换填+抛石挤淤联合法在江罗高速深层软基处理的应用

文/罗肇剑

1 前言

山区高速的深层软基分布具有呈点、带状的特点，且山区高速由于地形起伏变化大，填土较高，深层软基处理不适用排水固结法，一般采用复合地基法，但由于处理工点零散、运输条件差，复合地基法造价高、施工难度大；换填+抛石挤淤法联合法通过换填、片石强制置换、挤压、片石间的嵌固作用在淤泥层形成稳定的持力层确保了路基的整体稳定性，石块间的缝隙作为软土排水固结的通道，加快了软土的固结，换填+抛石挤淤联合法具有施工简便、工期短、运输便利等优点，是山区高速深层软基处理可选用的方法之一。

江罗高速山区路段点、带状的分布了层底深度超过5m 的深层软基，原设计深层软基采用了管桩处理，由于处理工点零散、运输条件差，管桩复合地基法施工难度大，施工过程中优化为采用换填+抛石挤淤联合法处理深层软基，取得了良好的工程、经济效果。

2 工程概况

江罗高速是广东省高速公路网规划第四横线的重要组成部分，主要位于江门鹤山和云浮新兴、云安、罗定境内，横穿粤西中西部地区。沿线地貌单元可分为三大类型：山地丘陵、河谷盆地及溶蚀地貌。其中第十合同段处于山地丘陵地貌，属粤云雾山脉部分，地形相对起伏大，地势较为陡峻。根据地质勘察显示第十合同段K86+900-K87+013、K88+195-K87+270 工点分布了埋深超过5m 的深厚软基，施工图设计此两段深层软基均采用管桩处理，软基分布概况见表1。

3 深层软基处理方案优化

3.1 现场施工条件

由于第十合同段地形起伏大，路基、桥梁、隧道交错分布，而软基处理施工处于施工的前期，整个施工标段的纵向施工便道尚未拉通，K86+900-K87+013、K88+195-K87+270 段软基施工仅能利用既有的机耕道作为施工便道，机耕道弯道多、弯道半径小，且需横穿三茂铁路的涵洞，铁路涵洞的通行断面为3m×3m，管桩及管桩施工机械的运输极为困难。

3.2 深层软基处理方案优化

结合现场施工条件，经研讨，为尽快完成软基处理施工，加快施工进度，借鉴已有高速公路抛石挤淤处理的成功案例，K86+900-K87+013、K88+195-K87+270段深层软基处理由管桩优化为换填+抛石挤淤法联合法处理；由于本段淤泥深厚，抛石挤淤无法处理到淤泥底部，路基填土较高，为保证路基整体稳定性，经计算需将表层淤泥换填3.5m 处理，换填材料采用碎石土，换填底部抛填不小于2m 片石处理，剩余的3.5～5.2m淤泥不做处理[1]。

3.3 换填+抛石挤淤法联合法的稳定性及沉降计算

选取K86+950、K87+230 断面按照《公路软土地基路堤设计与施工技术细则》（JTG/T D31-02-2013 ）推荐的计算方法，进行了稳定性及沉降计算，其中抛石挤淤的影响深度按照3m 考虑，结果见表2。

表2 典型断面的稳定性及沉降计算

4 换填+抛石挤淤法联合法施工应用及分析

4.1 施工控制要点

片石要求无侧限抗压强度不小于20MPa，粒径要求在30～200cm；回填碎石土要求碎石的体积含量不小于50%，回填压实度要求不小于93%。

施工作业由软基处理的起点向终点推进，换填开挖3.5m 完成后，马上抛填片石2m 处理，抛填片石采用挖掘机初压，待处理区域全部完成开挖及初步抛填片石后，在片石顶面填筑50cm 碎石土，为保证抛石挤淤的处理效果，在50cm 碎石土顶面采用不小于25T 的重型压路机进行碾压，碾压形成的沉降立刻用碎石土回填补平处理，要求重型压路机相邻压实断面沉降差不大于5mm 作为碾压终止的控制标准；重型压路机碾压达到终止标准后，分层回填碎石土，严格控制回填压实度不小于93%；软基处理完成后埋深路基监测点，开始正常填筑路基[2]。

4.2 处理效果分析

K86+900-K87+013、K88+195-K87+270 段深层软基换填+抛石挤淤法联合法处理完成后在K86+950、K87+230 断面布置了沉降板及测斜管对处理效果进行监测，如图1、图2 所示。

图1 填土-时间-路中沉降曲线图

图2 K87+230 深度-累计侧向位移图

路中沉降观测数据显示，路基填筑完成约100 天后路基沉降趋于稳定；实测沉降数据与理论计算值有约100～200mm 的出入，分析原因为K86+950 断面的淤泥的侧向挤出，导致实测沉降大于理论计算沉降，而K87+230 断面左侧有既有鱼塘梗、右侧有山体的侧限作用，导致实测沉降小于理论计算沉降。根据实测的路中沉降数据，采用双曲线法推算，K86+950 断面的剩余工后沉降为15mm，K87+230 断面的剩余工后沉降为28mm，满足《公路路基设计规范》（JTG D30—2015）要求的一般路段工后沉降不大于300mm，涵洞路段工后沉降不大于200mm 的要求，软基处理效果良好。

根据K87+230 断面的测斜观测数据显示，剩余未处理部分的软基侧向位移较大，最大累计位移163mm，路基填筑施工中侧向位移速率0.01～4.07mm/d，在剩余部分软基未处理的情况下，侧向位移速率仍满足《公路路基施工技术规范》（JTG/T3610—2019）侧向位移速率不大于5mm/d 要求，路基稳定性良好。

目前江罗高速已建成通车接近4年，K86+900-K87+013、K88+195-K87+270 段深层软基路段未出现不均匀沉降以及路基、路面开裂病害，该段深层软基采用换填+抛石挤淤法联合法处理效果良好。

4.3 造价对比

通过表3 数据对比，换填+抛石挤淤联合法在造价上优于管桩复合地基法，优化方案取得了良好的经济效益。

表3 管桩复合地基法与换填+抛石挤淤联合法造价对比表

5 结语

成功应用了换填+抛石挤淤泥联合法处理深厚软基，根据现场实测沉降推算的工后沉降满足路基设计规范要求，施工过程及工后路基整体稳定，解决了山区高速深层软基处理采用复合地基法时施工机械、材料运输困难、施工作业点零散的难题，为类似山区高速深层软基处理提供了参考。本应用实践验证了高填土工况下，悬浮型抛石挤淤的可行性。深层软基处理所采用的抛石挤淤控制标准：压路机吨位不小于25T，压实断面沉降差不大于5mm，是恰当的，根据施工监测数据推算的工后沉降、施工期侧向位移速率均满足规范要求；本应用未做验证钻孔验证抛石挤淤的影响深度，类似工程可进一步在路面施工完成、工后5年、工后10年、工后15年时期分别布置钻孔验证抛石挤淤的影响深度及工后片石在淤泥中的位移发展情况。理论计算可行，严格控制抛石挤淤+换填的施工技术标准是换填+抛石挤淤联合法应用成功的关键。