抛石挤淤结合强夯法在公路软基处理中的应用

(三门峡市国道三一零南移项目建设管理有限公司，河南 三门峡 472000)

0 引言

当前，我国公路建设事业正处于高速发展的阶段，在公路修建过程中，不可避免地会遇到各种不良地质，尤其是软土地基。如何经济、合理地处理软土地基是公路建设施工中亟待解决的难题。抛石挤淤法是常见的一种有效的软基处理方法，但其工后沉降较大，且沉降周期长。对于工后沉降要求较高的公路项目而言，需要进行二次处理。强夯法在处理软土地基方面具有很多优势，适用性广、施工便捷、成本低，可有效提高地基承载力，减少地基沉降变形。本文根据工程实际和地质条件，决定采用抛石挤淤结合强夯法用于公路软基处理。

1 工程概况

某公路工程全长35.7 km，其中一段路基穿越水稻田，地表土层为淤泥层，3～5.98 m厚，淤泥土下层为黏土层。在本路段16 m为路基最高填方高度。据地质勘查报告显示，淤泥层厚度为0～5.98 m，孔隙比为1.59，天然含水率为66.4%，黏聚力为9 kPa，天然湿密度为1.58 g/cm3。

2 软基处理方案选择

按照工程地质条件，本工程存在较厚淤泥层及黏土层，针对这种地质情况，一般可采用强夯置换、水泥搅拌桩、抛石挤淤、爆破挤淤等方法，各处理法的工作原理及特点具体如下。

2.1 强夯置换法

相比强夯法，强夯置换法的加固机理略有不同，是指通过重锤高落差产生的高冲击能强力向地基内挤入性能良好的材料，如碎石、矿渣、片石等，从而在地基内构成大量粒料墩，墩和墩之间的土体可共同构成复合地基，减少沉降量，提升地基承载力。在整个强夯置换环节，土体结构将会被破坏，地基土体产生超孔隙水压力，伴随时间的延长，土体结构强度将逐渐恢复。其主要作用是用于提高软基承载力，加快淤泥层沉降固结。其特点为加固效果好、操作简单、成本低等，适用于10 m内淤泥层处理。

2.2 抛石挤淤法

抛石挤淤法是指将一定数量的片石抛投到路基底部，通过片石将淤泥从路基基底挤出，从而提升地基强度，降低土层压缩系数。本处理方法具有施工简单、成本低、施工周期短等优势，一般可在较薄淤泥厚度的地基内使用，挤淤深度不超过3 m。

2.3 爆破挤淤法

爆破挤淤法是指通过炸药的作用，采用石料置换淤泥的一种软基处置方式，经爆破可产生空腔，依靠自重石料可源源不断地向路基底部软土层投入，最终落至硬土层，构成大比例石料的混合体。相比上述两种方法，爆破挤淤法软基处理深度较深，可达到10～20 m之间，且不存在挖泥、弃土等情况。

2.4 水泥搅拌桩

水泥搅拌桩是指利用深层搅拌设备，均匀搅拌水泥浆和软土，最终形成一种强度高、渗透性低的水泥加固土。通过这种加固处理方式，可有效增强地基土的强度。目前，在淤泥、淤泥质土、粉土及黏性土地基应用较广，整个施工过程中不会产生振动，具有较快施工速度，在软基施工中处置深度可达到25 m。

综上所述，结合地质条件和工程特点，基于经济性原则，最终选择抛石挤淤结合强夯法进行本路段软基处理。

3 抛石挤淤结合强夯法施工技术要点

结合工程实际情况，决定采用抛石挤淤+强夯法来处理软土地基问题，为保证施工质量，必须确定置换材料、夯点布置、夯击参数，并在此基础上，规范施工流程，提高施工技术水平。

3.1 置换材料

在选择材料时，可采用抗剪能力强的块石、碎石，或砾石、粗砂。为提升地基承载力，避免地基沉降变形。填充材料最大粒径可控制在夯锤底面积直径的20%以内，最大颗粒含量不得超过30%。此外，还要合理控制材料的含泥量，规定不得高于10%。

3.2 夯点布置

夯点布设通常以等边三角形为主，夯点间距为夯锤底面直径的2～3倍，本工程以3.5 m为夯点间距。夯锤直径为1.5 m，单击夯击能为2 000 kN·m。抛石挤淤结合强夯法的单击夯击能应高一些，为3 000 kN·m。块石为施工垫层材料，待施工结束后，可将一层碎石垫层铺设于砂垫层之上，厚度为50 m，要求第一层铺设厚度30 cm，随后铺设一层土工格栅，随后在其上铺设一层碎石垫层，厚度为20 cm。

3.3 夯击参数

本工程夯击施工主要包括2大步骤，点夯、满夯，点夯施工中，夯锤直径为1.5 m，单点夯击能为(200×15) kN·m，夯击次数为15击。满夯施工中，夯锤直径为1.5 m，单点夯击能为(200×4) kN·m，夯锤重量为200 kN，夯印搭接面积在夯锤底面积的1/3以上。

3.4 施工流程

1)由于施工场地限制，抛填石应由便道逐渐向外挤淤回填，分两次向施工作业面搬运材料及整平。选取履带式挖掘机向外铺填，并做好标高控制。

2)待抛石高于达到指定标高后，可回填一层碎石层，用于抛石后缝隙回填和整平，同时还可以进一步提高抛石挤淤后的密实度。

3)根据设计要求，在指定位置标注夯点位置，并测量高程。按等边三角形进行夯点布设，施工机械就位。点夯施工，夯击次数为15击，夯击施工过程中，要一击一击地做好夯坑深度记录。在夯击时，若出现夯坑深度过深导致起锤难度大，必须及时暂停夯击，将填料回填到夯坑内，直到和夯坑顶面高度一致，此时同样要做好填料用量的记录。此外，夯击时常常会遇到周围软土被挤出的情况，为保证施工顺利进行，需要及时清理淤泥，或将一层碎石垫层铺筑于夯点周围，随后继续进行施工。在本工程夯击施工中，可按照隔打跳打的原则，从内到外进行夯击施工，防止相邻夯点相互影响。

4)待点夯施工完成后，可按照单点夯击能(200×4) kN·m进行满夯，夯实场地表层松土后，测量场地高程。

5)完成所有夯击施工后，可在其上铺筑一层垫层，并一层一层碾压密实，垫层厚度一般控制在500 mm以上。

4 结语

目前，在湿陷性黄土、砂土、黏性土、杂填土等软基处理中往往采用强夯法，但在高饱和黏性土，尤其是淤泥或淤泥质土处理中，若直接选择强夯法处置效果一般，甚至很难满足施工要求。此外，抛石挤淤法在软基处理后，沉降较大且沉降周期长。对于一些工后沉降要求高的工程而言，需要进行二次处理。将两者结合使用，可有效解决上述难题。抛石挤淤结合强夯法是指先通过碎石、块石等材料进行填抛挤淤，将淤泥挤出，形成一个填石硬壳层，随后通过强夯法的动力作用，在填石上进一步挤淤，增加密实度，从而起到提高地基承载力的目的。在公路软土地基处理中，采用这种处置方法，可有效满足施工要求。