抛石挤淤施工技术研究现状

徐 海 波

(1.安徽省(水利部淮河水利委员会)水利科学研究院，安徽 蚌埠 233000； 2.安徽省建筑工程质量监督检测站，安徽 合肥 231000)

1 概述

抛石挤淤是处理软弱地基的一种方法，主要通过在地基中部向两侧抛投一定数量的碎石，将淤泥挤出工程区域范围，达到置换淤泥的目的，提高地基的承载力[1,2]。目前对于抛石挤淤的理论研究和施工技术研究方面相关成果较少，且适用范围多局限于淤泥层厚度较小的地区。抛石挤淤技术从原理上属于一种纯粹的置换方法，通过施工把工程区域内的软弱淤泥全部替换成硬度较大的石头，进而提高原有地基的承载力。因此可以说采用抛石挤淤是地基处理最直接也最安全稳妥的一种方法。对于沿海地区，由于泥沙、海洋、地质等的共同综合作用，沿海滩涂地区往往具有较厚的软弱淤泥层，采用抛石把淤泥全部置换掉不现实也不经济；沿海道路工程实践表明，对于淤泥较厚的地区，通过抛石挤淤可以在淤泥表层形成一个一定厚度的“人造硬壳层”，可以满足施工和路基变形稳定要求。本文详细阐述了抛石挤淤技术的基本原理、施工工艺以及近年来该技术的研究现状，指出了在沿海淤积地区抛石挤淤技术亟需解决的问题。

2 抛石挤淤原理与施工工艺

2.1 基本原理

淤泥是一种具有高含水量、高压缩性、强度极低的土体，常处于流塑或流动状态。由于淤泥的高压缩性，石头与淤泥先接触后，在石头自重作用下对淤泥竖向和侧向产生挤压作用，将淤泥推挤离开原有位置。对于淤泥层较厚的地区，由于淤泥在石块下落过程中的阻力，石块虽不一定穿越整个淤泥层，但由于淤泥上部置换成石块，上部荷载变大，促使底部的淤泥加快固结排水过程，进而提高残留淤泥的力学性质。

石块在淤泥中的下沉过程可以近似作为一种落体运动，只不过在落体运动过程中，抛石会受到淤泥的阻力作用，直到石头自重与阻力相等时下落停止。因此，抛石挤淤的处理厚度是有限制的，与淤泥状态、块石大小、地质条件等因素有直接相关，淤泥的流动性越强，石块的下落距离就越长，抛石挤淤的处理厚度也越大。

2.2 施工工艺过程

抛石填料主要是开山石料。块石以它特有的棱角以及自身的重量，可以不经外力作用就挤入淤泥中一定深度，是靠填石自身的重量来实现对淤泥的挤动，达到置换淤泥的目的。抛石挤淤基本都采用开挖淤泥，然后直接倾倒块石，待填石到一定厚度后用补充细料人工找平，并根据情况进行碾压。早期，抛石挤淤多采用上述施工方式进行施工，相应的设计也是原则性的概述，没有进行详细的论证、试验等，图1为抛石挤淤施工工艺流程图。近年来，施工工艺较以前有所改进，如在填石面上进行强夯，保证填石直接作为承载层时具有一定的承载能力和满足变形要求，最大程度的改善下伏残留淤泥的物理力学性质。

3 国内外研究现状

目前，国家颁布的相关规范中，JTG F10—2006公路路基施工技术规范对抛石挤淤施工做了如下规定[3]：

1)选用的石头不易，厚度或直径不宜小于300 mm；

2)根据地层平坦、淤泥状态等选用从中线向两侧抛石或从高侧坡脚向低侧坡脚填筑等施工方式；

3)对抛石表面用小石块整平夯实。水利行业规范SL 260—2014堤防工程施工规范中对抛石填料、抛石顺序作了一些简单规定[4]：抛石挤淤应使用块径不小于30 cm的坚硬石块，当抛石露出土面时，改用较小石块填平压实，再在上面辅设反滤层并填筑堤身；提出了在陆域和水域采用抛石筑堤的施工方法，陆域即在紧靠抛石棱体的背水侧向堤身扩展，水域即采用吹填法施工。但上述规范仅规定了石料粒径、硬度和抛投顺序，没有明确抛石挤淤的质量控制标准。黄继友[5]介绍了几种施工中非常实用的填、挖施工方法，并从各自的施工工艺流程、适用范围及施工注意事项等方面进行综合分析比较。王东升[6]通过工程实例，从抛石施工方法和抛石填料成分两方面对处理效果作了比较分析，认为填料中大直径块石含量应在50%以上，并尽可能少用或不用粘土、砂土。

在抛石挤淤处理软土地基的效果评价研究方面，朱彦鹏等[7]通过对兰永公路工程的数值模拟和监测数据，对比分析了未做处理和经抛石挤淤处理的地基变化情况，认为处理后地基沉降和水平位移明显减小，整体性强度大幅度提高，孔隙水压力消散时间变小，加快了土体的固结过程。张琪[8]介绍了抛石挤淤和填砂砾层处理过湿地基及路基的施工原则和工艺，提出按总沉降量和路基填筑中沉降速率来评价地基处理的效果。贾德华等[9]借鉴填石路基，对分层抛石挤淤提出采用沉降差和日沉降量对施工质量进行控制，并提出通过沉降观测与钻孔探摸相结合的方法检验处理效果。靳九贵[10]提出利用承载板试验检验抛石挤淤地基承载力。刘富伟等[11]提出抛石后的地基应采用强夯进行处理，通过强夯的施工参数进行质量控制，并提出夯击后的抛石层达到中密至密实状态。

4 研究方向

抛石挤淤法作为软基处理中的一种置换方法，在滨海地带以及内陆湖泊的软土地基地区具有广泛的应用基础和实用价值，特别在块石资源丰富(或相对使用成本低)的地方，采用抛石挤淤法是一种简单、可靠而且经济的软基处理方法。

但任何一种方法的使用，除了有先进完善的理论体系和精心设计外，施工过程的质量也是决定抛石挤淤具有最佳处理效果的决定性环节。为此，抛石挤淤法在较厚淤泥层地区的应用仍存在以下问题：

1)淤泥开挖的施工控制。

淤泥含水量极高，多呈流塑状淤泥，开挖过程中会因自重出现局部或整体性坍塌和失稳现象，同时抛石过程中石块对淤泥向外侧推挤，增加了淤泥的不稳定因素。因此，如何对淤泥进行开挖及其施工工艺需要进行深入研究。

2)合理抛石厚度的确定。

由于不同路段软土分布不同，填土高度不同，交通量也不同，因此，为达到一定要求的地基承载力和沉降控制标准，抛石处理的厚度也应有所不同。

3)抛石填料成分对挤淤效果的影响。

众所周知，抛石填料中石块含量的多少对挤淤效果的影响相当大，但砂子由于颗粒粒径小的影响对抛石挤淤的效果影响较小。因此，采用抛石挤淤法对软土地基处理时，正确选取填料的级配极其重要。实践证明，抛石挤淤的填料成分尽量单一，应保证大直径块石的数量，尽量避免用粘土、砂土等颗粒细小的土体。

5 结语

本文根据近年来抛石挤淤施工技术工程应用和理论研究成果，阐述了抛石挤淤的作用机理、施工工艺流程，归纳了抛石挤淤技术理论研究成果，并给出了在厚淤泥软土地区该技术在应用过程中需要解决的技术问题，主要结论如下：

1)抛石挤淤工作机理明确，施工工艺简单，投资较低，在软土及块石丰富的地区具有较好应用价值；但软土厚度、块石大小、级配对处理效果影响较大。

2)相关规范对抛石的施工工序、施工工艺等方面给予规定，部分学者提出采用载荷试验、沉降量控制等方法评价抛石挤淤处理效果。

3)在厚淤泥地区，抛石挤淤技术仍需要对淤泥开挖施工控制、抛石厚度的选取、抛石填料的组成成分等问题进行深入研究。