抛石挤淤及土加石换填施工的质量控制

张 山，王自民，崔积家

（1.南水北调东线山东干线有限责任公司，山东 济南 250109；2.山东省工程咨询院，山东 济南 250013）

南水北调济南市区段济洛路～洪家园桥输水暗涵项目输水暗涵纵向比降为1∶8500，工程等别为Ⅰ等，输水暗涵建筑物级别为1 级。地表以下土质主要有杂填土、黏土、淤泥质黏土、砂壤土、黏土夹礓石、局部分布淤泥，为不均匀地基。上部杂填土以砖石碎块为主，厚度约为2.0～3.0 m，下层为黏性土、淤泥质黏土，地下水位高程在20.0 m左右。2009 年，受施工条件、小清河综合治理工程项目先期实施等因素的影响，工程进展严重滞后。为了保证工程顺利完工，对16+952 至17+675 段存有厚度约0.9～1.3 m 左右淤泥质黏土层部分进行地基处理，设计由水泥搅拌桩变更为抛石挤淤和换填土石。桩号17+082～17+112 段共30 m 采用土夹石垫层换填处理；16+978～17+067、17+112～17+247、17+362～17+545 段共 407 m采用抛石挤淤结合换填垫层的方案进行地基处理。基本参数为：抛石挤淤厚度不小于60 cm；换填垫层厚度1.2 m，换填材料采用壤土或砂壤土以及石硝和碎石，压实度不低于0.94。抛石挤淤及换填垫层宽度超出暗涵边0.5 m，换填垫层上部设15 cm 厚碎石（1～3 cm）垫层及 10 cm 厚素混凝土垫层；土加石中碎石掺量为重量比的30%，土加石换填分层压实，换填垫层压实标准按0.94～0.97 进行控制，取压实度大于0.94。换填材料土加石试验室击实试验最大干密度为1.81 g/cm3，其最优含水率为15.9%，因此现场干密度控制≥1.70 g/cm3，地基处理后承载力设计值为130 kPa。

1 抛石挤淤施工过程控制

1.1 抛石挤淤施工准备

首先清除现场地面及地下障碍物品、平整施工现场、设置测量控制点等。其次在基础开挖前，先根据图纸和施工控制网放出暗涵轴线与开挖边线，经校核无误后，再进行下步施工开挖。第三，根据实际情况对不同地方按要求进行开挖，右侧采取放坡开挖，左侧采取垂直支护开挖。开挖底高程控制为暗涵底板底高程下1.45 m，换填垫层宽度超出暗涵边0.5 m。

1.2 抛石及碾压施工

1）抛第一层石块及碾压。采用人工与机械相结合的方式对块石（粒径30.0～40.0 cm）进行摊铺，石块铺设均匀，石块之间留10 cm 左右的空隙；抛石完成后先采用挖掘机挖斗拍压，确保石块全部压进淤泥中，其厚度现场按30～40 cm 进行控制。

2）抛第二层石块及碾压。第二层石块铺设仍按第一层铺设方式进行，石块粒径降低至20.0～30.0 cm，填铺厚度按照30.0 cm 左右进行控制。最后一遍碾压沉降不超过1 cm。

1.3 抛石挤淤施工技术要求及措施

1.3.1 基坑开挖要求

1）开挖成型后的基坑边坡坡度必须符合设计要求，不得外力扰动。2）施工时经常检查水平标高、平面位置、压实度、排水系统、边坡坡度等关键要素是否有改变。3）施工时不间断观测降水井水面高程，降水达到设计要求。

1.3.2 抛石挤淤要求

1）对石料的要求：用于抛石的块石要求石质强度高，质地坚硬，不允许使用薄块、条型、尖角等形状的石块。2）抛石深度：抛石的深度和宽度满足设计要求。抛石后, 用小石块填塞垫平并用重型碾压机械分层压实,每层厚度30～50 cm。3）抛石施工注意事项：为保证填筑体能顺利下沉到底,抛石前先剔除阻碍填筑体下沉的表面硬土层。抛石前若地下水位过高将地下水位降至适合抛石的高度。抛石基础经验收合格后方可进行换填垫层施工。施工人员严格控制好施工质量，抛石挤淤及换填效果以现场载荷试验验证，经换填处理后的地基承载力要求不低于130 kPa。加强施工过程控制，随时观测沉降等，确保工程质量。

2 土加石换填施工质量控制

土加石换填施工应根据碾压试验和相关实验报告确定施工参数，设计要求分层水平铺筑、平整场地、施工碾压。抛石挤淤完成并经联合检查验收后，即进行上层土加石的回填碾压及压实度检测。具体过程如下：抛石挤淤后，用晾晒后合格的土加石料进行回填，含水率控制在15.9%左右，压实度不低于0.94，用16 t 重型振动碾分层压实, 层厚按照30.0 cm 控制。

2.1 施工准备

按设计规范和监理相关要求，完成建基面的清理、检验等工作；按图纸要求检查断面的开挖尺寸、高程和平整度等有关内容，在开工前将实测后的平、剖面测量资料报送监理；经监理审核合格后，开始下步工序。

2.2 工作面处理

在每层铺筑前，对上层工作面进行处理，并经监理验收合格后开始下步填筑工序。填筑面干燥时进行洒水湿润，保证结合面满足最优含水率，然后由测量人员放出填筑边轮廓线。

2.3 土石料运输及摊铺

土石料采用自卸汽车运土，进占法摊铺。分层掺和、搅拌、摊铺施工，碎石粒径为1.0～3.0 cm，碎石占全重的30%，粒径小于2 mm 的石屑应小于总重的40%，不含残体、建筑、生活垃圾等杂质、级配良好。土夹石换填每层均宜放线测量，保证摊铺厚度、宽度满足设计及施工要求。根据碾压试验成果，摊铺厚度拟定为25.0～30.0 cm，富余宽度拟定为50.0 cm。

2.4 土石料碾压

根据碾压实验结论，选用16 t 振动碾，碾压遍数为4 遍，由中间向两边展开，保证换填土体填筑压实度大于等于设计要求。分段施工，段间设立标杆，搭接宽度大于0.5 m，上、下层错开分段位置。

2.5 取样检验

在每一层土料铺筑碾压完成后，即进行土料的干密度取样检验，取样时严格按试验规程及规范规定的取样程序和频次进行，土料的铺土厚度、含水量等指标作为重要抽查指标进行检验。

2.6 土加石换填质量检查与验收

1）土加石回填前，会同监理对原始地面测量剖面和回填剖面量测放样结果进行核查。并对回填周围排水和保护设施进行质量检查与验收。2）土加石回填过程中的质量检查。土加石回填从底层至上分层依次填筑，严禁一次成形或超厚。在回填范围的上侧不允许有杂物。注意的问题及对不利情况采取的措施：一是雨前及时压实作业面。二是关注天气变化，作好防雨保护；晴朗天快速压实，保证填筑面平整含水量适中；雨后晾晒处理填筑面，含水量适中方可复工碾压。三是作好处理后的碾压基面保护，禁止降雨期间及雨后践踏，不允许车辆、行人等通行。四是保护成型的边坡。

2.7 成品保护

1）开挖时保护好测量控制定桩、轴线桩、水准基桩。2）基坑四周设排水沟、集水井，基坑向外侧有一定坡度，并及时将多余水排走。3）增强夜间施工照明设施，增设看管人员加强基坑看护。4）保护好深基坑开挖的支护结构，经论证后方可拆除。5）开挖开始前用深层降水井降低地下水，开挖过程中严禁基础表面出现明水，一旦出现，利用周边的盲沟及时排除。6）准备充足的物资资料及设备，一旦出现破坏性天气，能够主动有效控制不利因素，将可能形成的各项损失降到最低。

3 质量评定要素及允许偏差

3.1 抛石挤淤单元质量评定标准

评定项目分为基础面开挖、抛石挤淤、换填土夹石三个工序，基础面开挖工序检查项目分为基面清理、地质情况两项；检测项目分为基槽清理范围、基底高程两项。其中，基槽清理长、宽允许偏差为不小于40.0 cm，基底开完高程允许偏差不小于5.0 cm；换填土夹石工序检查项目包括：石屑质量（粒径小于2 mm 的部分不大于总重量的40%，粒径级配应该良好、不含植物腐殖质、建筑、生活等杂质垃圾）、碾压作业（碾压设备行走方向与轴线方向一致，搭接长度、压实度符合规范要求）、作业区搭接处理（分层错台搭接大于1 m）。检测项目包括：换填厚度、压实指标、△承载力三项，其中换填厚度允许偏差为不小于5 cm，其余两项允许偏差均为大于设计值。

3.2 土夹石换填质量评定标准

检查项目分为土加石质量（碎石占全重的30%）、碾压作业程序（碾压设备行走方向与轴线方向一致，搭接长度、压实度符合规范要求）、作业区搭接处理处理（分层错台搭接大于1 m），其检测项目分为：换填厚度、压实指标、承载力三项，其中换填厚度允许排查不小于2 cm，其余两项均为不小于设计值。

4 抛石挤淤施工的工程量控制

抛石工程量的控制按三步进行：一是测量须处理范围内原始横断面，并沿所布置的横断面方向用钎探等方法测量需处理的淤泥厚度，在测绘的横断面图上套绘出抛石底面线，以备计算抛石工程量。二是抛填施工开始时，监理及施工方人员共同统计实际抛入填料的数量，量测运输车的装载体积，监理、承包人和业主通过实验的方法共同商讨确定换算系数。三是抛石施工结束后，测量回填后的顶面标高横断面，结合抛石施工前的资料用平均断面法计算抛填量，同时用抽查挖探坑量深法计算不同洞身段抛石工程量，并综合分析考虑沉降量，确定合理的抛石工程量。按照上述方法本段施工前计算需处理淤泥体积8 849 m3，实际挤淤抛石9 322 m3，抛石挤淤比例为105%。

通过抛石挤淤及土夹石换填施工处理，该地段的承载力均达到130 kPa 以上，满足了上部结构施工的需要，且节省了工期和投资，效益十分明显。