抛石挤淤在超深软土中的应用

 
1、工程概况
本项目为连云港和风灌西 100MW 风电项目，项目拟建风机 50 台，其中 t35～t50 共 16 台风机需斜向跨河，斜向跨河长度为 30～40 米，该河道水深约 1.5 米左右，淤泥质土及淤 泥层深度约 13--17 米。 按照原设计要求路基施工前应先清淤，底部采用 500 厚 8%的石灰土做垫层，上部依次为 砂石垫层、8%石灰土、500 厚 15%石灰土、400 厚三七灰土、150 厚泥结碎石、250 厚石灰 土碎砾石面层、30 厚砂砾磨耗层（如下图所示）。
2、施工方案选定 分析设计图纸，第一、如果先清淤周边淤泥必定会迅速流至此处，可能会对一旁的公路 （柴东线）造成较大损坏，必须对采取加固保护措施，成本较大、工期较长而且效果可能不 佳。第二、图纸工艺复杂，工序较多，造价较高，而且原材料及施工质量均难以把握。因此， 我项目部决定在现状淤泥面标高-1.0 m 的基础上采用抛石挤淤的工法，以加快工期、节省成 本及减少清淤对周边公路的影响。 抛石挤淤法是属于地基处理方法中置换法的一种，然而在有关地基处理的书籍中却很少 见到有关这方面的理论研究与施工方法，有些书上有所提及，但也少有论述，而且常规的抛 石挤淤工法适用范围被认为也只局限于厚度较小的淤泥地基。例如图集 15MR301《城市道 路—软土地基处理》中描述：抛石挤淤工法适用于厚度较薄，片石能沉达底部的沼泽及厚度 小于 3 米的软土路段。然而此工法在本项目中大范围的用于了厚度较大（13～17m）的淤泥 地基中，而且通过实践与实际效果的验证，这种方法在处理较深淤泥层方面还是有它独特的 技术和经济方面的价值的。下面介绍常规的抛石挤淤法与本项目抛石挤淤处理深厚软土地层的不同之处。 连云港和风项目地质柱状图
3、现场实施
3.1、施工准备
抛石所选的石料杜绝掺有风化石，常规抛石挤淤法要求尺寸范围为 30～80 cm，水位较 深部位所采用石料尺寸范围增至 80～100 cm。本项目要求块石尺寸范围为 80～100 cm，最 底部一层需增至 100～150 cm。
3.2、抛投块石 常规抛石挤淤是通过抛填碎石的方式，依靠单块块体(块径不小于 0.3m)的自重或借助外 力的振碾，使抛填体沉人淤泥中，形成以块石为骨架中间充满淤泥的复合地基。对于四周是 封闭状的墩泥，经抛填、吸淤、碾压后，填筑体能形成接底的较为稳定置换地基，并有较高 的承载力和较小的变形性能。但是抛填体必须下沉到层底的硬土层，故其一般适用淤泥厚小
于 3m。
本项目淤泥层厚度达 13～17m，抛填体无法下沉到硬土层，所以需要在上部淤泥层之中
形成具有一定强度的整体筏板状基础。具体做法为：先在路基底部铺设约 40～50cm 粘性土
与周边淤泥质土搅拌融合以降低其灵敏度，上覆双层双向竹排板满铺，再抛投直径 100～150
cm 块石，利用块石间的咬合挤密效应使底层块石形成类似于整体筏板的基础，上部再分层
铺设直径 80～100 cm 块石，由较大自重的挖掘机来回开行进行碾压，使块石嵌入基本稳定。
待较大的作业平面形成后，采用振动压路机进行碾压，先振动碾压 4～5 遍，在碾压过程中
配以人工将孔隙用小石和石屑填平，直至表面无明显空隙为止。在挖掘机、压路机等众多重型机械的多次碾压下，顶面处于稳定，且没有轮迹，即可认为达到密实状态。这样依次施工，
直到回填至要求路面标高为止。
连云港和风抛石挤淤示意图
3.3、实际效果
抛石回填完成后，经历过预制桩运输、土方运输等近百吨的车辆数十次碾压，无下沉开
裂等现象，抛填体固结完成，抛石挤淤处理效果良好，使施工质量得到有效保证。
4、本项目抛石挤淤法的技术论证
本项目中设计图纸的处理方法在跨河淤泥软土地基处理运用由于工序复杂存在施工局
限性，常规抛石挤淤法处理软土地基的深度无法满足工程要求，相比于以上两种处理方式，
本项目抛石挤淤方式在软土地基应用中，有着较好的应用基础和实际价值。
此种抛石挤淤法在技术上的可行性，并不受太多场地地质环境因素的影响，只要场地条
件适合大型机械如翻斗车、挖掘机和压路机等进行施工，就可以采用抛石挤淤法对深层淤泥
进行处理。
从理论上来讲，淤泥一般为流塑状甚至流态状，在受到一定的外力挤压时，在无侧限的
条件下，必然要发生移动。外力有侧向的，也有正向的，但对淤泥挤动影响最大的是侧向的
外力作用。所以本工程抛石能够实现处理深层淤泥的效果也与河道较窄，河两侧土体对抛石位移有一定限制作用有关。
虽然抛石挤淤的基本是属于侧向的外力作用，在形成一定厚度的填石层后，也会产生正
向的压力，双层双向的竹排板除了能够控制抛填体的不均匀沉降外还能够较好的消散这种应
力，加之经粘性土处理过的淤泥液性指数变小，阻力作用增大，使此筏板基础下沉量更小，
地基整体性更加完整，增大地基的承载力。
本项目采用较大块石，经块石自重及上部机械设备的碾压的使其之间咬合挤密效应更加
明显，一定程度上增强了抛填体的抗剪强度。而且块石与块石间的空隙存在使得淤泥中的水
无法上升，能有效阻止毛细水上升侵蚀上层路基。
相比于其他地基处理方式，抛石挤淤作为置换方法的一种，几乎没有在任何的书籍和论
著中有详细并具体的原理和应用介绍，其一就是因为这种方法是技术性要求比较低的一种方
法，其二就是因为这种方法在实际应用中往往是一种辅助的次要的软基处理方法。但是技术
上可行是任何工程技术实施的一个关键，是工程实施最基本的一个技术标准。因此，作为从
技术可行性层面上来说，抛石挤淤法对于类似连云港和风项目跨河道路的工程还是有很大的
应用空间的。
5、本项目抛石挤淤的经济论证
抛开设计图纸地基处理方式的巨大施工成本不谈，单相比于较为经济的常规抛石挤淤方
法，本项目先抛入一定厚度粘性土利用粘性土本身占用空间就能减少一部分块石的投入，而
且还通过降低淤泥质土的灵敏度，增大淤泥对双层双向竹排板的阻力减少上部石料的投入。
经工程实践对比两种方式石料用量相差至少 15%，况且本方案相对常规抛石挤淤还有不可比
拟的质量及可行性优势。
在市场经济条件下，经济利益是决定很多事情运作过程的主要制约因素，在很多种选择
的情况下，成本因素是引导取舍的关键所在。成本因素是一个综合的概念，它包括直接成本、
时间成本和环境成本等，其中考虑最多的就是直接成本，也就是工程的实际造价。采用本项
目的抛石挤淤法，只要施工方法得当，石料的运输成本不高，石料的采取对环境的损害可以
得到允许，它的直接成本是最低的，综合成本应该说也是最低的。作为成本低见效快的工法，
在连云港和风项目的跨河道路方面是成功的，值得推广应用。至于在其他方面的应用，可根
据实际地质条件，结合具体工程认真分析后实施。
6、有关此抛石挤淤法几个问题的思考
（
1）此抛石挤淤法能够处理比较深厚的淤泥，通过抛填体对淤泥的挤动作用，达到对淤泥的置换目的。抛石过程中应保持一定的推进方向和对抛填体有一定充足的碾压。
（
2）抛填石料应保证大直径的块石含量在 60％以上，淤泥中尽可能少用或不用砂土，保证
挤淤的效果及抛填体的整体性。
（
3）在选择抛石挤淤法时，应考虑后续工程的建设需要，不要给后续工程的建设设置人为
的障碍，尤其是可能涉及的桩基础。如本项目就因前期没有考虑可能在跨河道路上面打桩做
风机吊装平台，导致二次挖方填方。
（
4）本抛石挤淤工艺形成的道路地基会存在某些很难回避的问题，如块石间的“淤泥包”
等，可能还需要再作进一步的处理，但由于上覆填石给后续施工设置了困难。因此，该如何
进行处理这些问题，还有待更多的思考和实践。
7、总结
本工程的抛石挤淤法的施工过程就是一个将表层一定厚度的淤泥挤走形成整体筏板状
基础并置换的过程，是一种很简单而且见效快的软基处理方法，如果石料资源充足且后续基
础施工允许，抛石挤淤法处理淤泥层是有其独特的技术和经济价值的。因此，虽然此抛石挤
淤法简单且不先进，但正因为有其独特技术和经济价值，这种方法在处理淤泥层方面还是有
一定发展前景和作为的。