软基处理技术在长江堤防建设中的应用

　　摘要:2011年12月，南京市六合区长江堤防2011年应急加固工程轧花厂段新建堤防，开挖至设计高程6.0米，因堤基下多为淤泥质重粉质壤土，含水量较大，对施工进度及堤防安全产生了很大的影响。本文采用综合地基处理对策,较常规的地基处理方法,节省了时间和资金，从目前安全监测数据反映出，此方案能保证堤防的安全施工及今后安全使用功能。
　　关键词:堤防;软基;处理;技术
　　长江南京河段是长江中下游干流14个重点河段之一。2010年汛期，长江南京段出现多处险情，暴露出长江南京段干堤防洪能力仍然偏低的问题。为此南京水利局组织调研工作小组，完成了《南京市长江干堤防洪能力提升工程规划方案》，计划用3-5年完成全市长江干堤防洪能力提升工程建设任务。其中南京市六合区长江干堤2011年应急加固工程划子口河-兴隆洲下坝施工段有一新筑堤防，此段堤防长约506米，新筑堤防为裁弯取直段，正好处在老河道处，此处由于长期的江水淤积，地质条件较差。给工程施工及堤防安全造成影响，必须对此进行处理。
　　1 新筑堤基地质环境
　　根据地质调查及钻孔资料揭示，此段堤基为冲积相沉积，上部为全新统，下部为上更新统地层，呈现下粗上细的二元结构。大部分为松散沉积物，在底部有古长江沉积的圆砾、砾砂及少量中细砂及砂壤土、粘性土；上部为砂壤土、粉细砂、粘性土及淤泥质土；表层为新近代沉积的粉土-粘性土，历经水流历经水流冲刷～沉积。由于水流缓慢、稳定，沉积的规律性、层次均较明显，夹层、互层状，薄层分布、水平层理发育是其主要特性。
　　根据现场勘察、室内土工试验、原位测试结果，轧花厂顺直段新建堤防堤基以淤泥质淤泥质重粉质壤土（Q4al）为主；场地内广泛分布,厚度达1.7米-6.0米,靠近西边较厚(老河道处)，东边较薄，灰～青灰色，流塑为主，局部软塑，高压缩性；土质较均匀，夹少许砂壤土，局部呈千层饼状；偶见小螺壳，该层常与壤土层呈互层状出现。
　　勘察期间钻孔地下水稳定水位埋深1.60～6.20m，标高▽4.40～▽7.60m。场地地下水水位变化主要受大气降水及长江水位的影响。地下水位年度变幅达2～5m。江水及大气降水入渗为地下水的主要补给来源，其次为地表水的渗入补给；蒸发、层间径流为场地地下水主要排泄方式。
　　2 软基可能产生的影响
　　2.1沉降变形问题
　　新筑堤防堤基大范围分部软土，此土埋藏浅，具有高含水量、大孔隙比、高压缩性，抗剪强度指标与压缩模量较低，易产生较大沉降而无法施工，影响施工进度。施工后产生不均匀沉降，威胁堤防的安全使用。
　　2.2堤基及堤防本身稳定性
　　根据快剪、固快、慢剪等试验测试指标推算出堤基土抗剪强度较低，江水处于高水位时可能发生堤基失稳问题，给新筑堤防堤基稳定性造成安全隐患，施工后产生软基下部的滑移，影响堤防的安全及使用功能。
　　淤泥质重粉质壤土快剪、固快、慢剪等试验测试指标
　　岩土名称 统计项目 饱和重度γsat(kN/m3) 直剪
　　   粘聚
　　力
　　Cq(kPa)
　　(快剪) 内摩
　　擦角
　　φq(度)
　　(快剪) 粘聚
　　力
　　Cc(kPa)
　　(固快) 内摩
　　擦角
　　φc(度)
　　(固快) 粘聚
　　力
　　Cs(kPa)
　　(慢剪) 内摩
　　擦角
　　φs(度)
　　(慢剪)
　　淤泥质重粉质壤土 统计个数 120 67 67 23 23 27 27
　　 平均值 18.4 12.1 8.0 15.0 13.7 15.2 24.6
　　 标准值 18.5 11.4 7.3 12.9 12.7 14.4 23.9
　　 推荐值 18.5 11.4 7.3 12.9 12.7 14.4 23.9
　　2.3渗透稳定性问题
　　根据土的物理力学指标Gs（土颗粒密度与水的密度之比）、n（土的孔隙率(％)），利用土层允许比降值流土型临界水力比降公式：Jcr=(Gs－1)(1－n)式中Jcr—土的临界水力比降；计算中各层土的孔隙比均采用土样试验所得的平均值。根据规范规定本工程等别，土的允许比降采用土的临界水力坡降除以2.0的安全系数，判别此范围在汛期堤内、外水位差作用下，地下水存在流土渗透变形。
　　堤基允许比降值
　　岩土名称 孔隙率n（%） 土颗粒密度Gs 渗透变形形式 临界水力坡降Jcr 允许水力坡降J允许
　　淤泥质重粉质壤土 52.3 2.72 流土 0.82 0.41
　　
　　3处理方法
　　3.1处理方案
　　轧花厂顺直段新建堤防开挖后，经过多次现场查看及研究讨论采用在堤防前后增加反压平台、以安全监测数据指导施工的控制施工速率法为主，并辅以堤基中心局部黄粘土置换等相结合的综合治理措施，既能达到保证堤防安全、又满足了工期紧的效果。
　　3.2工程措施
　　3.2.1埋设监测仪器.指导现场施工。
　　在新建堤防填筑一层后，选择在老河道软基厚度较大处及堤防中心两个典型断面各埋设了沉降板、分层沉降管、渗压计、测斜管、水位管，分别对堤基沉降、堤防填筑过程沉降、堤基渗水情况、堤防的水平位移、地下水位进行动态观测。观测周期为每日一次，施工高峰期时为每日2-3次。当观测数据超出设计控制标准值（沉降控制标准为10-15mm/d,水平位移控制标准为5mm/d。）时，就会要求暂时停止土方回填（土方回填压实过程对堤基本身就是加载排水固结的过程），让堤基自身进行排水固结一段时间，再进行观测，由观测数据指导现场施工速率。
　　
　　3.2.2堤防前后增加反压平台。
　　为防止新筑堤防施工后，堤基软基段产生深部弧型滑动，对新建堤防段轴线进行移位，在迎水面形成天然的反压平台，在背水面增设了宽4米的反压平台，增加堤防受力面积及抗冲刷能力，确保了堤防的抗滑稳定性。
　　3.2.3堤基中心两侧进行土质置换
　　堤基下树根、草根清除干净后，对堤基中心两侧各10米范围，深1.5米范围淤泥土进行黄粘土置换（老河道段置换深度为2米）。增加了堤基的刚性及防渗性。高水位时防止水对堤基的流土渗透破坏。
　　4处理效果
　　目前堤防已经施工完成，根据安全监测数据，各种监测数据均未超出设计控制标准，满足了堤防安全及施工工期要求。
　　5结论
　　1) 施工速率控制法，动态的保证了堤基排水固结，又加快了施工进度。施工前埋设安全监测仪器，以安全监测数据来指导施工是关键。
　　2) 堤防前后增加反压平台.增加了堤防受力面积，增大了堤防的抗滑稳定系数。
　　3) 堤防中心两侧置换黄粘土，增加了堤基的刚性及防渗性。
　　参考文献：
　　【1】 土石坝安全监测技术规范SL60-94
　　【2】 堤防工程施工规范SL260-98
　　【3】 南京长江干堤2011年应急加固工程地质勘查报告
　　【4】 建筑地基处理技术规范JGJ79-2002
　　【5】 地基处理手册（第三版）-龚晓南-2008

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