海堤建設(shè)工程軟土地基問題處理方案探討

李曉明

摘 要：文章通過分析和評(píng)價(jià)欽州市海堤建設(shè)工程地基存在的軟土地質(zhì)條件，提出相應(yīng)的處理方案，可為此類工程實(shí)踐提供參考。

關(guān)鍵詞：海堤 軟土地基問題 地基處理方案

廣西欽州市地處北部灣沿海，屬南亞熱帶海洋季風(fēng)氣候區(qū)，海堤主要分布在北部灣、欽州灣、茅尾海沿海岸和欽江、茅嶺江等入?？谔?，絕大部分都始建于解放前，工程防御設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低，質(zhì)量差，受臺(tái)風(fēng)暴潮災(zāi)害頻繁，對(duì)人民生命財(cái)產(chǎn)安全造成嚴(yán)重威脅，且制約了當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，據(jù)廣西沿海堤防工程的防洪規(guī)劃，已逐步對(duì)我市海堤實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化加固建設(shè)。

經(jīng)對(duì)欽州沿岸海堤工程地質(zhì)勘察，發(fā)現(xiàn)堤防及排澇閘址基礎(chǔ)均普遍存在軟土地基的不良地質(zhì)問題，給工程安全穩(wěn)定及投資造價(jià)帶來了不小的挑戰(zhàn)，下面就海堤軟土地基問題及處理方案進(jìn)行一些探討。

海堤工程地質(zhì)條件

1、海堤地形地貌

欽州市沿海岸帶以灘涂和濱海丘陵崗地貌為主，向海面延伸并明顯下降，濱海丘陵崗地貌多屬侏羅紀(jì)下統(tǒng)第二層，為中細(xì)砂巖和紫紅色粉砂巖、褚紅色沉積巖，北部灣沿海岸夾有少數(shù)花崗巖地帶，屬初成發(fā)育階段，地質(zhì)條件相對(duì)較好；灘涂地貌多數(shù)位于欽江、茅嶺江等入?？谔?，如尖山圍海堤、團(tuán)和圍海堤等，由于地處出?？诘臎_積平原灘涂前地，除了零星出露的侏羅紀(jì)粉砂質(zhì)泥巖外，區(qū)域內(nèi)的地層主要以志留系下統(tǒng)連灘群及第四系全新統(tǒng)為主，下覆地層以砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、泥巖為主，上覆地層為濱海Ⅰ級(jí)階地及灘涂堆積的淤泥、淤泥夾砂、砂土及砂礫等，且覆蓋層較厚，地基相對(duì)薄弱而復(fù)雜，需因地制宜進(jìn)行地基處理方能滿足要求。

2、海堤軟土地基地層巖性

軟土地基通常指天然孔隙比不小于1.0，且天然含水量大于液限的細(xì)粒土，包括淤泥、淤泥質(zhì)土、泥炭、泥炭質(zhì)土等。在我市已建或擬建的海堤沿線僅零星可見基巖出露，而以淤泥、淤泥質(zhì)土、淤泥質(zhì)砂為主的軟土地基卻分布廣泛，且覆蓋層厚達(dá)2～5m，具有高壓縮性，低承載力的特點(diǎn)，一般通常表現(xiàn)為雙層結(jié)構(gòu)，即上部為淤泥，下部為淤泥夾砂，其地層巖性由上至下大致描述如下：

素填土：黃～褐色，干至稍濕，成份主要由含碎石粉質(zhì)粘土及全風(fēng)化泥巖、泥質(zhì)粉砂巖的巖屑及巖粉、或含泥質(zhì)較多的淤泥質(zhì)砂構(gòu)成，成份雜，土體結(jié)構(gòu)松散，系人工回填而成，回填料來源為附近開挖山頭或近岸灘涂的棄土，具有高壓縮性，中等透水。一般平均厚度約3.5m左右。

淤泥：灰黑色，很濕至飽和，軟～流塑狀態(tài)為主，成份以粘性土為主，含有大量有機(jī)質(zhì)，部份有臭味，系沖洪沉積而成，具高壓縮性，承載力為45～70Kpa，中等透水，是相對(duì)的透水層，分布較廣泛，更常見于圍內(nèi)溝、渠閘口的入海、河口處，層厚1.0～3.5m左右。

淤泥質(zhì)夾砂：淺～灰黑色為主，飽和，松散，成份為淤泥質(zhì)粘土夾雜粉細(xì)砂顆粒為主，部份腥臭味，系海潮沖積而成，具高壓縮性，承載力為90～110Kpa，中等透水，是相對(duì)透水層，多分布于沿河岸線、灘涂等地段，層厚一般在0.5～2.5m左右。

海堤軟土地基處理方案

對(duì)海堤軟土地基的處理應(yīng)根據(jù)海堤的工程級(jí)別、堤高、地質(zhì)條件、堤身填筑、施工條件等綜合分析，并驗(yàn)算其穩(wěn)定性和沉降變形，在投資、安全上對(duì)比后選出最優(yōu)方案。通常對(duì)淺埋的薄層軟土宜進(jìn)行挖除處理；軟土厚度較大難以挖降或挖除不經(jīng)濟(jì)時(shí)，較常用的方法有墊層法、拋石擠淤法、放緩邊坡或反壓法、打樁法等，也可采用多種方法結(jié)合進(jìn)行處理。

1、墊層法

通常又稱換土墊層法，是一種直接置換地基持力層中軟弱土的處理方法。施工時(shí)將基底下一定深度的軟弱土層挖除，再分層回填砂、碎石等可加速軟土排水固結(jié)、強(qiáng)度較大的材料，并加以夯實(shí)振密。

此法施工操作簡易，投資經(jīng)濟(jì)，在實(shí)際應(yīng)用中廣泛采用，常適用于較淺層地基、單獨(dú)的基坑、基槽或工期較短的軟土地基處理。通過換土墊層，可提高地基的承載力；降低壓縮性，減少基礎(chǔ)的沉降量；同時(shí)換填層的砂、碎石等透水性較大，可成為下臥飽和軟土的排水面，使軟土上部的孔隙水壓力較易消散，加速軟土的固結(jié)和軟土抗剪強(qiáng)度的提高。但是值得注意的是，對(duì)于海堤而言，由于其堤身斷面不大，滲徑相對(duì)較短，為防止形成滲透通道，應(yīng)在堤身向下方用透水性較差的粘性土隔斷，讓固結(jié)排出的水沿透水墊層往兩邊滲出，以減輕堤身的滲透壓力。

2、拋石擠淤法

拋石擠淤法是強(qiáng)迫換土的一種形式，通過在軟弱土層中拋入較大的片石、塊石，使片石、塊石強(qiáng)行擠出軟土并占據(jù)其位置，以此來提高地基承載力、減小沉降量，提高土體的穩(wěn)定性的地基處理方法。

此法通常適用于層厚為3～4m的軟土層和常年積水且不易抽干的湖、塘、河流等積水洼地，以及表層無硬殼、軟土的液性指數(shù)大、層厚較薄、片石能沉達(dá)下臥硬層的情況。采用此種方法投資造價(jià)相對(duì)較高，但因其施工簡單，不用抽水和挖淤、施工迅速，所以現(xiàn)場樂于采用，特別是在路基工程中，當(dāng)?shù)缆仿坊┰交虿糠执┰胶犹镣莸貢r(shí)，更是常用此法來處理其下的軟土地基。

拋石擠淤法施工時(shí)，應(yīng)劃定需拋石的邊線范圍，確定其泥面高程；清表后開始拋石，拋石順序應(yīng)自路堤中部開始，然后逐次向兩旁展開，使淤泥向兩側(cè)擠出。當(dāng)拋入的片石露出水面后，改用較小石塊填平壓實(shí)，然后在其上鋪設(shè)反濾層再行填土。當(dāng)下臥巖層面具有明顯的橫向坡度時(shí)，拋石應(yīng)從下臥層高的一側(cè)向低的一側(cè)擴(kuò)展，并且在低的一側(cè)適當(dāng)高度范圍內(nèi)多拋填一些，以增加其穩(wěn)定性。

若施工區(qū)為迎海側(cè)，水深較大時(shí)，應(yīng)據(jù)水流流向及流速確定拋石的塊徑，同時(shí)為避免塊石拋偏預(yù)定位置，還應(yīng)據(jù)水流對(duì)塊石的漂移作用，確定拋石落點(diǎn)的提前量，塊石拋出水面后，可采用反鏟挖掘機(jī)上堤頂，修筑在最高潮水位時(shí)仍能露出水面1.0m以上的平臺(tái)，以保證施工機(jī)械的安全。

3、反壓法

反壓法就是在堤身兩側(cè)或一側(cè)增填一級(jí)或多級(jí)梯形平臺(tái)，當(dāng)海堤填筑高度達(dá)到或超過軟土堤基能承受的極限高度時(shí)，可采用此法進(jìn)行處理。

此法施工簡便快速，但所需土石方量較大，占用堤身兩側(cè)用地較多，受現(xiàn)場條件限制，在實(shí)際施工過程中如考慮采用此法，可以將梯形平臺(tái)作為臨時(shí)施工道路。該法較適用于①當(dāng)整體穩(wěn)定性不能滿足要求而又相差不大時(shí)的舊堤加固；②受施工條件限制不能采用其他地基處理時(shí)的新建海堤，采用此法均可很好解決穩(wěn)定問題。

采用此法進(jìn)行處理時(shí)應(yīng)通過整體穩(wěn)定計(jì)算確定其反壓平臺(tái)的寬度和高度，在保證整體穩(wěn)定滿足要求的情況下，盡量優(yōu)化其寬度和高度，以減少工程量，必要時(shí)應(yīng)采用多級(jí)反壓平臺(tái)。

4、打樁法

打樁法通俗來說就是將基礎(chǔ)上建筑物的大部分重量通過樁傳到地面以下預(yù)定深度或達(dá)到持力層，以滿足地基承載力及沉降的要求。據(jù)受力情況分為端承樁和摩擦樁，端承樁是指樁體穿過軟弱土層，并將建筑物的荷載傳遞到樁端堅(jiān)硬土層或巖層上，樁側(cè)較軟弱土對(duì)樁身的摩擦作用很小，其摩擦力可忽略不計(jì)；摩擦樁是樁體未能貫穿整個(gè)軟弱土層，達(dá)不到具有較好支承能力的硬土層，而是通過樁側(cè)土的摩擦作用，將上部荷載傳遞擴(kuò)散于樁周圍土中，其主要利用樁壁與周圍泥沙的摩擦力來承受上部建筑結(jié)構(gòu)的重量。

目前對(duì)厚度較大的軟弱地基一般采用各類鋼筋混凝土樁進(jìn)行處理，對(duì)含水量和孔隙比較大的軟弱地基一般采用砂樁、石灰樁等方法處理。各種處理方法都有較強(qiáng)的針對(duì)性，不僅對(duì)施工工藝有較高的要求，且造價(jià)也各有高低。在實(shí)際工程中，采用松木樁處理軟弱地基的方法較少提及，但在條件許可的情況下采用此法處理某些軟弱地基，不僅施工較為便捷，而且費(fèi)用也較為經(jīng)濟(jì)合理，尤其在海堤地基處理中，取得較好的效果。

打松木樁適宜軟土層厚度小于5m，且在地下水位以下，對(duì)于地下水位變化幅度較大或地下水具有較強(qiáng)腐蝕性的地區(qū)，則不宜使用松木樁。樁的材料選用松木，因其含有豐富的松脂，而這些松脂能很好地防止地下水和細(xì)菌對(duì)其的腐蝕，同時(shí)價(jià)格也較為便宜。

打樁前應(yīng)從場地的土層和土質(zhì)的特點(diǎn)出發(fā)，對(duì)地基與基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)、施工及使用等方面進(jìn)行綜合分析，并通過計(jì)算確定每平方米所需樁數(shù)、樁徑、樁長等參數(shù)，為了便于打樁，樁長不宜超過4m。作端承樁時(shí)，為了保證樁尖能進(jìn)入持力層，上部可先開挖至基礎(chǔ)的埋深后再打樁；打樁時(shí)注意把握樁體入土的垂直度，待全部打樁完畢后，再在樁頂面鋪設(shè)片石層，加以夯實(shí)，然后再做基礎(chǔ)。

結(jié)語

海堤軟土地基的處理方法除了以上幾種在施工中常見的，還有排水井法、加筋土工織物鋪墊法、爆炸置換法、水泥攪拌樁法、振沖法等，不管采用何種方法，其處理的關(guān)鍵都要因地制宜，據(jù)當(dāng)?shù)厮?、地質(zhì)、工期、造價(jià)、施工、環(huán)境影響等條件，從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)角度多方案分析比較后確定出最為合理、經(jīng)濟(jì)的處理方案。

參考文獻(xiàn)：

[1]《海堤工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL435-2008）實(shí)施指南

（作者單位：廣西欽州市水利電力勘測設(shè)計(jì)院）