拋石擠淤在超深軟土中的應(yīng)用

 
1、工程概況
本項(xiàng)目為連云港和風(fēng)灌西 100MW 風(fēng)電項(xiàng)目，項(xiàng)目擬建風(fēng)機(jī) 50 臺(tái)，其中 t35～t50 共 16 臺(tái)風(fēng)機(jī)需斜向跨河，斜向跨河長(zhǎng)度為 30～40 米，該河道水深約 1.5 米左右，淤泥質(zhì)土及淤 泥層深度約 13--17 米。 按照原設(shè)計(jì)要求路基施工前應(yīng)先清淤，底部采用 500 厚 8%的石灰土做墊層，上部依次為 砂石墊層、8%石灰土、500 厚 15%石灰土、400 厚三七灰土、150 厚泥結(jié)碎石、250 厚石灰 土碎礫石面層、30 厚砂礫磨耗層（如下圖所示）。
2、施工方案選定 分析設(shè)計(jì)圖紙，第一、如果先清淤周邊淤泥必定會(huì)迅速流至此處，可能會(huì)對(duì)一旁的公路 （柴東線）造成較大損壞，必須對(duì)采取加固保護(hù)措施，成本較大、工期較長(zhǎng)而且效果可能不 佳。第二、圖紙工藝復(fù)雜，工序較多，造價(jià)較高，而且原材料及施工質(zhì)量均難以把握。因此， 我項(xiàng)目部決定在現(xiàn)狀淤泥面標(biāo)高-1.0 m 的基礎(chǔ)上采用拋石擠淤的工法，以加快工期、節(jié)省成 本及減少清淤對(duì)周邊公路的影響。 拋石擠淤法是屬于地基處理方法中置換法的一種，然而在有關(guān)地基處理的書籍中卻很少 見到有關(guān)這方面的理論研究與施工方法，有些書上有所提及，但也少有論述，而且常規(guī)的拋 石擠淤工法適用范圍被認(rèn)為也只局限于厚度較小的淤泥地基。例如圖集 15MR301《城市道 路—軟土地基處理》中描述：拋石擠淤工法適用于厚度較薄，片石能沉達(dá)底部的沼澤及厚度 小于 3 米的軟土路段。然而此工法在本項(xiàng)目中大范圍的用于了厚度較大（13～17m）的淤泥 地基中，而且通過實(shí)踐與實(shí)際效果的驗(yàn)證，這種方法在處理較深淤泥層方面還是有它獨(dú)特的 技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面的價(jià)值的。下面介紹常規(guī)的拋石擠淤法與本項(xiàng)目拋石擠淤處理深厚軟土地層的不同之處。 連云港和風(fēng)項(xiàng)目地質(zhì)柱狀圖
3、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施
3.1、施工準(zhǔn)備
拋石所選的石料杜絕摻有風(fēng)化石，常規(guī)拋石擠淤法要求尺寸范圍為 30～80 cm，水位較 深部位所采用石料尺寸范圍增至 80～100 cm。本項(xiàng)目要求塊石尺寸范圍為 80～100 cm，最 底部一層需增至 100～150 cm。
3.2、拋投塊石 常規(guī)拋石擠淤是通過拋填碎石的方式，依靠單塊塊體(塊徑不小于 0.3m)的自重或借助外 力的振碾，使拋填體沉人淤泥中，形成以塊石為骨架中間充滿淤泥的復(fù)合地基。對(duì)于四周是 封閉狀的墩泥，經(jīng)拋填、吸淤、碾壓后，填筑體能形成接底的較為穩(wěn)定置換地基，并有較高 的承載力和較小的變形性能。但是拋填體必須下沉到層底的硬土層，故其一般適用淤泥厚小
于 3m。
本項(xiàng)目淤泥層厚度達(dá) 13～17m，拋填體無(wú)法下沉到硬土層，所以需要在上部淤泥層之中
形成具有一定強(qiáng)度的整體筏板狀基礎(chǔ)。具體做法為：先在路基底部鋪設(shè)約 40～50cm 粘性土
與周邊淤泥質(zhì)土攪拌融合以降低其靈敏度，上覆雙層雙向竹排板滿鋪，再拋投直徑 100～150
cm 塊石，利用塊石間的咬合擠密效應(yīng)使底層塊石形成類似于整體筏板的基礎(chǔ)，上部再分層
鋪設(shè)直徑 80～100 cm 塊石，由較大自重的挖掘機(jī)來(lái)回開行進(jìn)行碾壓，使塊石嵌入基本穩(wěn)定。
待較大的作業(yè)平面形成后，采用振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，先振動(dòng)碾壓 4～5 遍，在碾壓過程中
配以人工將孔隙用小石和石屑填平，直至表面無(wú)明顯空隙為止。在挖掘機(jī)、壓路機(jī)等眾多重型機(jī)械的多次碾壓下，頂面處于穩(wěn)定，且沒有輪跡，即可認(rèn)為達(dá)到密實(shí)狀態(tài)。這樣依次施工，
直到回填至要求路面標(biāo)高為止。
連云港和風(fēng)拋石擠淤示意圖
3.3、實(shí)際效果
拋石回填完成后，經(jīng)歷過預(yù)制樁運(yùn)輸、土方運(yùn)輸?shù)冉賴嵉能囕v數(shù)十次碾壓，無(wú)下沉開
裂等現(xiàn)象，拋填體固結(jié)完成，拋石擠淤處理效果良好，使施工質(zhì)量得到有效保證。
4、本項(xiàng)目拋石擠淤法的技術(shù)論證
本項(xiàng)目中設(shè)計(jì)圖紙的處理方法在跨河淤泥軟土地基處理運(yùn)用由于工序復(fù)雜存在施工局
限性，常規(guī)拋石擠淤法處理軟土地基的深度無(wú)法滿足工程要求，相比于以上兩種處理方式，
本項(xiàng)目拋石擠淤方式在軟土地基應(yīng)用中，有著較好的應(yīng)用基礎(chǔ)和實(shí)際價(jià)值。
此種拋石擠淤法在技術(shù)上的可行性，并不受太多場(chǎng)地地質(zhì)環(huán)境因素的影響，只要場(chǎng)地條
件適合大型機(jī)械如翻斗車、挖掘機(jī)和壓路機(jī)等進(jìn)行施工，就可以采用拋石擠淤法對(duì)深層淤泥
進(jìn)行處理。
從理論上來(lái)講，淤泥一般為流塑狀甚至流態(tài)狀，在受到一定的外力擠壓時(shí)，在無(wú)側(cè)限的
條件下，必然要發(fā)生移動(dòng)。外力有側(cè)向的，也有正向的，但對(duì)淤泥擠動(dòng)影響最大的是側(cè)向的
外力作用。所以本工程拋石能夠?qū)崿F(xiàn)處理深層淤泥的效果也與河道較窄，河兩側(cè)土體對(duì)拋石位移有一定限制作用有關(guān)。
雖然拋石擠淤的基本是屬于側(cè)向的外力作用，在形成一定厚度的填石層后，也會(huì)產(chǎn)生正
向的壓力，雙層雙向的竹排板除了能夠控制拋填體的不均勻沉降外還能夠較好的消散這種應(yīng)
力，加之經(jīng)粘性土處理過的淤泥液性指數(shù)變小，阻力作用增大，使此筏板基礎(chǔ)下沉量更小，
地基整體性更加完整，增大地基的承載力。
本項(xiàng)目采用較大塊石，經(jīng)塊石自重及上部機(jī)械設(shè)備的碾壓的使其之間咬合擠密效應(yīng)更加
明顯，一定程度上增強(qiáng)了拋填體的抗剪強(qiáng)度。而且塊石與塊石間的空隙存在使得淤泥中的水
無(wú)法上升，能有效阻止毛細(xì)水上升侵蝕上層路基。
相比于其他地基處理方式，拋石擠淤作為置換方法的一種，幾乎沒有在任何的書籍和論
著中有詳細(xì)并具體的原理和應(yīng)用介紹，其一就是因?yàn)檫@種方法是技術(shù)性要求比較低的一種方
法，其二就是因?yàn)檫@種方法在實(shí)際應(yīng)用中往往是一種輔助的次要的軟基處理方法。但是技術(shù)
上可行是任何工程技術(shù)實(shí)施的一個(gè)關(guān)鍵，是工程實(shí)施最基本的一個(gè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。因此，作為從
技術(shù)可行性層面上來(lái)說(shuō)，拋石擠淤法對(duì)于類似連云港和風(fēng)項(xiàng)目跨河道路的工程還是有很大的
應(yīng)用空間的。
5、本項(xiàng)目拋石擠淤的經(jīng)濟(jì)論證
拋開設(shè)計(jì)圖紙地基處理方式的巨大施工成本不談，單相比于較為經(jīng)濟(jì)的常規(guī)拋石擠淤方
法，本項(xiàng)目先拋入一定厚度粘性土利用粘性土本身占用空間就能減少一部分塊石的投入，而
且還通過降低淤泥質(zhì)土的靈敏度，增大淤泥對(duì)雙層雙向竹排板的阻力減少上部石料的投入。
經(jīng)工程實(shí)踐對(duì)比兩種方式石料用量相差至少 15%，況且本方案相對(duì)常規(guī)拋石擠淤還有不可比
擬的質(zhì)量及可行性優(yōu)勢(shì)。
在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下，經(jīng)濟(jì)利益是決定很多事情運(yùn)作過程的主要制約因素，在很多種選擇
的情況下，成本因素是引導(dǎo)取舍的關(guān)鍵所在。成本因素是一個(gè)綜合的概念，它包括直接成本、
時(shí)間成本和環(huán)境成本等，其中考慮最多的就是直接成本，也就是工程的實(shí)際造價(jià)。采用本項(xiàng)
目的拋石擠淤法，只要施工方法得當(dāng)，石料的運(yùn)輸成本不高，石料的采取對(duì)環(huán)境的損害可以
得到允許，它的直接成本是最低的，綜合成本應(yīng)該說(shuō)也是最低的。作為成本低見效快的工法，
在連云港和風(fēng)項(xiàng)目的跨河道路方面是成功的，值得推廣應(yīng)用。至于在其他方面的應(yīng)用，可根
據(jù)實(shí)際地質(zhì)條件，結(jié)合具體工程認(rèn)真分析后實(shí)施。
6、有關(guān)此拋石擠淤法幾個(gè)問題的思考
（
1）此拋石擠淤法能夠處理比較深厚的淤泥，通過拋填體對(duì)淤泥的擠動(dòng)作用，達(dá)到對(duì)淤泥的置換目的。拋石過程中應(yīng)保持一定的推進(jìn)方向和對(duì)拋填體有一定充足的碾壓。
（
2）拋填石料應(yīng)保證大直徑的塊石含量在 60％以上，淤泥中盡可能少用或不用砂土，保證
擠淤的效果及拋填體的整體性。
（
3）在選擇拋石擠淤法時(shí)，應(yīng)考慮后續(xù)工程的建設(shè)需要，不要給后續(xù)工程的建設(shè)設(shè)置人為
的障礙，尤其是可能涉及的樁基礎(chǔ)。如本項(xiàng)目就因前期沒有考慮可能在跨河道路上面打樁做
風(fēng)機(jī)吊裝平臺(tái)，導(dǎo)致二次挖方填方。
（
4）本拋石擠淤工藝形成的道路地基會(huì)存在某些很難回避的問題，如塊石間的“淤泥包”
等，可能還需要再作進(jìn)一步的處理，但由于上覆填石給后續(xù)施工設(shè)置了困難。因此，該如何
進(jìn)行處理這些問題，還有待更多的思考和實(shí)踐。
7、總結(jié)
本工程的拋石擠淤法的施工過程就是一個(gè)將表層一定厚度的淤泥擠走形成整體筏板狀
基礎(chǔ)并置換的過程，是一種很簡(jiǎn)單而且見效快的軟基處理方法，如果石料資源充足且后續(xù)基
礎(chǔ)施工允許，拋石擠淤法處理淤泥層是有其獨(dú)特的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值的。因此，雖然此拋石擠
淤法簡(jiǎn)單且不先進(jìn)，但正因?yàn)橛衅洫?dú)特技術(shù)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，這種方法在處理淤泥層方面還是有
一定發(fā)展前景和作為的。