擠淤法

擠淤法是指是軟弱地基處理的一種方法，在路基底從中部向兩側拋投一定數量的碎石，將淤泥擠出路基範圍，以提高路基強度。

通過在軟粘土中拋入較大的片石、塊石，使片石、塊石強行擠出軟粘土並占據其位置，以此來提高地基承載力、減小沉降量，提高土體的穩定性。

基本介紹

• 中文名：擠淤法
• 外文名：displacement method
• 學科：土木工程
• 特點：工藝簡單施工方便
• 方法：拋石擠淤法、爆破擠淤法
• 套用：地基處理

擠淤法分類

擠淤法一般分為拋石擠淤法和爆破擠淤法。

拋石擠淤法拋填填料和換填填料的質量應滿足設計要求，不能使用有機土等非適用性填料。使用不同填料換填時，應分層進行，同一層應採用同一填料。

爆破擠淤處理地基的基本原理是在軟基一定位置的淤泥內埋置藥包，藥包爆炸將淤泥向四周擠出並向上拋擲形成爆坑，拋石體在爆炸空腔負壓和重力作用下定向滑移落入爆坑，瞬時實現泥石置換。同時，藥包爆炸產生的衝擊波和振動還使爆源附近一定範圍內的淤泥受到強烈擾動，物理力學性能參數急劇下降，承載能力迅速減弱至幾乎完全失去，拋石體在自重作用下進一步滑移或下沉。

拋石擠淤法

拋石擠淤機理

傳統上認為拋石擠淤方法僅適用於淤泥層厚不大於3 ～ 4m 的情況。然而 , 填海實踐中發現 , 如果淤泥的強度足夠低 , 擠淤的深度完全可以大大超過這個界限 , 而且填石或者填土都可以。

填海區域為近岸淺海和灘涂 , 上部覆蓋著的一層海相沉積淤泥 , 屬流塑～流動的超軟粘土 ( w = 86 % ,I_p=28 ,快剪強度 c = 5 kPa , φ = 0. 5 °) ,填築材料為開山石或土。填海擠淤的方法是在沒有清淤的情況下 , 用自卸汽車推進式倒土 , 一次性填到標高 , 隨著填方的推進 , 填區的淤泥便被擠出並在填方的外沿逐漸涌高。通過對填築過程中淤泥在填料一再發生滑坡中被擠出這一現象的觀測勘探和分析 , 我們得出了這樣的判斷 : 擠淤的過程實際上就是地基不斷失穩的過程 , 所謂擠淤也就是通過這些連續不斷的地基失穩實現填料對淤泥的置換。對於強度很低的淤泥 , 只要施工得法 , 完全可以通過這辦法得到令人滿意的置換效果 , 將淤泥擠剩到不厚的薄層。

施工程式

測量放線—挖溝排水—分段清淤—拋片塊石—挖掘機整理碾壓—再拋片塊石—挖掘機碾壓擠淤至清淤線外—循環拋片塊石至設計圖要求並用重型壓路機碾壓後在其頂面鋪設50cm砂礫石墊層—重型壓路機碾壓—沉降觀測—土工試驗合格後進入下一道工序

材料及試驗

拋石擠淤所用材料，拋石先用片塊石，宜就地取材，片塊石料徑不小於300mm，小於300mm的片石含量不超過20%。片、塊石、砂礫石都經過抽樣送檢合格後用於工程施工，並隨時接受監理工程師的抽樣復檢。拋石擠淤及砂礫石鋪設完成後，碾壓密實至重型壓路機無明顯輪跡後，在現場埋設沉降觀測點，實測沉降觀測點高程，再次用重型壓路機進行壓實，壓實後測量，沉降量小於3mm以內，視為已碾壓密實，沉降穩定，進入下步土工實驗。

施工方法

（一）、主要材料的選定

拋石用料為當地所產的塊石。為使擠淤效果明顯，拋石后土質均勻，且將石料的石屑清除，最短邊尺寸不小於30cm，抗壓強度大於20Mpa。在拋石施工前，先開採片石進行強度試驗，達到規範及設計要求方可使用。

（二）、測量放樣

按淤泥實際範圍要求須測量放線，確定其拋石範圍並經業主或監理工程師現場檢查界線。

淤泥處理前，測量放樣出溝底施工坡腳範圍，結合現場情況處理的現狀，包括平面幾何尺寸和相應高程點，繪製出淤泥處理範圍的地形平面圖，報監理工程師核查、簽認後作為工程量計算的依據。

（四）、排水

使用污水泵排水

（五）、地表的清理

拋石之前，拋填範圍內的草木殘株及種植土、有機土、建築垃圾、草皮、樹根、樹墩、竹根等表層土要用挖掘機清除，並用人工配合清理。應清除全部土層，並經監理工程師認可才能進行下一步施工。

（六）、片石運輸及擠淤

1、施工中應安排好石料運行路線，專人指揮。攤鋪平整工作採用大型機械進行，個別不平處應配合人工用細塊石和石屑找平。

2、拋石採用挖掘機進行，方法為進占法。首先由挖掘機在作業半徑內均勻拋第一層毛石，完成後，挖掘機來回走動進行碾壓，待塊石沉入與基底齊平後，可進行第二層拋石。完成後用同樣方法進行碾壓，若塊石無明顯沉降，可向前延伸進行下一段施工，若塊石沉降量仍較大，則需再拋一層塊石進行碾壓，直至塊石沉降量較小為止。

（七）、攤鋪砂夾卵石

拋石擠淤完成後，確認擠淤段無沉降，達到設計對於截污乾管基底的承載要求，經監理工程師同意後，方可安攤鋪砂夾卵石安裝管道。

提高拋石擠淤效果方法

基於對擠淤機理的認識和施工實踐的總結,提高擠淤效果的措施: 超高填、儘量呈開敞式填和保持較快的填築速率 , 工程實踐表明是行之有效的。所謂超高填 , 就是超出設計的填土面標高進行填築 , 以加大整體滑動的下滑力。超高部分一般是用下一填築段的填料 , 可以是短期堆置。開敞式填就是填築鋒面儘量成外凸狀 , 以減小下滑的阻力 , 從這點來說填築結構物成堤狀形 ( 如圍堰、海堤 ) 是比較理想的。但有一點應該注意的是 , 填築的前進方向必須與邊坡滑動方向一致。通常這兩種方向會是一致的 ,但也有例外的情況。譬如有這樣的實例 , 順岸築堤 , 堤身跨越一古沖溝 , 溝底沉積有很厚的層底向外傾斜的淤泥層 , 築堤至此填土便沿沖溝滑動 , 填多少滑多少 , 堤身始終不能成型。保持較快的填土速率 , 則是使在填土失穩中被擾動的淤泥強度來不及恢復就繼續往前填 , 以使續填的土更容易失穩。

由於填石 ( 土 ) 擠淤是通過淤泥地基在填築中的失穩達到置換的目的 , 所以事實上一切會促使地基失穩的因素 , 在這裡都有可能成為提高擠淤效果的有效手段。循著這個思路可以發展其它提高擠淤效果的方法。如加進爆炸的措施 ,在填方前沿的淤泥中埋設炸藥包 , 通過爆炸瞬間排開填方體前的淤泥以減小下滑阻力、爆炸的振動加大下滑力、爆炸衝擊波破壞淤泥的強度以降低抗滑阻力等多因素的共同作用 ,達到更佳的擠淤效果。爆炸排淤填石法就是這樣做的 , 這方法在濱海軟淤泥的填石築堤工程中已有相當多的套用。輔以挖泥以降低淤泥層的抗滑力促進填料進一步下滑也是辦法之一 , 工程中我們曾用這一方法提高了堤側的擠淤效果。

施工質量、安全保證措施

1、按設計要求選用材料。

2、施工前進行定位測量，控制好中樁、邊樁位置及高程。對於測量儀器做好計量檢定工作，保證準確性。

3、對技術人員、施工工人、機械操作人員做好技術交底和安全交底工作。

4、對於淤泥厚度大，承載力低的特點，從已知滿足機械、車輛承載要求的點向未處理區域依次推進的施工要求，放慢施工速度，在底層適當增大材料粒徑，防止機械、車輛陷入淤泥。

5、清理出的淤泥，其堆放高度不大於2.0m，對於流動性淤泥，堆放高度小於1.0m，堆放點必須位於施工區域3.0m以外，並做好標誌，防止人員踏入淤泥中。淤泥晾曬至轉運要求時，及時清運出場。

6、拋填施工現場非施工人員禁止入內。

7、施工時，機械、車輛有專人指揮。

8、做到文明施工，不污染原有路面，材料堆放有序，車輛進出遵守交通法規，做到不灑漏、不揚塵。

爆破擠淤法

基本原理

爆炸處理軟基採用“控制載入爆炸擠淤置換法”，是利用堤身自重荷載與爆炸荷載對填方綜合作用達到擠淤目的。其基本原理是：

（1）據體積平衡原理和堤身設計高度，經過理論分析計算，確定本工程堤身拋填高度為設計頂面標高即可，但考慮到為避免高潮時海水淹沒堤身，保證陸上填方正常進行；

（2）根據拋填計算高度值和堤身設計斷面，計算堤身拋填寬度值，典型斷面堤頂拋寬值為25米。通過拋填寬度控制，使堤身寬度尤其是堤身海側平台寬度得到保證，同時要儘量減少理坡工作量；

（3）施工時，通過對施工環境和爆前爆後斷面（包括淤泥包）的監測，控制兩側藥包位置和參數，確保堤身斷面的完整形成。

在本方法中，土及填料的物理力學性質是內因，控制拋填載入是手段，必要的爆炸是使擠淤過程得以完成的附加外載。通過拋填載入的控制和爆炸載荷的控制，使擠淤過程按設計進行，確保堤身達到設計斷面，滿足質量要求。

施工流程

爆破擠淤施工工藝包括堤頭爆填，內外側側向爆填及坡腳爆夯。通過上述工藝使堤身拋石體落底至設計高程，同時按設計尺寸形成穩定的堤身斷面。

1、主要的施工流程如右圖。

2、主要施工工藝要求

（1）施工準備

施工開始前，首先應進行爆破區及周圍現場的勘察，特別是周圍建築物設施的安全調查；按規定將有關材料送當地公安部門和水上安全監督部門審查批准，辦理火工品購買手續，發布爆破施工通告。此後，連同其他資料檔案報業主、監理工程師審查批准後實施。

同時，根據業主提供的坐標控制點，水準點，進行實地校核，發現問題及時提交業主解決，在施工區內建立控制網點，水準點，便於控制施工進展，根據設計施工圖紙進行放樣，設立拋填標誌。

建立施工管理體系，建立爆破作業指揮機構和爆破人員的組織機制，制定崗位責責任制，制定施工安全和質量保證體系，建立原始施工記錄和資料整理制度。建立和健全工程質量檢查制度，嚴格執行“三檢制度”。

（2）測量放線：根據業主單位提供的坐標控制點，設立施工水準點及輔助施工基線，水準點及基線應設定在不受干擾、牢固可靠且通視好、便於控制的地方。同時，據此設立施工標誌、水尺等，並根據設計施工圖進行放樣，設立拋填標誌。

（3）堤頭爆填：堤心石從料場通過深孔梯段爆破開採，採用20t自卸車上堤填築，推土機平整，嚴格按爆炸擠淤設計確定的拋填寬度和高度進行堤身拋填，大塊石料儘量拋填在外海側。當達到爆填進尺時，開始爆填作業。在推填堤芯前方一定距離內，將藥包埋入淤泥下或置於泥

面上。爆炸動能將淤泥排開，形成爆坑，堤頭石料在瞬時內塌落和充滿爆坑，並落到持力層上，完成石料對淤泥的置換。堤頭爆填後補拋並繼續向前推進，整個過程稱之為一個爆填循環。然後再開始石料推填－裝藥－起爆，進行下一個循環。

（4）堤身側向爆填：堤身向前延伸一定長度後，要進行兩側爆炸處理(側爆)。在兩側爆炸前，中間得石料基本落到持力層上，而堤兩側出現較高的淤泥包，如處理不當，拋填體坡腳寬度和厚度難以保證，這是大部分海堤出現質量事故的主要原因。“控制載入爆炸擠淤置換法”在堤頭爆填時已基本確保了堤身兩側的寬度，淤泥包的存在，使得必須經過側爆才能保證平台落底深度和密實度，以便加寬堤身和整形，達到設計要求，並保證護面穩定。施工時炸藥必須埋入泥中一定深度。側爆一次處理長度，一般視工程具體情況而定。一般情況下，堤芯側爆填可在堤頭爆填後50～100米時開始進行。堤芯側爆填循環進尺一般為30～60米。

（5）內外側坡腳平台爆夯：坡腳平台爆夯是使內外側坡腳穩定的必要步驟，尤其是在風浪及潮差較大的情況下，坡腳往往是堤身較薄弱的部位，通過對坡腳進行爆夯處理，可以起到密實加固的效果。

（6）施工檢測：在每次爆破前後，都要進行堤身斷面測量，並對堤內外側進行挖泥並補拋基礎塊石，對水下平台不足的部分補拋大塊石，平整坡面，挖除多餘的石料。然後拋填護底石和進行護面施工，完成堤身施工。並採用自沉和爆沉累計算法及體積平衡法等進行分析，發現與設計有偏差時，應及時調整拋填和爆破參數。

3、布藥工藝

爆炸擠淤要求將炸藥置放到設計要求的位置，如淤泥中一定深度或在有覆蓋水時淤泥表面上。採取常規裝藥方式： 履帶式直插裝藥設備（如圖所示）。採用挖掘機改裝。特點是陸上裝藥，不受風浪影響；快速，堤頭爆

破一次循環作業時間約1～1.5小時。適用於4～20m厚度淤泥。

4、爆破器材的選擇與使用

①爆破器材的選擇

(1)爆炸處理軟基所用炸藥應有防水性能。

(2)水下傳引爆器材採用防水性能較好的普通工業導爆索(塑膠外皮)。

(3)起爆用2發並聯的同廠、同批號8#工業電雷管用膠布緊緊綁紮在導爆索上，起爆雷管的聚能穴應朝嚮導爆索的傳爆方向。當總裝藥量較大而需分段起爆時，採用8段非電毫秒雷管延時，分段延時250毫秒左右。起爆電雷管採用電起爆器。

②爆破器材的使用

(1)加工藥包前應先檢查爆破器材的質量，發現過期、變質或破損的爆破器材，不得在工程中使用。

(2)藥包加工在現場附近由公安局等相關部門指定或同意的地點進行。

(3)藥包大小要滿足裝藥容器的尺寸要求，藥包重量按設計確定。本工程擬聯繫炸藥廠按要求定做藥包。

(4)每個藥包裝一個起爆體，起爆體由導爆索製作而成。將導爆索的兩端用防水膠布密封，將其一端按15cm左右長度多次摺疊成束，並紮緊，即形成起爆體，用炮棍(木或竹製)將其插入藥包的中心，紮緊袋口。

(5)藥包的配重採用中粗砂，爆填時重量應大於設計藥包重量的1/3倍；爆夯時配重量要加大，以防被浪沖走，一般與設計藥包重量相當。配重用編織袋裝好，將上述製做好的藥包裝入裝有配重的編織袋內，紮緊袋口。

③爆破網路的連線

爆破擠淤施工的起爆網路比較簡單，首先用導爆索加工成起爆體放入藥包中，然後將藥包埋入泥中一定深度處，同時將導爆索引出水面，並與主導爆索相連（並聯），主導爆索採用雙股，最後用電雷管起爆。在連線網路時，將每個藥包的導爆索按同樣的方向搭接在主導爆索上。搭接長度不小於15cm，搭接處用防水膠布綁紮緊密，除搭接處外禁止打結或打圈。支導爆索與主導爆索的傳爆方向的夾角必須小於90度。

5、消浪堤設計結構參數

消浪堤下部採用爆破擠淤方法處理地基，上部和內外兩側均布置扭王塊消浪，兩側平台較寬（內側16m，外側21m），平台上拋填400～500kg的塊體護腳。消浪堤的頭部為一半圓體。

6、拋填參數的設計

拋填參數的設計是爆炸擠淤達到設計斷面要求的關鍵因素，爆炸擠淤一方面強調爆炸載荷的作用，同時要保證在擠淤時有充足的石料，並儘可能的防止超出設計斷面，因此拋填高程、寬度、進尺等參數的控制尤其關鍵。根據本工程設計斷面形狀，在爆炸處理軟基施工時，拋填採用“堤身先寬後窄”的方法，使得爆後寬度一次到位，而爆後補拋時堤身縮窄以控制方量，儘量減少理坡工作量。拋填中大塊石儘量拋在堤身外側，以利防浪沖刷。

在施工過程中，施工單位有責任根據淤泥包變化等實際施工情況，對拋填參數的調整提出方案，報請有關部門批准後實施，以求達到最佳的效果。

質量控制

1、填築質量標準

堤心石置換範圍（主要為堤身兩翼位置、落底位置及臨海側堤腳的平台寬度等）不小於設計要求。塗面以下坡腳處的爆填堤心石與中間部位的爆填堤心石密實度相同。爆填預留沉降15cm。

2、填築質量控制措施

（1）原材料質量控制：質檢部門對開挖出的石料進行檢測分類並報監理審核，並對現場裝料指揮人員質量交底，裝料時對分類的石料根據堤頭填築要求，分序裝料。有針對性地選擇料場、合理控制爆破參數。技術和管理人員及質檢人員通過目測發現上堤的石料級配和含泥量有問題，及時匯報，同時加強與開採運輸部門的溝通和協作，對不符合要求的石料作棄料處理，嚴禁不合格料上堤。

（2）卸料高度控制：卸料高度嚴格控制在3m以內，以防卸料過程中石料分離及塊石撞擊破碎，影響填築體質量。

（3）堆料區域控制（堤身內外側控制料徑）：各斷面堤頭拋填前，由測量放樣確定填築控制點，並對現場卸料指揮人員進行控制點交底，填築時按質量技術要求，對石料分類、分區域填築，確保堤身兩側大塊石的填築寬度。堤頭爆炸時大塊石儘量拋在前面，以達到爆炸擠淤效果並保證堤身達到設計深度。對於堤身外露面儘量採用大塊石，以增強堤身防沖抗浪能力。

（4）堤身爆填、爆夯等施工參數控制：技術人員及時整理、分析施工資料與數據，並根據施工過程中的工程質量檢測結果或可能出現的土層變化情況，為後續施工提供參考。如有必要，對施工參數作出必要的調整。

（5）控制填築範圍：根據施工圖紙和現場控制點放出堤軸線，拋填寬度的邊線與堤軸線的距離可根據設計數據用皮尺量出。爆前拋填高度的控制，現場指揮及控制人員可依據已拋堤段堤頂的高程數據，依據相關的拋填高度數據控制拋填高度。堤頭拋填安排專人跟班計量和指揮，堤上推填指揮人員負責填築的寬度、高程和進尺控制。在堤身爆填後，對填築斷面進行邊線和高程進行測量，對不符合要求的部位及時進行補拋或修坡處理。

（6）表面防護：堤身基本沉降穩定後進行大塊石、扭王塊體護面等後序工作施工。在颱風期可採用大塊石及扭王塊體臨時護面處理。

施工檢測

爆炸擠淤施工檢測根據中科力“控制載入爆炸擠淤置換法處理軟基”的施工方法進行。具體如下：

（1）在每次爆炸前後，進行堤身斷面測量，並根據過磅稱重情況進行拋填量統計，採用“自沉和爆沉累計算法及體積平衡法”等進行爆填效果作出分析評估。如發現與設計有較大偏差時，及時調整拋填和爆炸參數，將爆炸參數控制在允許偏差範圍內，以此確保堤身斷面儘量滿足並達到設計要求。其公式如下：

該段總稱重量G/（堆石體理論密度γ×該段堤身長度L）=該段理論填築斷面

（2）沉降位移觀測法：堤身填築施工期間，進行日常性地基沉降、水平位移觀測工作。

施工期臨時沉降位移觀測點設立在堤頂不易破壞的地方，沉降點、位移點每50米埋設一個；對爆填結束的施工段，每25 m設定一個沉降位移觀測點，單點連續觀測時間不少於3個月，每點測量次數不少於15次。（前期測量間隔時間加密，沉降位移基本穩定後延長測量間隔時間）

（3）斷面測量法：採用探地雷達檢測。按斷面布置測線，測線應布滿全斷面範圍，每50m探測一個斷面，並在堤中心、外坡和內坡進行三條縱斷面檢測。檢測時，測點距離不大於2m 或採用不間斷掃描方式。該法與上述鑽孔資料配合分析，以此獲得可靠的物探分析精度。

爆破安全

在完成爆破作業、達到工程目的的同時，必須控制爆破可能引起的各種危害，包括震動、個別飛散物、衝擊波、噪音和爆炸產物等。

1、爆破振動

按照國家質量監督檢驗檢疫總局2003年9月12日頒布的《爆破安全規程》（GB6722-2003）和交通部行業標準《爆炸法處理水下地基和基礎技術規程》的規定，評價各種爆破對不同類型建（構）造物和其他保護對象的振動影響，應採用不同的安全判據和允許標準。

2、個別飛散物：

爆炸處理軟基築堤施工時，個別飛散物的距離，跟淤泥厚度、覆蓋水深及裝藥量等有關。本工程覆蓋水較深，根據類似工程經驗，個別飛散物的距離一般不會超過100米。本工程堤頭、堤側爆炸時最小安全距離取為200米，故能保證安全。