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深厚軟基拋石擠淤技術應用探討

2014-12-25 01:25陳俊波
城市建設理論研究 2014年37期
關鍵詞:監測

陳俊波

摘要:首先闡述了拋石擠淤的適用范圍及其原理, 然后結合工程實例, 詳細描述了其施工工藝及施工過程的質量控制標準。研究結果表明:拋石擠淤通過加快下臥層孔壓消散來提高地基強度,同時路基兩側的反壓護道能有效限制擠淤體的擴散;拋石擠淤淺層換填方式能大幅提高淤泥路基強度,擠淤后路基側向變形穩定;對于石料來源豐富的地區,拋石擠淤工法具有施工進度快且經濟節約的優點。

關鍵詞:拋石擠淤; 吹填淤泥; 監測

中圖分類號:C35文獻標識碼: A

相當數量的公路建設不可避免地會涉及到軟土地基。軟土地基的處治方法一般有排水固結法、復合地基法、輕質路堤法以及淺層置換法等。排水固結法控制路基沉降效果較好,但工期較長;復合地基法對路基沉降及路基穩定控制效果較好,一般用于公路工程的橋頭、構造物和舊路拓寬工程的路基拼接等沉降控制標準高的路段,但工程造價較高;輕質路堤法通過減小路堤荷載來減小地基沉降,一般在路堤高度大的路段,其優越性會更加明顯。在沿海地區廣泛分布著天然含水量大,有機質含量多,壓縮性高,孔隙比大,滲透性差,承載能力低,軟塑到流塑狀態的粘性土,如淤泥、淤泥質土、泥炭及其他高壓塑性飽和粘性土。

1 拋石擠淤的原理

拋石擠淤法就是通過拋石擠動并置換淤泥來達到加固地基的目的, 它的實質就是用石頭來代替淤泥,是一種置換的方法。拋石擠淤法與其他置換方法的最大區別在于它是一種純粹的置換。就是盡可能的把淤泥全部置換成石料而徹底改變地基土的性質, 實現軟基處理的目的。 這種方法是最直接也是最安全穩妥的,從理論上來講,淤泥處于流塑狀態,在受到一定的外力擠壓時,在無側限的條件下,必然要發生移動。外力有側向的,也有豎向的,拋石給予的基本是屬于側向的外力作用,在形成一定厚度的填石層后,也會產生正向的壓力,但對淤泥擠動影響最大的是側向的外力作用。如果淤泥層厚度過大或淤泥呈軟塑狀態,底部將有一定厚度無法擠動的殘留淤泥,那么,填石層的自重預壓與填石之間的縫隙將使底部淤泥有一個固結排水的過程,,也可以改善殘留淤泥的物理力學性質。另外,拋石過程作為一種自由落體的運動,由于一入水就受到水體以及淤泥的阻力作用,主要是淤泥的阻力作用,其下落是一個緩慢減速的過程, 并最終會停止下落。因此,拋石擠淤的處理厚度并不是無止境的,它跟淤泥的狀態有直接的關系,淤泥的液性指數越大,拋石的下落距離就越長,相應的拋石擠淤的處理厚度也越大。眾多實踐證明, 一般來說,淤泥為流塑狀時,拋石擠淤的處理厚度不大于15m 。

2 工程實例分析

2. 1 工程概況

某沿海公路項目,該場區由近年來陸續回填、吹填而成,地勢較為平坦,現平均標高約為10.5m,處理后交工標高為30.5 m。根據地質勘察資料,整個場區土質主要有碎石土、雜填土、吹填砂土、吹填淤泥、粉質黏土、礫砂和強風化泥質粉砂巖,吹填淤泥部分的土質呈現灰黑色,含水量較大,承載能力低,密度較小,孔隙比較大,采用拋石擠淤的方法進行處理。

2. 2 拋石擠淤的施工及質量控制

拋石擠淤所用的石料粒徑不宜過大,均控制在500 mm 以內,施工前期所用的石料為較粗的顆粒,后期可選用一些較小的顆粒,但盡量不使用黏性土含量較高的土方作為填料。填方采用挖掘機進行,方法為進占法。施工順序是:由裝載機把土石料從原料堆放處運至施工區域,再用挖掘機在作業范圍內均勻拋第一層填方,完成后,采用自重較大的推土機及挖掘機來回走動碾壓,待填方沉入后,可進行第二層填方,完成后用同樣方法進行碾壓,若填方無明顯的沉降,可向前延伸進行下一段的施工,若填方沉降量仍較大,則需要再拋一層填方進行碾壓,直至填方沉降量較小為止?;靥钍虾穸鹊谝粚?~ 2 m,其余各層根據施工情況各層小于1 m,在施工至交工標高前每層碾壓一遍, 施工至交工標高后碾壓2~ 3 遍.該施工是向淤泥區內拋填石料不是推填石料,拋填是用挖掘機把裝載機運送的石料拋到淤泥區,推填是用推土機把裝載機運送的石料推到淤泥區。拋填不僅可以有效地保護各種監測點,還能保證在表層淤泥相對移動不大的基礎上所測數據的真實性.因處理場區為淤泥,土質性狀極差, 施工進度不易過快,等最終碾壓后標高與交工標高高差小于0.15 m, 可停止填方施工; 若此時地基沉降速率每3 天大于10 mm, 待地基繼續沉降至小于交工標高0.15 m后繼續填方碾壓施工至交工標高,若地基沉降速率每3 天小于10 mm,方可停止填方施工。

2. 3 監測內容和目的

對于該試驗場區采用的是拋石擠淤的地基處理方法,在地基處理過程中,所拋石料自身沉降量較大,且會向周邊淤泥質土體排擠, 周邊一定深度內土體會受到擠壓變形,出現相應的隆起及側向變形, 故本試驗監測的內容包括了沉降、深層水平位移、周邊隆起和孔隙水壓力, 同時還布設了一定數目的補充勘察點,重型動力觸探點、探測點。布設沉降點采用的是相對高程系,并使用水準儀進行引測,用來監測施工前后地基的沉降量,進而分析地基的不均勻沉降及后期沉降規律。布設的深層水平位移點主要是用來監測施工過程中及施工結束后填方周邊一定深度土體的水平位移,用以分析地基處理對周邊土體擠密影響的深度、范圍和程度。依舊用相對高程系布設的隆起點來監測地基處理對周邊土體的擠密影響, 分析地基處理對周邊土體擠密影響的范圍和規律。

2. 4 監測結果分析

因本試驗的主要目的是監測試驗段淤泥的沉降情況, 為了更為詳細地描述該試驗段的沉降情況,在該場區的吹填淤泥區和已拋石回填的區域均布設了沉降觀測點,具體監測點的數據情況見表1.

表1 吹填淤泥區監測點累計沉降監測時間沉降值/ mm

該淤泥質土體在進行拋石擠淤之前處于超飽和狀態,含水量較大,流動性較強,在其表面有一層薄薄的硬殼.。在后來的拋石過程當中,因拋填的隨意性,并在沒有任何側限的情況下導致硬殼下面的淤泥因受擠壓而向四周有較大的偏移,并帶動布設在薄硬殼上的監測點一起移動,還在淤泥表面形成一定的隆起。通過一系列的監測,還可以看出施工期間淤泥表層推移量較大,沿推進方向和垂直方向平均推移均大于10 m,最大的隆起值是700 mm;淤泥區拋石的最大沉降值是14 m, 最小值是5~ 6 m,已回填區的監測點沉降值為90~ 115 mm.后期的監測采用的是重型動力觸探和超重型動力觸探相結合的方法, 此方法適用于砂類土或碎石類土,因所拋填的石料粒徑都是在500 mm 以內,沒有較大的粒徑,因此此方法以及設備在此工程中是可行的。并在已鋪設道路的兩邊和中間位置上均勻布設了12 個重探監測點,對其進行動力觸探試驗,進一步監測下部淤泥在上部石料作用下的性質. 通過監測顯示, 填料的厚度最小為5.6 m, 最大厚度為12.8 m。

3 結論

1)在處治深厚軟土公路路基時,拋石擠淤工法是一種可行的淺層置換方法。在石料來源豐富的地區,該方法有縮短工期和經濟節約雙重功效,值得在軟基處理工程中推廣應用。

2) 本工程采用的是拋石擠淤的方法, 施工時所拋填的物質成分以及施工方法對擠淤的效果有著關鍵的作用. 在物質成分方面, 所拋填的石料應該把粒徑控制在500 mm 以內, 并且石料中盡量少含黏性土料以及建筑垃圾在內的雜填土; 在施工方法上要嚴格按照拋填的方法來施工, 不能采用推填的方式.

參考文獻

[1] 陳旭,魏入波.拋石擠淤工藝的應用[J].水運工程,2009(08):155-159

[2] 畢成城,陳明星.淺析拋石擠淤前后淤泥性質變化及對拋石區加固處理對策[J].鐵道勘察,2007,33(2)

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