軟土地基城市防洪堤技術(shù)方案研究及實(shí)施

□范南春（中國(guó)水利水電第五工程局有限公司）

軟土地基城市防洪堤技術(shù)方案研究及實(shí)施

□范南春（中國(guó)水利水電第五工程局有限公司）

四川省綿陽(yáng)市城區(qū)涪江防洪堤工程，河灘采砂現(xiàn)象嚴(yán)重，形成較厚的軟土地基，且修建工期較短。文章通過(guò)對(duì)軟土地基處理方案的比較研究，選擇了放緩堤坡+土工合成材料的技術(shù)處理方案對(duì)軟土地基進(jìn)行處理，較好地解決了在較短工期下軟土地基城市防洪堤的修建難題，在類似地質(zhì)條件、修建工期較短的城市防洪堤可供借鑒。該防洪堤經(jīng)過(guò)近6a的運(yùn)行，情況良好。

防洪堤；軟土地基；處理方案；比較研究；實(shí)施

0 引言

隨著城市的發(fā)展，改變了河流一側(cè)為城市的歷史，使河流變成城市中心河貫穿市區(qū)。但在即將開發(fā)的城區(qū)修建防洪堤，大多存在建筑垃圾較多、河灘采砂嚴(yán)重而形成軟土地基的現(xiàn)象，同時(shí)面臨著工期較短、建堤材料短缺的條件，這也是修建城市防洪堤經(jīng)常遇到的問(wèn)題。

1 基本情況

四川省綿陽(yáng)市城區(qū)青義防洪堤位于綿陽(yáng)市游仙區(qū)青義鎮(zhèn)，長(zhǎng)4381m，防洪標(biāo)準(zhǔn)100a一遇，河堤高度12～13m，堤坡1∶1.50，堤基寬度40～45m。該工程于2010年10月開工，要求一個(gè)枯水期內(nèi)施工完成。在修建施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)樁號(hào)K3+186～K3+706段（長(zhǎng)約520m）河灘采砂現(xiàn)象嚴(yán)重，場(chǎng)地內(nèi)大多為采砂場(chǎng)開采砂后回填的棄料，形成大面積的軟土地基。軟土厚度4.50～13.40m，承載力特征值80kPa，壓縮模量5MPa，地基承載力不滿足設(shè)計(jì)要求，沉降變形大于要求限值，必須進(jìn)行地基處理。

2 地質(zhì)條件

2.1 地層結(jié)構(gòu)

勘探深度范圍內(nèi)地層從上至下分為第四系全新統(tǒng)人工填土（Q4ml）和侏羅系上統(tǒng)七曲寺組（J3q）砂巖和泥巖，由上而下分述如下：

①素填土（Q4ml）：以灰黑色為主，分布于勘察區(qū)域全段，由采砂石后回填的漂石、卵石、粉土和淤泥等雜亂堆填而成，漂卵石含量55%～75%左石，粒徑3～8cm為主，部分＞20cm，稍濕～飽和、松散。厚4.50～13.40m。根據(jù)現(xiàn)原位測(cè)試，N120=0.90～＞50擊，變化大，均勻性差。

②基巖（J3q）：為侏羅系上統(tǒng)七曲寺組中風(fēng)化淺灰、紫紅色泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖，泥質(zhì)、泥質(zhì)粉砂狀結(jié)構(gòu)，中～厚層狀構(gòu)造，其頂面埋深4.50～13.40m。頂面坡度0.03%～8.82%，平均2.42%。RQD=28%～45%，平均34%。

2.2 地下水

場(chǎng)地地下水主要為第四系全新統(tǒng)素填土中孔隙性潛水，砂和卵石層為主要含水層?？辈炱跒榭菟?，地下水位埋深1.40～2.72m。

3 方案設(shè)計(jì)

3.1 方案一：軟土地基開挖換填方案

3.1.1 方案簡(jiǎn)述

根據(jù)地勘資料計(jì)算，本段軟基需全部挖除換填砂礫石，方能滿足堤基承載力要求。以原設(shè)計(jì)堤防高度和體型確定的地基寬度保持不變，兩側(cè)按地勘報(bào)告推薦的允許開挖坡度l∶1.50放坡開挖，開挖至基巖中風(fēng)化層作堤基持力層，堤基埋置深度自現(xiàn)有地面起算4.50～13.40m。地基開挖后堤基寬度內(nèi)按堤身填筑料標(biāo)準(zhǔn)換填，兩側(cè)以原槽土回填至原地面高程。

3.1.2 處理工作量

增加開挖268522m3，砂卵石填筑223938m3；增加征地10.17hm2；由于地下水位較高，需增加一定排水量。

3.2 方案二：振沖碎石樁+CFG樁復(fù)合地基方案

3.2.1 方案簡(jiǎn)述

綜合振沖碎石樁和CFG樁的優(yōu)缺點(diǎn)，采用振沖碎石樁+CFG樁的復(fù)合地基，利用碎石樁加強(qiáng)排水、CFG樁大幅提高地基承載力。振沖碎石樁樁身直徑0.80m，CFG樁樁身直徑0.40m，樁距2m，等邊三角形交錯(cuò)布置，樁尖到達(dá)基巖中風(fēng)化層，最大樁長(zhǎng)約13.40m，最短樁長(zhǎng)≥4m。在基礎(chǔ)范圍線外緣布置一排振沖碎石樁，與CFG樁間隔布置。振沖碎石樁體材料采用含泥量≤5%的碎石、卵石、礦渣等性能穩(wěn)定的硬質(zhì)材料，粒徑40～150mm連續(xù)級(jí)配。CFG樁體材料采用C20水泥粉煤灰混凝土，塌落度3～5cm。樁頂和基礎(chǔ)之間鋪設(shè)一層30cm厚8～20mm級(jí)配料的褥墊層（碎石墊層）。

3.2.2 處理工作量

增加開挖25740m3，砂卵石填筑18018m3，碎石墊層7722m3，φ800振沖樁25888m，φ400CFG樁38833m。

3.3 方案三：放緩堤坡+土工合成材料方案

3.3.1 方案簡(jiǎn)述

采用土工格柵進(jìn)行地基加固，堤身迎水側(cè)邊坡由1∶1.50調(diào)整為1∶2.50，背水側(cè)邊坡由1∶1.50調(diào)整為l∶20；同時(shí)將迎水面原鋼筋混凝土面板改為復(fù)合土工膜+混凝土預(yù)制塊柔性護(hù)面結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)地基沉降變形；防沖墻基底采用拋填大卵石處理，同時(shí)防沖墻采用擴(kuò)大基礎(chǔ)。堤防基礎(chǔ)鋪設(shè)三層土工格柵（PP格柵80～50kN／m）。堤身迎水面設(shè)20cm厚砂礫石下墊層，再鋪設(shè)一層400g／m2的復(fù)合土工膜，最后用15cm厚的六邊形混凝土預(yù)制塊護(hù)面。防沖墻基底采用分層拋填大卵石進(jìn)行擠密，擠密要求達(dá)到機(jī)械無(wú)法擠密為止，且大卵石層厚度≥50cm，卵石粒徑≥150mm；同時(shí)防沖墻采用寬2.80m、厚0.80m的放大基礎(chǔ)。

3.3.2 處理工作量

增加征地約4.87hm2，增加砂礫石填筑約7.40萬(wàn)m3，土工格柵123552m。

4 方案比選

4.1 方案經(jīng)濟(jì)比較

根據(jù)以上各方案的設(shè)計(jì)，進(jìn)行同精度比較，工程量及其主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 三種方案主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較表

4.2 方案選擇

三種方案比較見(jiàn)表2。

表2 軟土地基處理方案比較表

從工期、費(fèi)用、施工難度及施工質(zhì)量等方面進(jìn)行綜合比較，選用了方案三（放緩堤坡+土工格柵）進(jìn)行軟土地基處理。該方案既能滿足穩(wěn)定、沉降等要求，工程投資較省，又能縮短工期，滿足堤壩填筑至設(shè)計(jì)標(biāo)高的工期要求，同時(shí)不需要預(yù)先進(jìn)行堤基處理。該方案的缺點(diǎn)是堤防工后沉降可能較大，可通過(guò)適當(dāng)加大超高加以解決。

5 方案實(shí)施

該段防洪堤于2011年2月中旬開始施工，至2011年4月底堤身填筑施工完成（預(yù)留堤頂以后施工），歷時(shí)2.50個(gè)月。施工時(shí)在堤基表土清理后，填筑—層砂礫石找平，在找平層上水平鋪放一層土工格柵，鋪完后填筑一層砂卵石層（鋪料厚度與堤身鋪料相同，80cm），再鋪放一層土工格柵，兩端包折，三層筋材在端部連接起來(lái)。堤體填筑時(shí)根據(jù)計(jì)算出的沉降量超填，堤頂結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)一個(gè)汛期在堤體沉降基本完成后再施工，同時(shí)堤后30m范圍內(nèi)場(chǎng)地應(yīng)盡快分層回填完成。防沖墻基礎(chǔ)采用分層拋填的大卵石擠密后，振動(dòng)碾碾壓3～5遍至不再下沉為止；防沖墻頂部壓重體按15%的橫坡填筑，外側(cè)與原地面平。另外施工時(shí)還采取了以下措施：①堤防施工分段長(zhǎng)度由原15m調(diào)整為10m；②為減小地基不均勻沉降，堤基采用工地上的篩余料（大卵石）進(jìn)行換填，換填深度2m；③軟土地基段上下游相鄰堤坡坡比采用漸變的方式連接。

6 結(jié)論

在城區(qū)修建防洪堤，對(duì)河道采砂比較嚴(yán)重、建筑垃圾較多而形成軟土地基的情況，采用放緩堤坡+土工合成材料（混凝土預(yù)制塊柔性護(hù)面）的方案，經(jīng)施工檢驗(yàn)，不但節(jié)約了工期，還節(jié)省了投資，能夠保證防洪堤的安全運(yùn)行。四川省綿陽(yáng)市城區(qū)防洪堤經(jīng)過(guò)近6a的運(yùn)行考驗(yàn)，目前該段防洪堤運(yùn)行安全、良好，沒(méi)有出現(xiàn)明顯的沉降和裂縫，取得了較好的效果，證明該方案用于處理防洪堤的軟土地基是合適的，值得其他類似工程借鑒。

U417.8

B

1673-8853（2017）09-0058-02

范南春（1969.12-），男，高級(jí)工程師，研究方向：水利水電施工。

2017-6-5

編輯：趙 鑫