根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況，做好臨時(shí)排放和攔截設(shè)施；準(zhǔn)備泵和排水設(shè)備，比如發(fā)電機(jī)和水泵，及時(shí)抽水，以確保正常運(yùn)行。

6.2.2 挖除淤泥、軟弱土層操作要點(diǎn)

軟基處理前，先將沼澤區(qū)、淤泥區(qū)的水采用水泵抽干或修建臨時(shí)排水設(shè)施（埋設(shè)圓管或臨時(shí)排水溝）將水疏干；挖掘機(jī)進(jìn)場挖除淤泥、軟弱土層、雜土和腐殖土，并外棄到指定棄土場；處理區(qū)域面積較大時(shí)，分塊、分區(qū)域進(jìn)行挖除需要換填的淤泥、軟弱土層，隨挖除隨換填，避免大面積淤泥挖除后換填不及時(shí)而下雨浸泡、坍塌。

小面積區(qū)域需要換填處理時(shí)，利用好的天氣條件迅速組織，整個(gè)區(qū)域挖除，整體換填，達(dá)到最佳效果；挖除淤泥、軟弱土層必須干凈、徹底，挖除后達(dá)到原狀土或新鮮土層，不得留有死角、挖除不到位的情況。挖除淤泥、軟弱土層作業(yè)盡量選擇在雨季來臨前或枯水期，便于操作，減少抽水工作量，挖除換填質(zhì)量會(huì)更高。

6.2.3 換填片石操作要點(diǎn)

在更換板石之前，檢查軟土層后的挖掘淤泥和基質(zhì)，檢查是否完全清潔，挖掘的深度和寬度幾何是否符合更換要求；填石必須堅(jiān)硬，無風(fēng)化，直徑不能大于1 m，不能小于0.3 m，石粉和礫石的用量控制在10%以下，嚴(yán)禁使用不合格的填料；更換石材的工作應(yīng)與泥漿的開挖緊密結(jié)合，與石材的供應(yīng)密切相關(guān)。鑒于運(yùn)輸、雨天等因素，有必要提前準(zhǔn)備材料，以確保不間斷施工。替換石材應(yīng)分層填充，第一層密封地下水和周圍泥漿。當(dāng)淤泥區(qū)域和沼澤區(qū)域較大時(shí)，可以將其劃分為“十字”骨架，并且可以使用“四個(gè)方塊”挖掘泥漿并填充石塊。在這個(gè)過程中，片巖的供應(yīng)要及時(shí)，不能分開，否則周圍的淤泥、軟土和地下水都會(huì)流入挖泥的坑內(nèi)。更換不完整將導(dǎo)致二次泵送和疏浚。

根據(jù)挖掘淤泥深度和承載力的要求，確定更換板坯的厚度，每層不應(yīng)小于1.0 m，分層填充和壓實(shí)。在挖掘污泥的過程中，當(dāng)有地下水時(shí)，應(yīng)提前準(zhǔn)備泵供抽水。另外，挖掘后的污泥不能隨意堆放，挖掘時(shí)必須隨時(shí)處理，以避免環(huán)境污染和二次清洗。更換石材表面必須平整，嚴(yán)格控制厚度，底層使用較大的石材，第二層使用一塊直徑約30 cm的石頭，易于壓實(shí)并提高平整度。兩層石材之間不應(yīng)混有淤泥、軟土。

6.2.4 填筑、碾壓片石施工

石材的破碎也根據(jù)填充區(qū)域，塊狀和分層進(jìn)行；每層滾動(dòng)層的厚度不應(yīng)超過1 m；當(dāng)壓碎石塊和路基的組合部分時(shí)，必須多次壓碎路基，以避免局部沉降和軟硬不平衡的下沉；在更換了所有淤泥區(qū)域和沼澤后，使用22 t振動(dòng)壓路機(jī)壓碎不少于5次。在沒有明顯的下沉之后，在石頭的表面上鋪設(shè)一層10 cm的礫石以達(dá)到水平和焦化。如果沒有破碎，請使用挖掘機(jī)進(jìn)行壓實(shí)，嚴(yán)格控制軋制的平整度，確保軋制后沒有積水。

6.2.5 試驗(yàn)檢測合格后進(jìn)行土方回填

設(shè)計(jì)、監(jiān)理和施工單位應(yīng)對基礎(chǔ)更換石材進(jìn)行聯(lián)合試驗(yàn)；現(xiàn)場測試，以測試基礎(chǔ)的承載能力。

7 材料與設(shè)備

挖除淤泥換填片石主要材料是片石，片石采用無風(fēng)化、不易風(fēng)化的花崗巖、玄武巖，其石材檢測必須達(dá)到Ⅰ級，片石最小直徑不能小于30 cm，最大直徑不能大于60 cm。片石含石粉量控制在5%以內(nèi)，每5 000 t片石原材檢測一批次，確保母材合格。還有一種材料就是砂礫石，其主要作用是嵌縫、找平，作為換填片石面層的一種材料，粒徑控制在1.5～3.5 cm，材質(zhì)檢測按照砂礫石的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測驗(yàn)收。主要機(jī)械設(shè)備包括挖掘機(jī)、振動(dòng)壓路機(jī)、運(yùn)輸車輛、裝載機(jī)和泵。

8 質(zhì)量控制

該方法的質(zhì)量控制主要集中在淤泥的開挖、軟土層是否徹底、石材的更換是否合格，軋制和灌裝質(zhì)量是質(zhì)量控制的關(guān)鍵點(diǎn)。用水泵排水后，開始挖掘淤泥和弱土層。需要及時(shí)抽水、填充石材，達(dá)到密封底部的效果。因此，在本節(jié)中去除淤泥和替換片巖必須是連續(xù)的，而不是中斷的。

選定的石頭必須堅(jiān)硬、無縫，尺寸合適；石頭越大，毛孔越大，制泥越容易，石頭過小，其大洞不足以密封底部。軋制后易于灌漿，因此，應(yīng)嚴(yán)格控制石材的材料尺寸和尺寸。完成壓實(shí)、除去污泥后，根據(jù)地基承載力的要求確定更換板的厚度，并用挖掘填充板坯。分層填充、滾動(dòng)，第一層可以選擇較大的石頭點(diǎn)，依靠石塊的重量沉到底部的污泥，至少不低于1.0 m，軋制不小于5次，軋制后石材表面看起來不會(huì)明顯下沉；第二層選用的石材相對較小，但最小直徑不能小于30 cm，主要是為了提高結(jié)構(gòu)的緊湊性和平整度。破碎完成后，K30用于測試。

9 安全措施

施工前測量確定待處理的淤泥區(qū)域和沼澤區(qū)域的范圍，并設(shè)置了保護(hù)標(biāo)志和防護(hù)欄桿，以禁止人員和設(shè)備進(jìn)入。蓄水區(qū)域由發(fā)電機(jī)水泵泵送，泥被挖的區(qū)域及時(shí)充滿了板坯并被壓碎。避免裝卸設(shè)備掉入淤泥區(qū)域或翻車，不能隨意卸料和堆放。所有機(jī)械設(shè)備施工必須配備一臺(tái)機(jī)器和一名工作人員，并且防護(hù)設(shè)備操作員經(jīng)過認(rèn)證，并在施工前進(jìn)行安全培訓(xùn)。嚴(yán)禁工作人員在填充石材時(shí)站在5 m范圍內(nèi)，以防小石塊和石塊的破碎傷人。指揮官應(yīng)該佩戴頭盔、照明設(shè)備、對講機(jī)和其他通訊設(shè)備，并與挖掘機(jī)操作員和自卸卡車操作員聯(lián)系，以提供石頭，相互銜接、配合密切。挖出的淤泥被丟棄到指定的儲(chǔ)存區(qū)域，周圍的標(biāo)志清晰標(biāo)記，欄桿不能隨意堆放。施工現(xiàn)場必須隨時(shí)清理，拆除并隨時(shí)拆除。

10 環(huán)保措施

在淤泥和沼澤地基礎(chǔ)處理之前，應(yīng)先進(jìn)行機(jī)械排水，排出來的水應(yīng)排到最近的溝渠、涵洞或現(xiàn)有排水系統(tǒng)，不得亂放，避免污染環(huán)境。挖出的淤泥應(yīng)丟棄到指定的儲(chǔ)存區(qū)域，并設(shè)置防護(hù)設(shè)施。為了進(jìn)入市政道路，必須采用新的智能生態(tài)汽車，并在施工現(xiàn)場內(nèi)外設(shè)置自動(dòng)洗車槽，以確保道路無污染。石頭是在當(dāng)?shù)夭傻模哉{(diào)查在該地點(diǎn)附近的采石場和采石場的供應(yīng)量。運(yùn)輸組織形成以確保材料的及時(shí)供應(yīng)，采石場必須具有當(dāng)?shù)卣块T頒發(fā)的采礦許可證和相關(guān)的環(huán)保程序，還必須使用新的智能生態(tài)汽車運(yùn)輸市政道路。

11 經(jīng)濟(jì)效益分析

采用這種方法處理淤泥沼澤區(qū)較其他形式能夠有效降低成本、縮短工期。與普通水泥攪拌樁相比，樁間距為0.6 m，樁長最小為4 m。每平方米地基處理的費(fèi)用為555元，采用挖除淤泥，換填片石，深度按2 m計(jì)算，每平米地基處理的費(fèi)用為440元，較樁基處理每平米節(jié)約成本115元。從攪拌樁配合比選配到成樁后實(shí)驗(yàn)檢測，最少需要2個(gè)月，因此，采用挖除淤泥，換填片石處理地基比樁基處理地基工期縮短最少2個(gè)月。與粉碎和擠壓處理相比，淤泥區(qū)和沼澤區(qū)的深度不確定，最深處為4～5 m。投入的片石數(shù)量非常大，每平米拋入片石量是挖除換填片石量的2倍，相比較每平米片石材料就節(jié)約了360元。施工受陰雨天氣影響小，可晝夜連續(xù)施工，提高地基處理效率，相比較樁基地基處理在雨季施工能夠縮短工期3個(gè)月。

12 結(jié)束語

項(xiàng)目開始于2015-12-31，并于2017-06-30完工。建設(shè)期為18個(gè)月。工程位于湖南省長沙市開福區(qū)，每年6月份前為持續(xù)陰雨天氣，施工期間要經(jīng)歷2個(gè)陰雨季節(jié)，有效施工時(shí)間為6個(gè)月，主要是路基地基處理、路基土石方、路基附屬，工期非常緊，任務(wù)非常重，因此地基處理至關(guān)重要，關(guān)系到總工期和后續(xù)工程的質(zhì)量。原設(shè)計(jì)地基處理為排水疏干、翻挖晾曬、換填中粗砂，可是在進(jìn)場后我們認(rèn)真調(diào)查，結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際天氣情況，每周有5 d雨天，2 d陰天，地勢低洼無法排水，無法疏干，無法晾曬，經(jīng)過與監(jiān)理、設(shè)計(jì)、業(yè)主溝通提出變更，采用挖除淤泥，換填片石進(jìn)行地基處理，取消氣刨和干燥，并更換中粗砂方案。2016-04-05變更方案確定后，抓緊組織片石進(jìn)場，晝夜施工，天晴下雨不間斷，在2016-06底完成8.0×104m2的淤泥區(qū)、沼澤區(qū)、水溝、水塘等軟弱土質(zhì)的地基處理，按照業(yè)主要求的節(jié)點(diǎn)工期完成地基處理，為下一步的路基土方填筑提供了條件，有效地減少了陰雨天對施工的影響。減少了5.0×104m3的粗砂，減少了8.3×104m2的土工格柵，節(jié)省了842萬元。比原設(shè)計(jì)地基處理方案工期提前了最少3個(gè)月。

［1］中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院.JTG D30—2004公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京：人民交通出版社，2004.

［2］中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院.05MR301城市道路軟土地基處理［S］.出版社不詳，2005.

［3］中華人民共和國建設(shè)部.JGJ 79—2002建筑地基處理技術(shù)規(guī)范［S］.出版社不詳，2002.

［4］交通部第一勘察設(shè)計(jì)研究院.TJT017—96.公路軟土地基路堤設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范［S］.北京：人民交通出版社，1997.

［5］鄧學(xué)鈞.路基路面工程［M］.北京：人民交通出版社，1999.

［6］劉玉卓.公路工程軟基處理［M］.北京：人民交通出版社，2003.

2095－6835（2019）05－0119－03

U416.1

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10.15913/j.cnki.kjycx.2019.05.119

〔編輯：張思楠〕