淺談軟地基堤防的搶險(xiǎn)方法

謝淼山 廣東省江門市新會區(qū)三江鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)綜合服務(wù)中心

要想實(shí)現(xiàn)對堤防工程軟土地基的科學(xué)處理，提高地基的牢固度以及地基土體的承載力水平，就必須重點(diǎn)圍繞軟土地基進(jìn)行科學(xué)地處理，采用合理的加固措施。然而，軟地基的處理需要結(jié)合堤防工程的實(shí)際情況，對其破壞機(jī)理科學(xué)分析的基礎(chǔ)上來采用有效的處理方法，只有這樣才能真正地提高堤防工程軟土地基質(zhì)量。

1.工程概況

某城鎮(zhèn)區(qū)的某村堤防地處潭江的支流上，該堤防由于距上次加固時(shí)間較長，加上軟地基的原因，堤防有部分較低矮，急需對該堤防進(jìn)行加固。該堤防加固的設(shè)計(jì)斷面為堤頂寬3米，內(nèi)外側(cè)坡比為1:2，高程為3.3米，經(jīng)土方鋪筑、機(jī)械分層壓實(shí)、加土至設(shè)計(jì)高程等加固措施的利用，使得堤防地基初期得到加固，然而，后期堤防靠外江側(cè)100m處多次發(fā)生崩塌。經(jīng)現(xiàn)場分析：由于此堤防處于潭江一支流，寬度為100m，堤防對岸有一座水閘，水閘水流反復(fù)沖刷，河床與堤面高差10m,再加上堤防背水面為魚塘，在兩水夾一堤的局面下，且恰逢潮汐落差較大時(shí)期，都造成了加固后的堤防反復(fù)崩塌。由于該堤防發(fā)生了兩次崩塌，已經(jīng)形成了一個(gè)滑動面，經(jīng)研究，不適合再在原基礎(chǔ)上修筑堤防，故計(jì)劃在堤防后面重新修筑堤防。

2.軟土地基堤防的破壞機(jī)理分析

導(dǎo)致軟土地基堤防出現(xiàn)崩塌或失穩(wěn)的一大成因?yàn)檐浲恋鼗骋幻娴募魬?yīng)力超出了其抗剪強(qiáng)度，從而使得穩(wěn)定平衡受破壞，具體體現(xiàn)在以下兩大方面：第一，隨著剪應(yīng)力的逐漸增強(qiáng)，特別是一些當(dāng)?shù)谭拦こ添敳刻钔亮枯^大，堤防自身需承受較大的重量，外界降雨又進(jìn)一步增加了土體的容重，水位降落進(jìn)而產(chǎn)生滲流力；第二，因?yàn)檐浲恋鼗陨砜辜魪?qiáng)度逐漸下降，特別是當(dāng)孔隙水應(yīng)力不斷升高，外界氣候變化等造成的地基干裂、粘土夾層由于受水體浸泡而變軟，粘性土增多，從而應(yīng)力下降，導(dǎo)致堤防地基牢固度下降。對于本堤防工程來說，正是因?yàn)樘幱谔督Я?，且堤防兩邊分別收到水閘水流以及魚塘水體等的沖刷，在加上潮汐落差等因素的影響，從而使得地基土體的抗剪強(qiáng)度下降，孔隙水應(yīng)力持續(xù)升高，進(jìn)而導(dǎo)致堤防地基變軟，出現(xiàn)反復(fù)崩塌現(xiàn)象。

3.軟土堤防的搶險(xiǎn)措施

3.1 明確問題成因，制定搶險(xiǎn)方案

軟土堤防搶險(xiǎn)的關(guān)鍵是明確問題的來源與成因，進(jìn)而在此基礎(chǔ)上來針對性地采取解決性對策和措施，這樣才能達(dá)到具體問題具體分析，也才能真正地提高軟土堤防的加固質(zhì)量。

對于本工程來說，經(jīng)過深入勘察與分析得出：造成此堤防崩塌及搶險(xiǎn)后再崩塌的主要原因有：第一，施工期間潮汐落差較大，堤面和河床底高差大，崩塌的時(shí)間正好是潮退的時(shí)候，造成堤防缺少河水的頂托；第二，由于堤防土方回填的原因，堤身自重變重，容易造成下陷。搶險(xiǎn)的時(shí)候由于加載過快，故再次發(fā)生塌方。由于該堤防發(fā)生了兩次崩塌，已經(jīng)形成了一個(gè)滑動面，經(jīng)研究，不適合再在原基礎(chǔ)上修筑堤防，故計(jì)劃在堤防后面重新修筑堤防。

3.2 重新修筑堤防，加固堤防

堤防故障類型不同，對應(yīng)的搶修方案也不同，對于此工程來說，發(fā)生堤防崩塌的主要成因?yàn)榇蟮某毕洳?，以及背水面魚塘與對岸水閘的雙重沖擊，從而導(dǎo)致加固后的堤防依然反復(fù)崩塌，而且崩塌的堤防已經(jīng)形成一個(gè)滑動面，在這種條件下，不應(yīng)在原基礎(chǔ)上修筑堤防，而是要在堤防后方重新修筑堤防。對此，應(yīng)選擇在枯水期，用小型挖掘機(jī)修筑一條土堤，堤頂2m，高程2.0m，堤頂寬2m，內(nèi)外坡比為1:2，并在這一土堤上方增設(shè)一層高度為50cm的土袋，并利用堤防后方的魚塘實(shí)施填堤固基，以此來控制堤防后方魚塘干涸對堤防造成的影響，而且要向外江深處拋筑塊石，隨后觀察7d，沒有出現(xiàn)明顯的沉降現(xiàn)象。確定堤防沉降穩(wěn)定后，將堤防修筑至堤頂寬3m，內(nèi)外坡比1:2，高程為2.8m。再繼續(xù)觀察，堤防基本沉降穩(wěn)定。由于該堤防地基軟，且已經(jīng)過擾動，故在后續(xù)的修復(fù)方案中，先將堤防按高程為2.6m，頂寬為3m的方式進(jìn)行修整，然后在靠外江側(cè)修筑防浪墻，墻頂高程為3.3m，如圖1所示。

圖1 重修堤防剖面圖

盡量控制堤防重量，經(jīng)徹底修復(fù)以后，多次運(yùn)行，堤防沉降能被控制在合理范圍，未曾出現(xiàn)豎向裂痕。

3.3 拋石擠淤泥法

拋石擠淤法簡單說就是將特定數(shù)量、粒徑的碎石拋入亟待處理的淤泥質(zhì)地基內(nèi)，利用碎石的重力來擠壓堤防地基處的淤泥，以此來牢固地基，具體就是選擇質(zhì)地較為穩(wěn)定的碎石，粒徑要控制在30cm以下，以拋填的方式丟進(jìn)軟土堤基，具體要參照軟土下方地層橫坡來決定拋填方向，當(dāng)橫坡較平時(shí)，要從地基中部逐漸地向兩端拋填，橫坡較陡，超過1:10的比例時(shí)，則應(yīng)從坡度較高的一側(cè)開始填拋，逐漸過渡到較低的一側(cè)，并在最上方設(shè)置反濾層?？傮w來看，拋石擠淤法操作簡單、方便省時(shí)、成本較低，能夠讓流塑狀的淤泥變得更為牢固，從而直接地改善了堤防地基質(zhì)量。

3.4 堤身自重?cái)D淤法

其基本原理為逐漸地增高堤身自重，把流動狀態(tài)下的淤泥、淤泥土等向外側(cè)擠壓，同時(shí)，由于堤壩自身有一定的重量，能夠讓淤泥土體內(nèi)的孔隙水應(yīng)力徹底地消散，對應(yīng)的有效應(yīng)力也逐步增加，以此來提高地基抗剪強(qiáng)度，淤泥擠壓中要想控制不均勻沉陷問題的出現(xiàn)，就要放緩堤坡，而且要控制堤壩自身的填筑速度，可以逐漸、分期地加高處理。堤身自重?cái)D淤泥的方法有一定優(yōu)勢，體現(xiàn)在成本較低、工程量較小，然而，不足在于可能導(dǎo)致工程過長。

3.5 墊層法

墊層法也是軟土地基堤防加固搶險(xiǎn)的一個(gè)重要方法，具體原理為將接近堤防地基處的無法達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和牢固度要求的軟土徹底地挖掉，通過人工回填的方式將砂石、碎石、石渣等填入其中，作為持力層發(fā)揮持力功能，這些碎石不僅具有超高的強(qiáng)度，而且壓縮性較低、透水性優(yōu)、也更容易壓實(shí)處理，最主要的是無論是碎石還是石渣都能就近獲取，這樣就節(jié)省了運(yùn)輸成本，而且整個(gè)墊層法的施工工藝都相對簡單、易操作，墊層法適合用于軟土層較淺、軟土地基開挖量較小的堤防地基加固工作中，這一方法能妥善地提高軟土地基的質(zhì)量。

3.6 振動水沖法

該方法原理為：借助一根插入式混凝土振搗器，其上、下端各設(shè)噴水口，受到振動荷載與沖擊荷載之后，第一步在地基中成孔，并向孔內(nèi)添加砂石類似的材料，而且要逐層地夯實(shí)，從而保證地基逐步被加固，在施工砂樁、碎石樁等加固時(shí)，其初始強(qiáng)度不可以過低，而且不應(yīng)選擇質(zhì)地過軟的淤泥土。

4.結(jié)語

軟地基的主要弱點(diǎn)在于牢固度低，淤泥土體，高壓縮性等，土體承載力較差，且土體孔隙內(nèi)水分含量較大，對于堤防軟土地基的治理應(yīng)該采取科學(xué)的整治措施，具體應(yīng)結(jié)合堤防工程的實(shí)況，明確問題的來源來對應(yīng)進(jìn)行堤防地基處理，從而提高堤防地基牢固度。