铁路路基帮宽水塘段不排水抛石挤淤施工技术研究

梁永林

（中铁六局集团北京铁路建设有限公司，北京 100000）

铁路工程通车运行后，随着交通运输量的不断增加，车次越来越多，为更好满足通行需要，对路基进行帮宽改造是必要的。路基改造中往往会遇到软土地基，含水量大、承载力低，不能满足施工需要。作为施工单位，需根据路基改造施工现场基本情况，选择合理的加固措施。抛石挤淤施工技术是常用的软基处理技术，在路基帮宽改造中逐渐受到重视，其应用也变得越来越广泛。同时为促进其作用得以有效发挥，把握施工技术要点，加强质量控制是必要的。但目前在抛石挤淤施工中，一些工作人员责任心不强，未能准确把握技术要点，制约施工效果和工程质量提升，有必要采取完善措施。本文结合铁路路基帮宽水塘段工程实例，就如何使用抛石挤淤施工技术开展软土地基处里提出相应对策，希望能为类似工程施工提供启示。

1 抛石挤淤施工技术概述

抛石挤淤施工技术拥有自身特点，在软土地基处理中的应用也愈加受到重视。

1.1 抛石挤淤施工技术的概念

抛石挤淤施工技术是一种强制换土的施工处理方法，通常将具有一定级配且尺寸较大的片石、块石抛投到软黏土、淤泥质当中，并利用这些抛石本身的重量结合压路机碾压，挤出水塘段路基范围内的淤泥和软黏土，抛石挤淤施工作业如图1 所示。进而提升路基的承载力与稳定性，避免出现不均匀沉降，增强路基的稳定性与可靠性，使其更好发挥作用[1]。

1.2 抛石挤淤施工技术的适用范围

软土地基处理中，抛石挤淤施工技术的应用比较广泛。施工中，向软黏土、淤泥等抛投尺寸较大的石块。利用这些抛石的自重和压路机的碾压，挤出淤泥和软黏土，进而实现置换饱和软土地基，提高地基承载力的目的。抛石挤淤施工技术在常年积水洼地、排水不畅、流动性较差的软土地基处理中比较适用。对于部分机械设备无法达到，且软土厚度在3m 左右的地段，也适用抛石挤淤施工技术进行处理。与其他技术相比，抛石挤淤施工技术在处理含水率大、孔隙比大、压缩性高的黏性土中，其优势更加明显，技术也更为成熟。并且该技术只需简单的机械设备，现场管理相对方便，有利于节约软土地基处理成本，提高处理效果，因而该技术越来越被广泛用于软土地基处理当中。

2 工程概述

中国石油天然气股份有限公司华北石化分公司专用铁路迁建工程位于任丘站内，任丘站是京九线上的二等中间站。任丘站路基高度在2.0～5.0m 之间，本次增加股道均为帮宽路基形式，增设9 道帮宽路基K146+183～146+473 范围所处地段为京九线取土坑，长期积水成塘深度1.5～2.5m 之间，本次设计抛填片石固基、共计5600m3，因地势限制本次设计采取不排水抛填片石固基，为工程的施工增加了一定的难度。

2.1 施工现场基本情况

施工人员经过现场勘察发现，该路段淤泥深度较大1.5-2.2m 之间。为确保施工效果，施工前加强现场调查，制定有效的技术方案，以保证工程质量。结合工程质量控制要求、施工工期及施工成本等目标，最终决定采用抛石挤淤施工技术进行处理，该路段淤泥挖深记录表如表1 所示。

由表1 得知，该铁路路基帮宽水塘段的淤泥最大深度为2.2m。现场挖掘发现，该路段表层有一层厚1m 左右，且呈流塑状淤泥，这部分在抛石挤淤施工中容易穿透。但1m 以下的淤泥部分，有一层300mm 厚灰白色、富含有机质的材料、流塑性较差，影响抛填效果。

2.2 抛石挤淤施工处理方案确定

通过设计、施工、监理人员现场勘察，结合不具备抽水等条件限制以及工期较紧没有预留沉降期等实际情况，最终研究决定采用以下处理方案：1） 针对不能排水的问题，决定片石抛填分为两次进行，第一次抛填至水塘之上650mm，之后进行碾压待基本稳定后二次抛填至计算标高；2） 针对灰白色、富含有机质的材料的流塑性较差层，第一次抛填时材料分为两种，致使下半部分可以较好穿透有机质层；3）针对工期较紧没有预留沉降期的问题，采取部分抛填片石内空隙内注浆及超填150mm 进行解决。

3 铁路路基帮宽水塘段抛石挤淤施工的不足

目前在施工中，常见问题表现为施工准备不足，未能科学合理安排机械设备和材料，抛石施工作业不到位、措施不足、未考虑后续沉降等，忽视加强施工质量控制，质量检测不到位，影响抛石挤淤施工效果。

3.1 抛石挤淤施工准备工作不足

部分施工人员在开展抛石挤淤施工前，未能对施工现场开展详细调查，所制定的抛石挤淤施工方案不科学，不合理，甚至忽视技术交底，难以有效指导工程施工。再加上材料准备不足，试验数据缺失，影响后续施工顺利进行和工程质量提升。

3.2 抛石挤淤施工方法有待改进

常见问题是抛石作业过程质量控制不到位，石料粒径大小、形状不符合要求。抛石过程未能严格遵循工艺流程，抛石范围不合理，厚度大小不符合要求，对存在的缝隙没有及时填补，影响抛石施工处理效果。部分施工人员责任心不强，未能严格按要求进行[2]，难以确保抛石挤淤效果。

3.3 抛石沉降差检测及稳固措施没有严格落实

为提升抛石挤淤施工效果，加强沉降差检测，认真开展质量检测与验收是必要的。但一些施工单位在抛石挤淤施工中，没有严格按要求开展沉降差检测，难以准确获取详细的数据指标，也未能及时采取改进措施。此外，部分施工单位没有严格落实其它稳固措施，不注重加强施工现场质量检测，难以及时发现并改进存在的不足，最终影响整个抛石挤淤施工效果。

4 铁路路基帮宽水塘段抛石挤淤施工技术措施

为改进抛石挤淤施工的不足，任丘站内铁路路基帮宽水塘段提升改造中，主要采取以下技术措施。

4.1 抛石挤淤施工准备工作

施工准备是非常重要的内容，为确保抛石挤淤施工效果，需要做好以下准备工作：1） 施工现场调查和施工便道修筑，施工前核实现场各种管道、电线、电缆等，管线迁改完成或采取可靠措施保护后，方可施工。以一侧为起点向另一侧平行推进形成作业场地及施工通道，配备大型机械设备并辅以小型机具，按逐段铺开、逐段完工原则，采取多个作业面流水作业。首先修筑进场施工便道和现场材料临时储存场所，设置临时排水系统，注重既有线路防护。既有线路防护采用硬隔离防护，防护位置设于距既有7 道3m 处，接触网立柱外侧。还要确定最适合修筑临时便道的线位，尽可能结合已有道路作为便道[3]。要详细调查作业区域水系，合理设置排水系统，确保排水顺畅，方便后期排水。并清理干净既有路基边坡上可能影响抛石下沉的附着物，为抛石挤淤施工创造有利条件。2） 施工材料质量控制和机械设备准备，片石是主要的施工材料，抛石挤淤施工效果受原材料质量影响，要注重片石质量检测，保证片石抗压强度大于20MPa。且确保石料质地均匀、无裂缝、无腐蚀且有一定的级配，做好抽检工作，保证质量合格。还要合理安排施工人员和机械设备，进行试验段施工，选定合理的压实工艺参数，填筑层厚度，压实机械组合方式，压实遍数，超铺高度等[4]。作为抛石挤淤的依据。3） 施工技术交底，抛石挤淤施工前，还要组织技术人员和施工人员开展技术交底，保证技术人员和施工人员掌握抛石挤淤的设计意图、施工流程和工程质量控制要点，对于存在的不足也要及时改进，从而更好指导现场施工。

4.2 施工现场的抛石挤淤作业

调查显示，K146+183.586～K146+473.354 段为浸水路基，水塘深度在1.5m～2.5m，水无流动性，设计采用抛填片石固基，坡率1∶1.5。片石选用质地坚硬、不易风化崩解的块石。用不同大小块石掺杂抛填，使抛填片石具有一定密度。抛填片石从既有路基坡脚一侧向设计坡脚一侧抛填。使用25T 以上冲击式压路机充分碾压，让片石嵌入淤泥底面。片石填至高于水面400mm 并留2m 宽平台，后进行地基承载力检测，合格后填筑“15cm 卵砾石垫层+15cm 砂砾石垫层”，其上平台部分设0.3m 厚浆砌片石护坡砌层。抛填片石施工工艺流程为：“备料→测量→抛投→垫平→压实→检测→注浆固化”。

1） 试验取参，结合现场不能排水、片石必须抛填超过水面后才能压实的实际情况，施工前必须经过试验取得片石填筑界面的高度，以确保压路机能够进行有效压实并保证机械不侵水，经过现场试验最终确定将片石一次性填筑超过水面500mm 能够保证碾压后的界面仍高于水面100mm，根据片石抛入水塘后整体水面上升的实际情况，将片石抛填界面通过计算后确定为高于既有水面650mm。2） 抛石施工作业，根据淤泥层实际厚度及水塘内水的实际深度，计算出每个断面抛填片石的数量后开展抛石作业。本施工项目分为两步作业：第一步抛填至既有水面以上650mm 进行碾压；第二步根据虚铺系数抛填至计算标高。施工时使用挖掘机、推土机和自卸车开展施工，坚持由高向低的顺序进行，顺利完成石块抛填任务，在较低的一侧，还需铺筑更多石块[5]。第一步施工时为确保顺利穿透有机层抛填石料分为两种配合进行，根据测量的淤泥厚度和水深经过计算分别布料，具体如下：淤泥厚度范围内抛填粒径较大、棱角分明并带有一定级配的优质片石，水深部分抛填粒径相对较小、级配良好并经过水洗（提高后期注浆效果） 的优质片石，在的备料期间根据计算量片石分别堆放，抛填时首先填筑淤泥厚度范围内的片石并使用挖掘机进行大致平整，之后抛填水深范围内的片石并使用推土机进行平整，施工作业如图2 所示。为保证石块镶嵌紧密，石块的缝隙处需要应用较小粒径石块灌注。第二步施工时采用第一步水深范围内的填料要求和方法抛填至计算标高位置。该路段比较平坦，软土呈流动状。因此，抛石填筑时，按照平行四边形的形状，自既有路基坡脚向水塘中部投放片石，然后将其扩展到路基全宽范围，从而挤出水塘段路基范围内的淤泥和软黏土。施工中，为确保抛石挤淤处理效果，抛石挤淤前要准备充足片石材料，测量好地面高程，连续进行作业。为防止卸料时超过界限，施工中安排专业人员指挥。抛填施工时，从水塘段路基起点开始，采用挖掘机、推土机和自卸车分批次进行片石抛填施工。第一次填筑大粒径片石时，片石间不得架空，逐步向上填筑，直至所用片石粒径逐步减小[6]。

3） 清淤作业，清淤作业时，可用挖掘机和自卸车一起进行。片石抛填后会使得既有水塘体积变小，为尽量减小抛填片石给水塘带来的影响，施工中如果有淤泥翻出，需立即使用挖掘机配合自卸车将淤泥挖除干净。4） 嵌缝和灌缝处理，片石抛填作业完成后，为确保抛石挤淤施工效果，需使用石渣或碎石对间隙进行嵌缝和灌缝处理。常用方法是，采用推土机对片石进行找平作业，然后用压路机碾压片石，并配合人工方式，使用碎石填塞较大石块之间的缝隙。

4.3 抛石沉降差检测及稳固措施

沉降差检测也是不可忽视的环节，此外还要采取稳固措施：1) 抛石沉降差检测，抛石挤淤施工作业时，先抛填大块片石，抛填深度应达到淤泥底部30cm 以上。施工完成后加强沉降观测，使用精密水准仪观测，取三次观测的平均值直至沉降量小于2mm 时停止碾压。因为没有预留路基预压时间，为确保后期路基土方填筑时抛填的片石界面仍然满足高于水面400mm 的设计要求，本次填筑时片石界面高于设计值150mm。2) 抛石稳固措施，片石抛填完成成，在后期的施工和使用过程中仍有可能产生一定程度的不均匀沉降和路基失稳，为进一步提高铁路路基帮宽水塘段的整体稳定性同时减小不均匀沉降给路基带来的影响，还有必要采取其它稳固措施。本工程抛石完成后在水深范围内片石的空隙内进行了注浆处理，浆液采用污染较小、固化效果较好的水泥-水玻璃双浆液，进一步增强结构稳固性。

5 铁路路基帮宽水塘段抛石挤淤施工技术的效果

上述工程施工中，通过抛石挤淤施工技术的应用，不仅顺利完成处理任务，还取得良好效果。

5.1 施工方便，工艺流程简单

抛石挤淤施工的工艺流程相对简单，所需要的机械设备、材料、人员相对合理，同时也便利软土地基处理施工，其应用愈加受到重视。这对确保施工质量，提升软土地基处理效果具有积极作用。

5.2 成本合理，高效经济

当前，软土地基处理技术类型多种多样，如何选择合适的处理技术，提升施工效果是十分必要的。本工程抛石挤淤施工技术工艺流程简单，施工方便，所需要的材料费、人工费和机械费相对适中，整个工程施工的成本合理，高效经济，有着十分广阔的应用前景，虽然在注浆工序中产生了一定的费用，但是相对于无法排水需要水车外运产生的费用还是小的多，该方法同时适用于排水体量较大的抛石挤淤工程。

5.3 预防工后沉降，提高处理效果

软土地基处理中，通过本工程抛石挤淤施工技术应用，不仅能顺利完成处理任务，还有利于预防工后沉降，确保结构的稳固与可靠，有利于提升处理效果，保证工程质量合格。

6 结语

抛石挤淤施工技术是软土处理的重要技术措施，将其用于工程施工具有积极作用。因此，施工人员要提高思想重视程度，把握质量控制要点，使其更好发挥作用。作为施工人员，在整个铁路路基帮宽水塘段抛石挤淤施工中，有必要加强现场调查，把握技术要点，严格遵循工艺流程，确保每道工序质量合格。进而有利于顺利完成施工任务，实现对工程质量的控制，提升帮宽水塘段抛石挤淤施工质量和工程建设效果。