填方挤淤法处理深度吹填土效果分析

赵宏，孙涛

(1.中国海洋大学环境科学与工程学院，山东青岛 266100；2.青岛市勘察测绘研究院，山东青岛 266032)

填方挤淤法处理深度吹填土效果分析

赵宏1∗，孙涛2

(1.中国海洋大学环境科学与工程学院，山东青岛 266100；2.青岛市勘察测绘研究院，山东青岛 266032)

针对深厚度的吹填土地基进行填方挤淤处理尝试，采用变形监测、孔压监测、动力触探测试等多种手段对处理效果进行监测，并对监测效果进行了分析。实验结果表明挤淤深度位置主要在5 m～6 m处，水平向影响范围为20 m～30 m，约为填方路堤的2倍～3倍，而且处理路堤强度不同地方差异较大，后期沉降可能会较大。

填方挤压法；吹填土；地基处理

1 引 言

吹填土又名冲填土，是在整治和疏通江河航道时，用挖泥船和泥浆泵把江河和港口底部的泥沙通过水利吹填而形成的沉积土。吹填土由于其抗剪强度低、高压缩性和弱透水性，工程力学性能很差，直接影响工程的稳定性和耐久性，因此，有必要对吹填土地基进行处理。本实验场区需处理的吹填土地基局部地段淤泥层厚17 m，而采用传统的抛石挤淤法，处理地基的范围很有限，一般处理深度在3 m以内。由于固结排水法时间长，而且造价较高，因此本文对深度较厚的吹填土进行填方挤淤地基处理现场实验尝试，通过监测数据来探讨填方挤淤在处理深度软粘土地基的效果进行了分析[1，2]。

2 地基处理方案

2.1 工程地质状况

实验场区主要处理土层为第①3层吹填淤泥，第⑥层粉质粘土，其中第①3层吹填淤泥揭露层厚1.60 m～14.30 m，为新近回填淤泥，为流塑状、欠固结、高灵敏、高压缩性软土，工程性状极差。

2.2 处理方案

常用的地基处理方法有置换法、排水固结法、灌入固化物、振密挤密法、加筋等。其中适合软粘土地基处理的常用方法有置换法中的挤淤置换法、排水固结法、深层搅拌法、高压喷射注浆法等。但是挤淤置换法一般处理浅层淤泥质土深层，搅拌法射注浆法成本较高。抛石挤淤法适用于常年积水的洼地，排水困难，泥炭呈流动状态，厚度较厚度小于3 m的软土。本文实验地区欲处理的地区为深厚吹填土，本文采用填方挤淤置换方法处理深度吹填土，并对处理地基效果进行了现场监测分析。

填方用料的粒径不易过大，控制500 mm以内，填方前期(设计填方基本稳定至绝对标高2.5 m)，用料应为粗颗粒，后期用料可考虑现场土方情况，兼顾施工造价选择填料，但尽量使用粗颗粒填料。

填方采用挖掘机进行，方法为进占法。首先由挖掘机在作业半径内均匀抛第一层填方，完成后，采用自重较大推土机及挖掘机来回走动进行碾压，待填方沉入后，可进行第二层填方。完成后用同样方法进行碾压，若填方无明显沉降，可向前延伸进行下一段施工，若填方沉降量仍较大，则需再抛一层填方进行碾压，直至填方沉降量较小为止。回填土方厚度第一层1 m～2 m，其余各层根据施工情况厚度小于1 m，在施工至设定标高前每层碾压1遍，施工至设定标高后碾压2遍～3遍。填方边坡坡率1∶1，计算石渣平均厚度约10 m，其中高出淤泥面石渣高度约1 m[3，4]。

2.3 监测布设

为了探讨填方挤淤法对处理深厚度吹填土地基的位移效果影响，对现场试验进行了变形监测(位移监测)、应力监测、强度监测。其中变形监测包括沉降监测、水平位移监测等；应力监测布设了孔隙水压力监测点；强度监测主要是对处理地基进行了动力触探检测。

为研究地基处理过程中，不同深度土层的变形情况，在试验场区垂直石渣路堤方向布设深层水平位移监测点，具体布设位置见图1；为研究填方在淤泥内的挤入深度及对淤泥的挤压，在试验场区布设沉降监测点、隆起监测点；为研究填方挤压对淤泥的固结的影响，在试验场区布设超孔隙水压力监测点(如图1)。另外补充布设了圆锥动力触探。

处理前地基土的基本特性指标 表1

图1 填方挤淤法地基处理实验监测点布设图

3 观测与评价

3.1 沉降监测

沉降监测点为CN1～CN6，监测点布设在石渣路堤两侧和中心位置[5]。

各监测点主要沉降发生在填方完成后5天，在此时间内沉降速率较快，平均沉降速率在1 m/日～2 m/日。最大单日沉降量为CN5，为4.251 m，最小单日沉降量为CN6，为1.895 m。在此期间机械车辆反复碾压约5天，监测点沉降开始趋于稳定。其中CN2布设于试验一阶段淤泥勘察深度较浅处，而CN5布设于淤泥勘察深度较深处。CN5主要是由于位于路堤中部，受碾压次数多于路堤两侧故沉降较多。

在土石方施工路面相对稳定后，为监测土石方地基的工后沉降，布设路面沉降点30个，编号S1～S30，布设点位如图1所示。

各布设于路中心监测点前期沉降速率一般较同排监测点要大，这与车辆机械施工碾压有关，但后期沉降量路两侧监测点不一定比路中心监测点小，说明虽然碾压较少，但在堆填土方自重作用下，加之路基周边侧限较小，路基在车辆碾压下有向两侧变形的趋势，位移形式也反映在沉降上，故两侧沉降发生量依然不小。

图2 CN1～CN6沉降时间曲线

图3 部分监测点沉降时间曲线

各监测点沉降速率有减小，但沉降依然在发生。S1、S2(监测时间25天)在车辆机械碾压及自重作用下沉降出现收敛，但沉降仍在继续，其余监测点(监测时间10天～13天)沉降并没有明显收敛的趋势。

3.2 隆起观测

在填方坡两侧共布设5排，每排6个，共计30个隆起监测点，为DU1～DU30，监测隆起水平位移和垂直位移，监测点位布设详见图1。

图4和图5都反映出石渣路堤北侧监测点DU1、DU7、DU13、DU19、DU20的水平向位移比南侧要大很多，主要原因为土石方施工起始，由于淤泥场区不利于土石方施工，土石方施工方向与试验(一阶段)方向有一定偏差，起始阶段淤泥硬壳层滑裂面并非沿试验(一阶段)方向对称，现场情况亦说明试验场区北侧硬壳层滑裂面范围较大。如此，后期硬壳层沿初始滑裂面滑动，造成隆起监测点南北平面位移的较大偏差。

图4 隆起点点水平位移时间变化图

图5 隆起监测点平面位移变化曲线

隆起点DU1～DU30，最大平面位移量为DU20—40.7 m，位于试验一阶段最远端，最小平面位移量为DU6—1.7 m，位于试验一阶段开始位置。从平面位置上，随着隆起监测点与路基中心线距离的增加隆起监测点的平面位移逐渐减小。从时间上，随着时间的增加隆起监测点的平面位移逐渐增大，在土石方施工前沿推过隆起监测点，其平面位移逐渐稳定。

在DU1～DU30监测点的垂直位移中最大隆起量742mm，最小隆起量58 mm挤淤现象在垂直方向明显，最大隆起量742 mm，最小隆起量58 mm，局部出现隆起包，隆起现象明显。

3.3 深层水平位移监测

为研究土石方施工下不同深度土层的位移情况，在垂直石渣推进路堤方向布设深层水平位移监测点，共布设4排，每排3个，共计12个深层水平位移监测点，编号C1～C12，深度为7 m～14.5 m(见图1)随着勘察淤泥的深度逐渐加深，深层水平位移分两个方向监测，方向一为A向，垂直于土石方推进方向，方向二为B向，平行于土石方推进方向。

图6 C12—A、B深层水平位移时间曲线

图6为典型的深层水平位移随时间变化的曲线，从中可以看出C12约5 m深度以上位移至7月10日明显拐点出现，此时沿土方推进方向土方推进边界距离监测点约30 m。至7月15日，土方推进试验一阶段长度约50 m，C12在A、B方向继续发生位移，且5 m深度下基本未发生位移，说明7月10日～7月15日，土方推进约10 m长度应主要是深度5m上土石方，5 m下深度土方约8 m的推进在7月10日已经发生或已相对稳定。

3.4 超孔隙水压力监测

共布设了4排，每排4个共计16个孔隙水压力监测点，每排4个监测点埋设深度为1个6 m，3个3 m。

图7 孔隙水压力变化曲线

从图7中可以看出在监测过程中，(1)孔隙水压力基本没有消散；(2)每排监测点，最大孔隙水压力均出现在深度6 m处，说明此深度左右淤泥的挤压程度较高。

图8 路堤中间位置的两个动力触探点

3.5 动力触探检测

图8中两个动力触探点都位于堆填石渣路堤中间，检测后期强度，从图8中可以看到(1)堆填石渣为松散到密实，上层1 m左右强度较大；(2)不同堆填平面位置，堆填石渣强度差异大；(3)同一平面位置不同深度堆填石渣强度差异大；主要原因为①填料不均匀，自身强度差异大；②填方局部混有淤泥；③不同区域及深度填方施工碾压程度不同。所以可以推测工后沉降会较大。

4 结 论

(1)根据沉降监测结合后期动力触探强度资料，得出处理效果在路堤不同地段强度差异明显，后期不均匀沉降较大。

(2)第①层吹填淤泥厚度在4 m～8.5 m，结合深层水平位移监测数据和孔隙水压力监测数据，被挤压发生位移的主要为深度约5 m～6 m处，说明处理深度较一般的抛石挤淤法的大。

(3)根据隆起监测点平面位移监测及深层

水平位移监测数据，土石方以约10 m宽度推进，沿土石方推进方向，主要影响距离为20 m～30 m，约为2倍～3倍路堤宽度。土方推进过程中，沿土方推进方向，深度约5 m以下石渣在露出淤泥面石渣前约10 m先期达到相对稳定。

(4)土石方挤淤效果明显，隆起监测点最大平面位移为约40 m，为路堤宽度的4倍。

[1] 蒋亚，张文渊.抛石挤淤综合法在加固地基中的应用[J].土工基础，2005(6)

[2] 曹国照，卢肇钧.地基处理手册[M].北京:中国建筑工业出版社，1994

[3] 赵简英，王健，吴京平.控制加载爆炸挤淤置换法在工程中应用[J].岩土力学，2006，27(2)

[4] 周胜，张巍，李平.抛石挤淤在软土地基加强处理中的应用[J].山西建筑，2007(28)

[5] 刘富伟，韩丽馥，谢翰.抛石挤淤辅以强夯的软土地基处治技术在沈大高速公路改扩建工程中的应用[J].辽宁交通高等专科学校学报，2005(9)

Analysis on the Effect of Deep Hydraulic Fill Improvement in Silt Displacement by Embankment Fill

Zhao Hong1，Sun Tao2
(1.College of Environmental Science and engineering，Ocean University of China，Qingdao 266100，China；2.Qingdao Geotechnical Investigation and Surveying Research Institute，Qingdao 266032，China)

Silt displacement by embankment fill is used to try in hydraulic fills improvement，and the effects of the improvement is analyzed with the settlement monitoring，monitoring of horizontal displacement，water pressure monitoring，dynamic penetration test and other monitoring methods.The results show that the compaction depth of place is in the 5～6m department，and horizontal extent of the impact is range of 20 m～30 m，which is 2～3 times of the width of fill embankment.Intensity of different fill embankment is found to have a large respective divergence and post－settlement may be larger.

silt displacement by embankment fill；hydraulic fills；soil improvement

1672－8262(2010)06－170－04

TU753

A

2010—08—09

赵宏(1984—)，男，硕士研究生，主要从事桩基工程与基坑工程研究工作。