南曉飛

(河南黃河河務局濮陽黃河河務局，河南 濮陽 457000)

0 引言

小清河是山東省泄洪、排澇、通航、灌溉等綜合性大型人工河道，全長237 km，總流域面積10572 km2，是省內唯一河海通航、水路聯(lián)運的河道。小清河濟南段位于濟南市區(qū)北部，境內全長70.5 km，流域面積2792 km[1]，是濟南市主要的排水出口。

依據(jù)《濟南市小清河綜合治理工程東西外環(huán)(水利部分)工程地質勘察報告》，濟南市小清河流域內地形復雜，屬山區(qū)、丘陵、平原混合型。巖性層為灰色粘土和灰褐色、灰黑色壤土，含較多有機質，主要為河流，湖泊沉積而成，局部夾雜砂壤土、黃褐色中粗砂[2]。工程的鋼筋混凝土岸墻主要功能為擋水，設計斷面寬度9.0 m，地基承載力的設計值為不小于160 kPa，而地質勘察報告中的設計岸墻基礎地基承載力為90 kPa～120 kPa之間[1]，通過各類軟基處理方法的比選后，確定采用拋石基礎的施工方法來滿足承載力的要求。

1 與同類軟基處理方案的比選

當?shù)鼗休d力不能滿足設計要求時，一般可選用如下軟基處理方案，見表1。

表1 軟基處理適用表

1.1 拋石擠淤法

這種方法是向流塑性的淤泥中拋投石料，擠出淤泥的方法，提高地基強度，形成碎石墩體，適用于厚度較小的淤泥和淤泥質土地基。

該工程基礎屬山區(qū)、丘陵、平原混合型，且軟弱層厚度大、不是純淤泥質土地基。故這種處理方法不適用該工程。

1.2 機械壓(夯)實

當處在地下水位以上時，采用機械壓(夯)實方法進行處理，有效深度可達1.2 m～1.5 m[3]，一般適用于對地基的變形要求不嚴的工程。

該工程處在設計河底水位下平均約2 m～3 m左右，汛期水位下5 m～6 m左右，且岸墻工程為重要的擋水建筑物，故這種方法不適用該工程。

1.3 堆載預壓、砂井真空預壓

采用堆載預壓方法時需要有預壓的時間和荷載條件及土石方搬運機械；對于真空預壓，預壓壓力達80 kPa，不夠時，可同時加上土石方堆載，真空泵需長時間抽氣，耗電較大[4]。

而該程工期緊，必須在當年汛期前完工(5月底)，從工期角度這種方法不適用該工程。

1.4 砂樁、碎石樁、灰土樁

該方法適用于擠密松散砂土、粉土、粘性土、素填土、雜質土等地基，適用飽和粘土地基上對變形控制要求不嚴的工程[5]。

而該工程要求地基承載力標準值不小于160 kPa，且該工程基礎屬山區(qū)、丘陵、平原混合型，地質結構復雜并含有大量碎石塊，是重要的擋水建筑物，從地質情況和重要性方面分析，這種方法不適用該工程。

1.5 方案的確定

該工程為改建工程，需要拆除部分舊的漿砌石岸墻，故一方面可采用老岸墻拆除下來的塊石進行基礎施工，經(jīng)濟性強，可降低工程投資成本，另一方面拆除下來的塊石堆放在待施工的基槽沿線旁，施工便捷，能有效縮短工程工期，且適用性強。

綜合各種軟基處理的方法的比選，并從經(jīng)濟、工期和施工便捷性考慮，最終確定采用拋石干鋪法進行軟弱地基處理，見圖1。

圖1 岸墻施工圖

2 拋石干鋪法處理淤泥軟弱地基工程的方法

在深井降水滿足施工要求后，開始對基槽進行土方開挖，經(jīng)相關單位驗收合格后進行拋石基礎施工。在進行拋石前先選定試驗段對處理方法進行檢驗，由監(jiān)理、設計和施工單位共同組成聯(lián)合檢驗小組，通過實驗確定施工順序、方法、有關參數(shù)，并編制作業(yè)技術指導書，作為相同地質條件下對類似淤泥軟弱地基工程進行施工和質量控制的依據(jù)，經(jīng)檢測單位檢測，處理后的地基承載力達到設計要求。

2.1 基槽驗收

拋石施工前，對已完成的拋石基礎的基槽由業(yè)主、監(jiān)理、設計、施工單位進行隱蔽工程驗收，主要對開挖成形的基槽進行外觀和設計尺寸的測量驗收，滿足設計要求并驗收合格后，方可進行拋石基礎施工。拋石厚度在滿足規(guī)范和設計要求的前提下可根據(jù)地質情況現(xiàn)場確定。通過現(xiàn)場試驗確定降水后水位控制在拋石基礎底面0.5 m以下最為經(jīng)濟，但槽底的高程要嚴格控制，見圖2。

圖2 拋石基槽

2.2 拋石干鋪的探析、工藝和質量控制

2.2.1 試拋

為取得第一手拋石基礎的技術參數(shù)，在全段施工前先在試驗段進行試拋施工，通過試拋得以確定拋石的順序、碾壓設備的型號、碾壓方法、厚度、遍數(shù)、碾壓設備的走向等相關技術參數(shù)，通過試拋實驗段并檢測，能夠滿足地基承載力的設計要求。

2.2.2 人機結合干鋪法

按照拋石“作業(yè)技術指導書”說明，現(xiàn)場拋石采用機械施工為主、人工配合為輔進行施工。拋石基礎底層采用人工擺放，見圖3。

圖3 人工擺放塊石

選擇大塊石料并排列整齊，形成塊石底面基層，從而形成持力層，持力層上部的塊石采用裝載機運輸、挖掘機攤鋪方式進行，按設計要求厚度分層攤鋪，厚度控制在30 cm～50 cm之間，用挖掘機進行初步整平，見圖4。

圖4 機械配合攤鋪塊石

2.2.3 拋石順序

拋石拋填方向根據(jù)試驗段的數(shù)據(jù)綜合分析采用基槽底部橫向漸次向兩側擴展，進行拋填。

2.2.4 “跳倉”干鋪

為保證開挖段整體的施工質量，避免拋石基礎的不均勻沉降，采用跳倉式分段拋石施工，各段石料鋪筑長度超出兩端長度2 m左右，各段的鋪筑的石料均衡上升，形成“正梯形”的砌筑石體，可形成相鄰兩個填筑層之間錯縫搭接，這樣不但保證了搭接處的施工質量，同時防止了已完成的成品造成的損壞。

2.2.5 沉降量差

施工過程中為便于控制碾壓機械形成的沉降情況，沿河道方向按間隔50 m布設觀測點，在施工過程中做好沉降點的保護工作，做到邊拋石、邊碾壓、邊測量并做好記錄，隨時觀測沉降量，做到勤檢勤記，掌握第一手觀測資料。

沉降量差的檢測方法：

1)在基層塊石鋪設完成并初步碾壓后進行檢測，檢測前，按每100 m長度范圍內梅花布置20個檢測點，每拋一層石料并到碾壓相對穩(wěn)定后，根據(jù)每層相同點位所檢測的前后兩次高差并統(tǒng)計所有點的高差，其平均數(shù)作為檢測段內的沉降量差，見圖5。

圖5 沉降點的設置

2)各檢測點的選位應為表面平整的大塊石的中心，前后兩次高程檢測時為同一點位。

3)通過試驗段的參數(shù)及施工中的經(jīng)驗，各檢測點的高差不能超過計算點平均數(shù)的25%，才能保證拋石基礎的相對穩(wěn)定；

4)為確保測點的精確性，盡量避免測點布設在較小的塊石上，若避不開時，可采用在測點處鋪設50 cm×50 cm墊板，以墊板上中心點的高差作為測點高差。

2.2.6 碾壓

根據(jù)試驗段的技術參數(shù)，使用18 t振動壓路機反復壓實，每層的碾壓遍數(shù)不小于4遍，每次碾壓時到邊到沿，防止漏壓，見圖6。

圖6 沉降點的碾壓

2.2.7 沉降點的檢測

預設好的沉降觀測點在碾壓之前用白灰做為記號后再進行碾壓，同時進行碾壓前后的高程測量，并填寫拋石基礎沉降量檢查記錄表，分析測量數(shù)據(jù)，只有當每點次的沉降量小于3 cm時并驗收合格后方可鋪墊上一層塊石料，見圖7。

圖7 沉降點的檢測

2.2.8 填縫

當最后一層石料攤鋪完成后，由于采用的是機械攤鋪的石料，石料之間的間隙大小不均，為確保工程質量采用拋灑2 cm～4 cm的碎石子的方法進行填縫、找平后進行碾壓，碾壓采用穩(wěn)壓三遍且沉降量差小于5 mm時停止碾壓，然后再進行高程測量，拋石頂高程按設計允許偏差應小于-10 cm進行控制。這種填縫隙的方法不但能解決拋石基礎穩(wěn)固性和密實性，還能保證其上部混凝土墊層的施工質量，避免了混凝土澆筑材料的浪費。

2.3 承載力檢測

施工現(xiàn)場的地基承載力檢測是委托第三方檢測機構采用淺層平板載荷試驗法檢測，根據(jù)地層情況至少進行一次，每次隨機抽取3點。載荷加載時長24 h，見圖8。

圖8 承載力檢測

3 拋石基礎的檢測和驗收

檢測結果：經(jīng)山東省水利工程建設質量與安全檢測中心站檢測，通過對隨機抽取的3個點的地基承載力的檢測及對檢測資料的計算分析，該3點的岸墻拋石基礎的承載力特征值均不低于162 kPa，滿足設計要求。

該拋石基礎分部工程通過了由項目法人主持，項目管理、質量監(jiān)督、設計、監(jiān)理、施工等單位參加的隱蔽工程驗收，驗收合格，綜合評定為“優(yōu)良”分部。

4 結語

該工程的岸墻工程施工完畢后，經(jīng)年度的汛期過流洪水的沖刷后，對預設的多個沉降位移觀測點進行了高程和坐標的測量，結果是岸墻的高程沉降量均小于2 mm，也無任何位移的情況。因此采用拋石干鋪法處理淤泥軟弱地基，不但滿足規(guī)范、設計和運行要求，也可大大節(jié)省投資、施工方法簡便、質量安全可控、工期也可縮短等優(yōu)點，對類似地基處理工程具有一定的借鑒意義。