淺談臺(tái)州海塘加固工程地質(zhì)勘察

性質(zhì)。通過(guò)工程實(shí)例，講述了海塘堤基因所處位置和沉積環(huán)境的變化而引起的地質(zhì)結(jié)構(gòu)和工程地質(zhì)性質(zhì)的差別。海塘加固工程地質(zhì)勘察為海塘加固提供地質(zhì)依據(jù)和基礎(chǔ)，其成果質(zhì)量直接影響工程加固設(shè)計(jì)、建設(shè)和造價(jià)，應(yīng)針對(duì)具體工程具體勘察，提供反映加固海塘的工程地質(zhì)資料和巖土技術(shù)參數(shù)，為海塘加固設(shè)計(jì)、施工服務(wù)。

關(guān)鍵詞：海塘加固；軟土地基；地質(zhì)勘察；地質(zhì)資料；技術(shù)參數(shù)。

1 海塘加固工程地質(zhì)勘察的必要性和重要性

臺(tái)州地處浙江沿海中部，瀕臨東海，境內(nèi)海岸線(xiàn)曲折綿長(zhǎng)，河口港灣眾多優(yōu)良，海島星羅棋布，大陸海岸線(xiàn)長(zhǎng)達(dá)745公里，一線(xiàn)海塘全長(zhǎng)405公里。臺(tái)州經(jīng)常遭受臺(tái)風(fēng)暴潮襲擊，海塘工程屢遭破壞，災(zāi)情嚴(yán)重。1997年11號(hào)臺(tái)風(fēng)在臺(tái)州溫嶺登陸，一線(xiàn)海塘（除山東十塘2.05公里外）幾乎全線(xiàn)損毀。在“9711”臺(tái)風(fēng)后，我市累計(jì)建成標(biāo)準(zhǔn)海塘320公里，形成了沿海防臺(tái)御潮的生命線(xiàn)。由于臺(tái)州一線(xiàn)海塘均為軟土地基，沉降變形大，這些沉降不但導(dǎo)致海塘的防潮御浪能力降低，還造成海塘變形、塘身開(kāi)裂及連接段錯(cuò)位，影響海塘結(jié)構(gòu)安全。為保障沿海地區(qū)人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全和社會(huì)穩(wěn)定，確保海塘安全運(yùn)行，海塘加固勢(shì)在必行，進(jìn)行海塘加固工程地質(zhì)勘察是非常有必要的。由于海塘所處具體位置和沉積環(huán)境的變化，海塘堤基地質(zhì)結(jié)構(gòu)和工程地質(zhì)性質(zhì)的差別，而且工程地質(zhì)勘察成果是海塘加固的地質(zhì)依據(jù)和基礎(chǔ)，因此進(jìn)行海塘加固工程地質(zhì)勘察尤其重要。

2 海塘堤基的工程地質(zhì)特性

臺(tái)州一線(xiàn)海塘堤基均為軟土地基，巖性主要為淤泥、淤泥質(zhì)土，通常呈軟塑～流塑狀態(tài)，屬高含水量、高壓縮性、高靈敏度、低強(qiáng)度軟土，主要成因類(lèi)型為第四系全新統(tǒng)濱海相 （Q4m）沉積。因此，海塘堤基的工程地質(zhì)特性主要為：

⑴觸變性。當(dāng)原狀土受到震動(dòng)時(shí)，結(jié)構(gòu)連接被破壞，強(qiáng)度隨之降低或變成稀釋狀態(tài)。常用靈敏度St來(lái)表示，淤泥、淤泥質(zhì)土的St一般為3～6，個(gè)別可達(dá)8～9。

⑵流變性。除排水固結(jié)引起變形外，在剪應(yīng)力作用下，土體會(huì)發(fā)生緩慢而長(zhǎng)期的剪切變形，對(duì)建筑物地基的沉降有較大影響，對(duì)斜坡、堤岸及地基穩(wěn)定性不利。

⑶高壓縮性。壓縮系數(shù)a1～2大于0.5MPa-1，建筑物的沉降量大，大部分壓縮變形發(fā)生在垂直眼里為100 kPa左右時(shí)。

⑷低強(qiáng)度。不排水抗剪強(qiáng)度小于30kPa。

⑸低透水性。垂向滲透系數(shù)為i×（10-6～10-8）cm/s，對(duì)排水固結(jié)不利。

⑹不均勻性。由于沉積環(huán)境的變化，淤泥、淤泥質(zhì)土中常局部夾有厚薄不等的粉土、粉砂、細(xì)砂等，在水平和垂直向分布上有差異，作為建筑物地基易產(chǎn)生差異沉積。

3 海塘加固工程地質(zhì)勘察的思路

3.1勘察的目的和任務(wù)

勘察的主要目的是提供反映所加固海塘堤基的詳細(xì)地質(zhì)資料和巖土技術(shù)參數(shù)，為海塘加固設(shè)計(jì)服務(wù)。勘察的主要任務(wù)是：⑴ 查明堤身和堤基的構(gòu)成及其特性；⑵提供反映各土層工程地質(zhì)性質(zhì)的主要巖土參數(shù)。

3.2 勘察的方法和要求

一般采用工程地質(zhì)調(diào)查與測(cè)繪、鉆探取樣、室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)合原位測(cè)試等方法。

工程地質(zhì)鉆孔是獲取地質(zhì)資料的主要途徑，能直接鑒別巖性和劃分地層，并可在孔內(nèi)進(jìn)行原位測(cè)試和取原狀土樣進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)。鉆孔資料的準(zhǔn)確性、可靠性，不但影響勘察質(zhì)量，而且影響到工程的建設(shè)和造價(jià)。工程地質(zhì)鉆孔一般要求如下：

⑴ 鉆進(jìn)深度和巖土分層深度的量測(cè)精度，不應(yīng)低于±5cm。

⑵ 應(yīng)嚴(yán)格控制非連續(xù)取芯鉆進(jìn)的回次進(jìn)尺，使分層精度符合要求。

⑶ 鉆進(jìn)應(yīng)采用回轉(zhuǎn)方式，不得采用底噴式鉆頭鉆進(jìn)。

鉆孔中采取原狀土樣的要求：

⑴ 取土器直徑一般要大于75mm。

⑵ 下放取土器前應(yīng)仔細(xì)清孔，清除擾動(dòng)土，余土厚度不應(yīng)大于取土器廢土段長(zhǎng)度。

⑶ 采取土樣宜用快速靜力連續(xù)壓入法。

4工程實(shí)例

某海塘位于沿海某港灣尾部地帶，堤長(zhǎng)約746m。海塘自建成以來(lái)，由于堤基沉降及潮水沖刷，降低防潮御浪能力，雖然自2004年以來(lái)逐年多有加固，但現(xiàn)狀海堤防潮能力仍嚴(yán)重不足。經(jīng)業(yè)主委托，由我院對(duì)其進(jìn)行地質(zhì)勘察。經(jīng)勘察，除壩體①層素填土外，堤基土層自上而下為：②-1層淤泥質(zhì)粘土、②-2層淤泥、②-3層淤泥質(zhì)粘土、③層粉質(zhì)粘土、④層淤泥質(zhì)粘土。由②-1層、②-2層、②-3層組成堤基淺部軟土層，相應(yīng)層厚分別為2.20～2.90m、2.60～8.40m、1.50～5.90m，此三層為堤基抗滑穩(wěn)定和沉降變形的控制層，總厚在8.60～10.70m。③層為中壓縮性、中等強(qiáng)度土，層厚2.80～4.50m。④層為高壓縮性、低強(qiáng)度軟土，揭露厚度10.10m。各土層主要物理力學(xué)指標(biāo)建議值：

②-1層：含水量ω=51.9%，濕密度ρ=1.73g/cm3，孔隙比e0=1.404，壓縮模量Es0.1～0.2=2.15MPa；快剪：cq=12.3kPa、φq=3.9°；固快：cc=12.3kPa、φc=11.8°；地基承載力fak=65kPa。

②-2層淤泥：含水量ω=69.6%，濕密度ρ=1.62g/cm3，孔隙比e0=1.885，壓縮模量Es0.1～0.2=1.39MPa；快剪：cq=5.4kPa、φq=0.4°；固快：cc=9.3kPa、φc=5.6°；地基承載力fak=40kPa。

②-3層：含水量ω=54.6%，濕密度ρ=1.70g/cm3，孔隙比e0=1.470，壓縮模量Es0.1～0.2=1.46MPa；快剪：cq=7.9kPa、φq=1.9°；固快：cc=9.6kPa、φc=7.0°；地基承載力fak=55kPa。

③層：含水量ω=31.1%，濕密度ρ=1.90g/cm3，孔隙比e0=0.861，壓縮模量Es0.1～0.2=4.57MPa；快剪：cq=17.3kPa、φq=9.3°；固快：cc=21.6kPa、φc=15.6°。

④層：含水量ω=42.6%，濕密度ρ=1.78g/cm3，孔隙比e0=1.180，壓縮模量Es0.1～0.2=2.88MPa；快剪：cq=14.2kPa、φq=3.7°；固快：cc=16.7kPa、φc=12.3°。

該海塘堤基淺部地質(zhì)結(jié)構(gòu)為多層結(jié)構(gòu)，由②-1層淤泥質(zhì)粘土、②-2層淤泥及②-3層淤泥質(zhì)粘土組成。根據(jù)土層成因及其指標(biāo)數(shù)據(jù)分析得出：⑴ 壩體正下方一般存在壩體與堤基的過(guò)渡層（②-1層），呈倒鐘形狀，由堤基土（②-2層）在壩體自重壓力下排水固結(jié)而成，在工程地質(zhì)性質(zhì)方面有明顯提高。⑵ 堤基淺部（除②-1層外）在壩體下方土體較堤壩兩側(cè)土體在含水量、孔隙比上有明顯降低，但在抗剪強(qiáng)度上無(wú)明顯提高。

與海塘附近地質(zhì)資料進(jìn)行比較分析發(fā)現(xiàn)：⑴在堤基地質(zhì)結(jié)構(gòu)組成上，該海塘表部軟土組成更為復(fù)雜，下部土層則相近。⑵在工程地質(zhì)性質(zhì)方面，該海塘堤基表部土層要差的多，下部土層則與附近資料接近。

5.結(jié)語(yǔ)

臺(tái)州海塘堤基雖多為軟土地基，但由于其位置及沉積環(huán)境的不同，具體地質(zhì)結(jié)構(gòu)和工程地質(zhì)性質(zhì)的差別，進(jìn)行海塘加固工程地質(zhì)勘察非常必要和重要。海塘加固首要研究的是抗滑穩(wěn)定和沉積變形問(wèn)題，與此密切相關(guān)的巖土參數(shù)是影響海塘加固工程設(shè)計(jì)、建設(shè)和造價(jià)的關(guān)鍵，應(yīng)針對(duì)具體工程進(jìn)行具體的、仔細(xì)的勘察，提供反映需加固海塘的工程地質(zhì)資料和巖土技術(shù)參數(shù)，為海塘加固設(shè)計(jì)、施工服務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

⑴ 《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001）（2009年版）.中國(guó)建筑工業(yè)出版社.

⑵ 《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（GB50487-2008）.中國(guó)計(jì)劃出版社.

⑶ 《堤防工程地質(zhì)勘察規(guī)程》（SL188-2005）.中國(guó)水利水電出版社.