拋石促淤堤上筑堤基礎(chǔ)處理方案選擇

吳挺松,吳 蕾

(浙江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院,浙江 杭州 310002)

1 工程概況

西沙門(mén)圍墾工程位于玉環(huán)縣沙門(mén)鎮(zhèn)東南,距玉環(huán)縣城城關(guān)27 km,新圍墾海涂面積300.13 hm2(4 502畝),海堤長(zhǎng)1 105m。本工程堤線(xiàn)處有1條20世紀(jì)70年代建成的拋石促淤潛壩,潛壩平均寬55 m,深約4.5 m,頂高程-1.20～-1.60m。潛堤內(nèi)側(cè)涂面與潛堤堤頂基本一致;潛堤外側(cè)涂面高程-2.20～-2.40m,涂面平坦。

2 工程地質(zhì)條件

工程區(qū)主要建筑物海堤堤基地層自上而下分別為塊石、淤泥、淤泥夾粉砂、黏土或粉質(zhì)黏土層,各層土物理力學(xué)指標(biāo)見(jiàn)表1。

Ⅰ層:塊石,層厚一般約3.5～5.0 m,底寬約55m,塊石直徑一般50～70 cm,為早期老堤促淤施工的拋石。

Ⅱ?qū)?淤泥,分布于表層,頂板高程0.0～-6.0 m,厚度約7.2～13.9m。

Ⅲ層:淤泥夾粉砂,頂板高程-13.4～-16.2m,厚度0.0～5.5m。

Ⅳ1層:黏土,頂板高程-16.15～-20.20m。

表1 海堤地基土層物理力學(xué)指標(biāo)表

3 基礎(chǔ)處理方案設(shè)計(jì)

根據(jù)地質(zhì)報(bào)告,海堤地基為高含水率、高壓縮性、高靈敏度、低強(qiáng)度的淤泥,工程地質(zhì)條件差,為保證堤身穩(wěn)定、控制工后沉降,堤基需進(jìn)行處理。

目前,海堤地基處理的方法主要有塑料排水板法、爆炸擠淤置換法、拋石鎮(zhèn)壓法等。根據(jù)本工程的地質(zhì)條件、建筑材料情況以及堤線(xiàn)位置有拋石促淤老堤的實(shí)際情況,擬選擇塑料排水插板+拋石鎮(zhèn)壓法、在拋石促淤老堤上爆炸擠淤置換法、在拋石促淤老堤外側(cè)爆炸擠淤置換法和拋石鎮(zhèn)壓法4種方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。

3.1 塑料排水插板+拋石鎮(zhèn)壓法 (方案1)

海堤堤線(xiàn)布置在拋石促淤老堤內(nèi)側(cè),對(duì)海堤堤頂和內(nèi)外兩側(cè)4.50m高程平臺(tái)下的軟土地基進(jìn)行塑料排水插板處理,通過(guò)縮短排水途徑,加速地基土排水固結(jié),使地基強(qiáng)度在較短的時(shí)間內(nèi)獲得增長(zhǎng),可以有效控制堤頂部位的工后沉降。而海堤的鎮(zhèn)壓層直接拋在促淤老堤上,使促淤老堤的拋石得到充分利用。該法技術(shù)成熟可靠,但為了滿(mǎn)足穩(wěn)定要求,堤身堤基需分級(jí)加載,歷時(shí)較長(zhǎng),堤身斷面要求也較大 (見(jiàn)圖1)。

3.2 促淤老堤上爆炸擠淤置換法 (方案2)

海堤堤線(xiàn)布置在拋石促淤老堤上,將拋石直接拋在促淤老堤上,在促淤堤拋石兩側(cè)進(jìn)行側(cè)爆,在淤泥中形成空腔,利用高潮位時(shí)在海水中進(jìn)行爆炸形成水墊產(chǎn)生向下的作用力使拋石坍塌充填空腔,達(dá)到置換淤泥的目的。雖然爆炸擠淤置換法已在很多工程中成功應(yīng)用,但在已有拋石的基礎(chǔ)上進(jìn)行爆炸擠淤置換的施工案例很少。本方案雖然使促淤老堤的拋石得到充分利用,但受到老堤寬度的影響,海堤堤身斷面較大,爆填堤心石的方量不易控制,還容易形成 “包心堤”,堤頂?shù)墓ず蟪两递^大(見(jiàn)圖2)。

3.3 促淤老堤外側(cè)爆炸擠淤置換法 (方案3)

海堤堤線(xiàn)布置在拋石促淤老堤外側(cè),按爆炸擠淤置換法的常規(guī)施工方法進(jìn)行施工,本方案技術(shù)上較方案2成熟,施工進(jìn)度快,但本方案所需的爆填堤心石的方量最大,促淤老堤的拋石非但沒(méi)有得到利用,而且由于老堤的鎮(zhèn)壓作用對(duì)擠淤的效果產(chǎn)生一定的影響(見(jiàn)圖3)。

圖1 方案1海堤斷面圖

圖2 方案2海堤斷面圖

圖3 方案3海堤斷面圖

3.4 拋石鎮(zhèn)壓法 (方案4)

直接在拋石促淤老堤上拋石筑堤,不對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行任何處理,依靠海堤鎮(zhèn)壓層來(lái)保持海堤的整體穩(wěn)定。該方法施工簡(jiǎn)單,由于對(duì)堤基沒(méi)有進(jìn)行任何處理,為保證穩(wěn)定需要較長(zhǎng)的鎮(zhèn)壓層,海堤斷面較大,直接影響海堤的投資,每延米海堤拋石鎮(zhèn)壓法的投資最大(見(jiàn)圖4)。

4 基礎(chǔ)處理方案的比選與確定

西沙門(mén)圍墾工程海堤4種基礎(chǔ)處理方案的投資及優(yōu)缺點(diǎn)比較見(jiàn)表2。

圖4 方案4海堤斷面圖

表2 海堤基礎(chǔ)處理各方案每延米投資及優(yōu)缺點(diǎn)比較表

由表2可見(jiàn),拋石鎮(zhèn)壓法施工簡(jiǎn)單,但其海堤斷面較大,投資較大。對(duì)于2個(gè)爆炸處理方案,雖然工程石料場(chǎng)近,料源豐富,但由于拋石促淤老堤的存在給爆炸擠淤置換法的施工造成了很多障礙,如石方量的控制等,使工程進(jìn)度和工程投資不易控制。塑料排水板法對(duì)周?chē)h(huán)境的影響較小,投資最省,隨著技術(shù)的發(fā)展,施工進(jìn)度也越來(lái)越快,所以本次設(shè)計(jì)推薦方案1塑料排水板+拋石鎮(zhèn)壓法。

5 結(jié) 語(yǔ)

(1)在已有拋石促淤堤的海涂上建設(shè)海堤的基礎(chǔ)處理方案與常規(guī)有所不同,需根據(jù)地質(zhì)條件、當(dāng)?shù)亟ㄖ牧锨闆r來(lái)選方案。

(2)本工程的推薦方案為方案1塑料排水板+拋石鎮(zhèn)壓法,海堤堤頂和高程4.5m消浪平臺(tái)下的地基采用塑料排水插板處理,通過(guò)縮短排水途徑,加速地基土排水固結(jié),使地基強(qiáng)度在較短時(shí)間內(nèi)獲得增長(zhǎng),還可以有效控制堤頂部位的工后沉降;海堤的鎮(zhèn)壓層直接拋在促淤老堤上,使促淤老堤的拋石得到充分利用,鎮(zhèn)壓層的沉降不會(huì)對(duì)海堤的防潮能力產(chǎn)生影響。

(3)爆炸擠淤置換法用于拋石促淤堤時(shí),促淤堤的拋石得到了充分利用,但受到原有拋石寬度的影響,海堤堤身斷面較大;由于促淤堤拋石的存在,無(wú)法進(jìn)行堤頭埋藥爆破,只能利用高潮位時(shí)在海水中爆炸形成水墊產(chǎn)生向下的作用力結(jié)合側(cè)爆達(dá)到置換淤泥的目的。這種方式容易導(dǎo)致擠淤不徹底形成“包心堤”,致使海堤堤頂?shù)墓ず蟪两禑o(wú)法得到有效控制。因此,該方法在運(yùn)用時(shí)需慎重考慮。

[1].中華人民共和國(guó)水利部.SL435—2008海堤工程設(shè)計(jì)規(guī)范 [S]..北京:中國(guó)水利水電出版社,2008.

[2].浙江省水利廳.浙江省海塘工程技術(shù)規(guī)定[R]..杭州:浙江省水利廳,1999.

[3].吳蕾,吳挺松.浙江省玉環(huán)縣西沙門(mén)圍墾工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告[R]..杭州:浙江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院,2008.