抛石挤淤结合强夯法在引堤工程中的应用

尹金星 周龙旭

摘 要：抛石挤淤是防波堤、护岸、围堤等港口工程中较为常用的一种软基处理方法，但其工后沉降较大，沉降周期较长。对于工后沉降有较高要求的工程需要对抛石挤淤进行二次处理。本文以某电厂的引堤工程为例，详细阐述了抛石挤淤结合强夯的施工工艺、质量控制，检测方法，并通过对强夯处理区域与未进行强夯处理区域工后沉降的对比分析，论证了抛石挤淤结合强夯能有效減小工后沉降，满足对工后沉降要求较高的地基处理。为类似工程提供参考。

关键词：抛石挤淤 强夯 工后沉降 软基处理 引堤

对强度低、压缩性大，渗透性小，地基承载力低的软土进行处理，使其满足工程要求是沿海工程建设中的一个重要课题。抛石挤淤通过抛填块石填料，依靠填筑块石体的自重，将淤泥挤出基底范围，达到强制置换饱和软土，以提高地基承载力的目的。该方法具有施工工艺简单，工效快等优点，广泛应用于防波堤、护岸、围堤等堤防工程中。但该方法沉降稳定周期长、工后沉降较大，存在挤淤块石落底不好，挤淤效果不充分等风险。对抛石挤淤处理后的区域进行强夯，可以挤密填石的同时进一步挤淤，加速沉降，有效降低工后沉降。

1.工程及地质概况

某煤码头引堤工程长2268 m，抛石斜坡堤结构，引堤顶高程 +2.0m，堤顶净宽8.9m。顶部两侧现浇挡浪墙，北侧挡浪墙顶高程为 3.5m，南侧挡浪墙顶高程为 3.0m。引堤面设置有路面结构和管带式皮带机基础。沿堤原泥面高程0～-5.5 m，软土层厚5～11 m。经钻孔揭示，主要土层性质如下：

① 淤泥：灰色，饱和，很软，滑腻，稍具嗅味，混较多细砂及贝壳碎片，局部为淤泥混砂。

② 淤泥质土：灰色，饱和，软，滑腻，稍具嗅味，混较多细砂及贝壳碎片，局部含较多腐木，局部混粗砂。

③ 有机质土：灰黑色，棕红色，饱和，具臭味，含较多腐木。

④ 粉土～粉质粘土：灰色，灰褐色，青灰色，饱和，中等～硬，粘性一般，切面稍光滑，混较多细砂。

⑤ 细砂：灰色，饱和，松散～稍密，级配差，以中细砂为主，混较多淤泥及贝壳碎片。

2.工程设计方案

水运工程引堤工程常用的地基处理方案有：抛石挤淤，水泥搅拌桩，插排水板堆载，碎石桩及砂桩。经验算，上述方案均能满足引堤使用要求，但是从引堤结构的后期沉降、造价及施工方面综合比较分析，开挖挤淤方案具有使用船机设备少、施工速度块、后期沉降量下、工程造价低等特点，且项目附近就有石料厂，石料供应充足。综合考虑，选择抛石挤淤方案。

按照目前工程实际应用实例，抛石挤淤工艺用于淤泥或流泥小于 5 m的地基，能取得较好的处理效果。故为了保证挤淤效果，在抛石挤淤施工前先进行开挖，只留下3-4 米厚淤泥。而为了加速抛石沉降落地，降低差异沉降及工后沉降，抛石挤淤泥后再进行强夯。

3.工程施工

3.1 抛石挤淤

（1）本项目中淤泥厚度约7-12 m因此在抛石挤淤前，先进行部分清淤。清淤采用8m3抓斗挖泥船配合2000m3泥驳进行，清淤船先从外侧水深较深地方，初步打通施工船舶通道至引堤堤根后，从岸侧向海侧方向开挖至设计断面。

（2）清淤设计断面形成，验收合格后，立即组织抛石挤淤施工。抛石挤淤施工采取路上推填施工工艺，挤淤块石和堤心石一并推填。考虑后期理坡行程设计断面需要，推填断面比设计断面两侧各拓宽2 m。

（3）堤心石推填过程中密切监测引堤两侧及施工前沿淤泥包，当抛石挤淤到一定程度，凸起淤泥包较大时，需进行淤泥包清理，淤泥包清除采用水上挖机配合抓斗挖泥船进行。

3.2 强夯

（1）大规模强夯施工前，先进行试夯实验。根据现场条件，选择三块长度50m 的有代表性的区域里程K0+1000、K1+450、K1+500（依据堤心石深度 6m、12m、12m 划分）分别选用 3000 kJ、3000 kJ、4000 kJ 的夯击能进行试夯。强夯完后，通过平板载荷对处理效果检测，检测结果表明夯击能 3000 kJ即能满足处理后地基承载力不小于200 kN的设计要求，确定整个引堤采取3000kJ夯击能。

（2）为了充分利用运输自卸车对抛石体的碾压震动密实作用，强夯施工时间在满足整体工期要求的前提下，尽量后延，本次引堤工程的强夯在整个引堤抛石断面形成后再进行作业。

（3）强夯施工首先用能级3000 kJ能量的主夯两遍，再用夯击能1000 kJ 普夯一遍，主夯点的间距均为5.6 m。普夯每点三击，夯印搭接1/4。因为是对抛石挤淤块石进行强夯，孔隙水压力消散很快，因此施工时不考虑间隙时间。夯点平面布置见图二。

3.3 质量控制

（1）抛石挤淤前对清淤断面进行检查验收，确保清淤断面达到设计要求，确保挤淤深度不超过设计要求。抛石挤淤施工过程中，对清淤基槽回淤及挤淤泥包进行监测。回淤量过大，或者淤泥起包明显时，及时安排清除。

（2）块石的规格及级配应予以严格控制，特别是挤淤块石，适当安排大规格的块石，提升挤淤效果。

（3）强夯施工应严格按照试夯确定的强夯工艺参数实施，夯坑回填块石应采用级配好、质量优，单轴抗压强度大于50 Mpa。通过录制强夯施工过程视频，安排专门管理人员现场旁站的方式，加强强夯施工的过程控制，避免由于现场施工人员的懈怠出现的漏夯，少夯现象。

4.效果检测

结合项目需要及设计要求，在施工完成后，选用钻孔揭露及载荷板检测两种方法对处理效果进行了检测

4.1 钻孔

采用XY-1型钻機全孔取芯法钻探，总共设置10 个检测点。检测点按照不大于500 m 间隔设置。钻孔揭示抛填块石厚度、混合层厚度并深入下卧层（粘土层、砂层）不少于2 m。钻孔检测结果显示，块石落地情况非常好，挤淤效果良好。钻孔揭露检测结果如表2。

4.2 平板载荷实验

强夯完成后，采用平板载荷实验对强夯处理后的地基承载力进行检测。本次平板载荷实验采用方形刚性边长1.5 m的正方形承压板，承压板面积2.25 ㎡。检验点选择在有代表性和地基土质条件较差的地段，共设置五个检测点，每400m 布置1个载荷板试验点，抛石挤淤地基再经强夯处理后引堤的容许承载力不小于200kPa。检测结果显示各检测点均达到设计要求。

4.3 沉降位移监测

引堤施工过程中每隔布置临时沉降观测点，及时对引堤进行沉降观测。根据引堤夯前90-180天观测，最大沉降569mm， 最小沉降51mm，平均沉降277mm。夯后在上部结构胸墙上每隔50m 设置永久沉降检测点。一年以来，上部浇筑后永久观测数据显示，最大沉降67mm，最小沉降5 mm，平均沉降 18 mm，沉降基本在结构施工完成90～120 天内即已趋于稳定。

引堤与引桥衔接部位，因抛石引堤与引桥桩基衔接，不能进行强夯施工，而采取全清淤换填。与部分清淤抛石挤淤结合强夯区域工后沉降对比发现，抛石挤淤结合强夯区域工后沉降相对于换填区域非常小，且沉降趋稳周期也大大缩减。

5.结论

抛石挤淤结合强夯法在本项目引堤工程中的应用表明，对挤淤抛石进行强夯，能加速块石落地，进一步挤淤，有效降低淤泥残留。同时强夯的动力特性还能对抛石进一步密实，加速抛石的沉降，有效降低差异沉降及工后沉降。抛石挤淤结合强夯法具有施工设备和施工工艺简单、加固效果好，成本较低等优点。在石料充足供应地区，可以优先考虑。

目前，相关规范对强夯夯击能的规定只有单纯强夯处理的条文，而对抛石挤淤进行强夯的主要目的是加速块石落地，降低工后沉降，与一般的强夯法有所不同。后续可以对抛石挤淤夯击能的确定进一步研究。

参考文献：

[1]黄东海.抛石挤淤技术在软土地基围堤工程中的应用[J].水运工程，2012， 12： 126-130.

[2]黄瑞章，潘瑞春，周新年.抛石挤淤结合强夯在道路软基处理中的应用[J].福建建筑，2013，02： 66-69.

[3]高广运，水伟厚，王亚凌，李伟.高能级强夯在大型石化工程中的应用[J].岩土力学，2004， 08： 1275-1278.

[4]詹金林，水伟厚，何立君.强夯法地基处理设计及夯后检测[J].施工技术，2008， 06： 124-128.

[5]王艳芳，俞缙，周志刚，徐宏.深厚软基抛石挤淤技术应用研究[J].中国公路学报，2011， 06： 24-30.

[6]闫澍旺，陈静，孙立强，陈浩，林澍.抛石挤淤深度的计算方法和模型实验[J].岩土力学，2015， 06： 43-48.