漢江石泉縣城長安壩及春潮廣場防洪工程地基處理方案探討

葉必偉 羅雪文

（石泉縣水利局 陜西 石泉 725200）

陜西漢江綜合整治包括漢江漢中平川段防洪工程、安康東壩防洪工程、白河縣城防洪工程以及中小河流治理、病險水庫除險加固、水土保持等項目，規劃涉及我省漢江干流勉縣武侯祠到白河出陜口，長約470km以及37條重要支流入匯口河段，包括漢中、安康兩市14個縣、區。漢江石泉縣城長安壩及春潮廣場防洪工程被列入其中，是典型縣級部門主管修建的重點水利工程，并且是以堤防工程為主的防洪工程。近年來，隨著國家對這種工程投入的加大，工程項目越來越多，工程施工管理中遇到的各種難題也逐漸顯露，特別是基礎方面的難題頻頻出現。水利工程基礎的處理方案直接決定工程總體方案和基礎開挖的深度、寬度以及堤身的高度、尺寸等要素，這些要素正是節約國家資金，減少施工難度，加快施工進度的關鍵所在。基礎問題頻繁地出現，重要性便越突出，選取合理的基礎處理方案成為了一個重要的課題。

1 工程概況

1.1 基本情況

漢江石泉縣城長安壩及春潮廣場防洪工程緊接石泉縣縣城下游，防護范圍為漢江南岸長安壩和漢江北岸春潮廣場，總防護面積56hm2，防護人口1.9萬人。本工程于2012年12月13日由陜西省發展和改革委員會以陜發改-農經〔2012〕1880號《關于漢江石泉縣城長安壩及春潮廣場防洪工程初步設計的批復》予以批復立項，工程批復總投資6324萬元，計劃工期16個月。項目主要建設內容為：新修河堤總長度2124 m。

1.2 堤防結構

漢江石泉縣城長安壩及春潮廣場防洪工程中漢江南岸長安壩防護區1654 m（上游段628 m，下游段1026 m）的設計方案采用了分級、分臺的處理方法。采用了臨水面坡度為1∶0.5的加筋土擋土墻的結構形式，加筋土擋土墻的臨河側增加了一道坡度1∶2的護坡砼網格砌石結構，用于保護加筋土擋土墻基礎。加筋土擋土墻墻高11 m～19.5 m不等，堤防頂部高程為381.2 m，堤防頂擬修建寬度為25 m的濱江道路，內側為城市住宅區，在高程372.2 m護坡頂部修建親水平臺，寬度為6 m，臨河側為坡面1∶2砼網格砌石結構，下部為漿砌石基礎結構。典型斷面形式如圖1。

2 地基處理矛盾焦點

2.1 設計方案關于地基承載力的要求

加筋土擋土墻基礎結構形式為鋼筋混凝土基礎，下部為素混凝土擴大基礎，用于減少對地基承載力的要求。根據擋土墻規范計算地基承載力，在不同高度情況下分別要達到250kPa、380kPa、450kPa才 能滿足要求。

2.2 矛盾焦點

在實際施工過程當中發現，按照設計斷面開挖，高程低于鋼筋混凝土基礎3 m時候仍然為坡積土壤層，然而結構設計要求至河道砂礫層，此時素混凝土擴大基礎已增加到最大高度3 m，加筋土擋土墻高度出現最大高度19.5 m，同時地基承載力要求為450kPa。然而，該層地質為土壤層，厚度達到10 m～12 m，容許承載力小于150kPa，顯然地基容許承載力不滿足設計要求。通過多次專家會議討論，一方面，設計方面要求對地基承載力的標準堅決不變動，必須按照設計規范標準的執行，態度強硬；另一方面，現場地質情況卻無法滿足設計要求，兩方面矛盾突出。這時便需要選擇處理地基使其滿足承載力要求的合理方案。

圖1 堤防結構典型斷面形式

圖2 實施方案比選

3 方案比選

3.1 方案列舉

3.1.1 強夯法

采用重錘250kN，落距15 m，對地基土體進行加固，增加容許承載力。原理：利用重錘下落動能產生的張壓波、剪切波、瑞利波使地基振動壓密，即動力固結法。該方法對砂性土壤壓密效果較好，對黃土可消除其濕陷性，使對飽和軟土和淤泥沒有明顯的效果。其他工程實例中顯示：最大錘重2000kN，落距25 m，加固深度可達40cm。

3.1.2 加筋法

把土工格柵鋪在軟土上，其長度超出整體堤防堤腳長度3 m。上面填筑堤壩厚度60cm～100cm時，把超出堤壩腳的土工格柵包裹填土并回鋪到填土上面，再在上面填筑堤壩。原理：利用土工網格兜提填土減少下沉量，即土工格柵起到了對地基加筋的作用，也就增加了地基的容許承載力。

3.1.3 樁基

混凝土樁基通過高強度鋼筋混凝土將堤防構筑物的重量直接傳遞到地下巖層當中，從而減小了對地基的容許承載力的要求。

3.1.4 振沖擠密法

將直徑小于5cm漢江砂礫料通過振沖器振沖填入地基，形成擠密樁，從而改變其地基力學特性，增加地基的容許承載力。

3.2 方案比選

結合漢江石泉縣城長安壩及春潮廣場防洪工程中漢江南岸長安壩防護區的地質情況，將以上四種方案從以下方面進行比對，合理選用。

強夯法，方案可以實現。單層加固深度最深40cm，需要開挖現狀土壤，重新分層填筑砂礫料并強夯。預計處理后，地基容許承載力最大能提高到280kPa。該方法需要大面積開挖。

加筋法，方案可基本實現。需要開挖現狀土壤，重新分層填筑，填筑料選擇可多樣，鋪筑土工格柵后，采用10 t壓路機碾壓。預計處理后，地基容許承載力最大能提高到220kPa以上。該方法需要大面積開挖。

深層攪拌法，方案與工程所處位置地質情況不盡相同，實現難度大。該方法是將水泥漿或石灰漿由中心管噴漿或葉片噴漿經攪拌頭葉片攪拌成水泥土或者石灰土，形成混合材料構成地基樁柱，從而達到增加地基承載力的效果。但深層攪拌法只能在砂壤土、粗砂中鉆進，有卵礫石的砂層不能鉆進。且目前的施工水平最大深度只能達到14 m。

振沖擠密法，方案可以實現。利用振沖器、起吊架及吊機，將砂卵石通過沖擊擠壓進入地基。一方面構成砂卵石樁柱，一方面擠壓現狀地基土壤，從而達到提高地基承載力的要求。

3.3 方案論述

僅僅采用單純的增加基礎混凝土的面積，擴大地基受力面，而不處理地基，被迫達到較高的承載力指標是不可行的。該工程所處漢江二級階地相對穩定，對其大面積開挖不必要。原因：①原土層較穩定，如果采用全斷面開挖，必定會增加工程造價并且會破壞原結構層的穩定；另外，大面積開挖還必然導致大面積碾壓回填。按原施工方案，開挖寬度達到20 m，下挖深度2 m～5 m，開挖方量約為14萬m3，僅開挖回填一項需投資500余萬元，同時河堤高度也有所增加，最困難的是設計要求地基承載力要分別達到250kPa、380kPa、450kPa，采用開挖換填的方案無法滿足上述技術指標。基礎處理不利必然對堤防工程的推進造成重大影響，甚至導致堤防工程無法進行。②大面積開挖對基礎原狀土進行擾動，反而會降低承載力。鑒于此情況，采用條形基礎砂卵石擠密樁進行地基處理，提高復合承載力，按照地基處理技術規范，最高能達到280kPa。該方案的優點是減小開挖量，僅對條形基礎做地基平整，不需要大量開挖，通過基礎補強的辦法，提高復合地基承載力，同時可以降低堤防高度。

4 方案實施

依據《建筑地基基礎設計規范》(GB50007-2011)，采用此方案施工不受高程限制，只要有施工平臺即可。

首先，加筋土擋墻混凝土擴大基礎底寬為2 m～3.5 m。以此為參照，地基處理寬為6.5 m（外側2 m，內側1 m），處理深度采用深入砂礫層0.3 m～0.5m，等邊三角形布設，樁距1m，排距0.87 m，孔距0.4 m，共8排；填料為漢江砂礫石，造孔直徑為0.4 m，最大利用原有土地基承載力，并有擠密原狀土，提高復合承載力，處理后地基承載力最高能達到280kPa。

同時，在加筋土擋墻混凝土擴大基礎下部橫向增加鋼塑格柵，處理厚度為1.5 m。豎向受力傳遞分析變更為通過混凝土擴大基礎第一次增加受力面積，通過鋼塑格柵第二次增加受力面積。兩次受力面積的增加，有效地減小對地基承載力要求。

這樣以來，一方面增大地基承載的能力，一方面減小對地基承載力的要求，就可以滿足設計規范的要求。

另外，砂卵石擠密樁按定額造價約為120元每延米，本次砂卵石擠密樁施工隊報價大約45元每延米，該處理方案的工程總造價約為500萬元以內，工期約為45天，采用三臺樁機連續作業，日進程能達到30 m～50 m。

具體實施方案典型斷面見圖2。

5 結語

目前，該工程基礎工序已經完工，工程正在緊鑼密鼓的進行下一道工序。通過合理的方案的比選之后再實施，既有效的節約了工程投資，又減少了工程量，減少了工程的作業時間，有效地保證了工程的進度。

[1]毛昶熙，等.堤防工程手冊[M]，北京：中國水利水電出版社，2009.

[2]堤防工程設計規范(GB50286-2013)[S].

[3]唐善祥，等.加筋土擋墻工程圖集[M].北京：人民交通出版社，1997.

[4]李廣誠，等.堤防工程地質勘察與評價[M].北京：水利水電出版社，2004