軟土地基城市防洪堤技術方案研究及實施

□范南春（中國水利水電第五工程局有限公司）

軟土地基城市防洪堤技術方案研究及實施

□范南春（中國水利水電第五工程局有限公司）

四川省綿陽市城區涪江防洪堤工程，河灘采砂現象嚴重，形成較厚的軟土地基，且修建工期較短。文章通過對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處理方案對軟土地基進行處理，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，在類似地質條件、修建工期較短的城市防洪堤可供借鑒。該防洪堤經過近6a的運行，情況良好。

防洪堤；軟土地基；處理方案；比較研究；實施

0 引言

隨著城市的發展，改變了河流一側為城市的歷史，使河流變成城市中心河貫穿市區。但在即將開發的城區修建防洪堤，大多存在建筑垃圾較多、河灘采砂嚴重而形成軟土地基的現象，同時面臨著工期較短、建堤材料短缺的條件，這也是修建城市防洪堤經常遇到的問題。

1 基本情況

四川省綿陽市城區青義防洪堤位于綿陽市游仙區青義鎮，長4381m，防洪標準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，要求一個枯水期內施工完成。在修建施工過程中發現樁號K3+186～K3+706段（長約520m）河灘采砂現象嚴重，場地內大多為采砂場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計要求，沉降變形大于要求限值，必須進行地基處理。

2 地質條件

2.1 地層結構

勘探深度范圍內地層從上至下分為第四系全新統人工填土（Q4ml）和侏羅系上統七曲寺組（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。根據現原位測試，N120=0.90～＞50擊，變化大，均勻性差。

②基巖（J3q）：為侏羅系上統七曲寺組中風化淺灰、紫紅色泥質粉砂巖、粉砂質泥巖，泥質、泥質粉砂狀結構，中～厚層狀構造，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

場地地下水主要為第四系全新統素填土中孔隙性潛水，砂和卵石層為主要含水層。勘察期為枯水期，地下水位埋深1.40～2.72m。

3 方案設計

3.1 方案一：軟土地基開挖換填方案

3.1.1 方案簡述

根據地勘資料計算，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。以原設計堤防高度和體型確定的地基寬度保持不變，兩側按地勘報告推薦的允許開挖坡度l∶1.50放坡開挖，開挖至基巖中風化層作堤基持力層，堤基埋置深度自現有地面起算4.50～13.40m。地基開挖后堤基寬度內按堤身填筑料標準換填，兩側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樁復合地基方案

3.2.1 方案簡述

綜合振沖碎石樁和CFG樁的優缺點，采用振沖碎石樁+CFG樁的復合地基，利用碎石樁加強排水、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，等邊三角形交錯布置，樁尖到達基巖中風化層，最大樁長約13.40m，最短樁長≥4m。在基礎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、礦渣等性能穩定的硬質材料，粒徑40～150mm連續級配。CFG樁體材料采用C20水泥粉煤灰混凝土，塌落度3～5cm。樁頂和基礎之間鋪設一層30cm厚8～20mm級配料的褥墊層（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 方案簡述

采用土工格柵進行地基加固，堤身迎水側邊坡由1∶1.50調整為1∶2.50，背水側邊坡由1∶1.50調整為l∶20；同時將迎水面原鋼筋混凝土面板改為復合土工膜+混凝土預制塊柔性護面結構，以適應地基沉降變形；防沖墻基底采用拋填大卵石處理，同時防沖墻采用擴大基礎。堤防基礎鋪設三層土工格柵（PP格柵80～50kN／m）。堤身迎水面設20cm厚砂礫石下墊層，再鋪設一層400g／m2的復合土工膜，最后用15cm厚的六邊形混凝土預制塊護面。防沖墻基底采用分層拋填大卵石進行擠密，擠密要求達到機械無法擠密為止，且大卵石層厚度≥50cm，卵石粒徑≥150mm；同時防沖墻采用寬2.80m、厚0.80m的放大基礎。

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m3，土工格柵123552m。

4 方案比選

4.1 方案經濟比較

根據以上各方案的設計，進行同精度比較，工程量及其主要技術經濟指標見表1。

表1 三種方案主要技術經濟指標比較表

4.2 方案選擇

三種方案比較見表2。

表2 軟土地基處理方案比較表

從工期、費用、施工難度及施工質量等方面進行綜合比較，選用了方案三（放緩堤坡+土工格柵）進行軟土地基處理。該方案既能滿足穩定、沉降等要求，工程投資較省，又能縮短工期，滿足堤壩填筑至設計標高的工期要求，同時不需要預先進行堤基處理。該方案的缺點是堤防工后沉降可能較大，可通過適當加大超高加以解決。

5 方案實施

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（預留堤頂以后施工），歷時2.50個月。施工時在堤基表土清理后，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。堤體填筑時根據計算出的沉降量超填，堤頂結構經過一個汛期在堤體沉降基本完成后再施工，同時堤后30m范圍內場地應盡快分層回填完成。防沖墻基礎采用分層拋填的大卵石擠密后，振動碾碾壓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，外側與原地面平。另外施工時還采取了以下措施：①堤防施工分段長度由原15m調整為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 結論

在城區修建防洪堤，對河道采砂比較嚴重、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（混凝土預制塊柔性護面）的方案，經施工檢驗，不但節約了工期，還節省了投資，能夠保證防洪堤的安全運行。四川省綿陽市城區防洪堤經過近6a的運行考驗，目前該段防洪堤運行安全、良好，沒有出現明顯的沉降和裂縫，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，高級工程師，研究方向：水利水電施工。

2017-6-5

編輯：趙 鑫