引江濟淮菜子湖湖區航道工程軟地基處理研究

邵鵬飛 劉華 向征平

摘 要：本文以引江濟淮（安徽段）菜子湖湖區航道工程為依托，針對湖區圩堤填筑與圩堤堤頂道路工程施工中軟土地基現狀，分析了軟土地基對圩堤建筑物的不利影響，提出了對圩堤軟土地基的處理方法，并以此方法成功指導本工程施工，對類似工況條件下軟土地基處理有一定的借鑒或指導作用。

關鍵詞：引江濟淮;軟土地基;處理方法;研究

中圖分類號：U615 ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ?文章編號：1006—7973（2021）02-0096-03

圩堤地基是圩堤土體填筑及堤頂道路建設的基礎，在一定程度上決定著整個圩堤恢復工程及堤頂道路的質量。如何對圩堤軟土地基進行處理，改善地基土的工程特性，達到滿足圩堤建筑物對地基穩定和變形的要求，是關系到圩堤整體穩定性和安全性的課題。筆者為參與此工程施工的管理者，圍繞如何改善地基土的變形特性和滲透性，提高地基土的抗剪強度和抗液化能力，探索和研究如何消除不良地基對圩堤不利影響的課題，并用以指導圩堤施工，給圩堤、公路在軟土地基狀態下施工以借鑒和幫助。

1工程概況

引江濟淮工程由長江下游上段引水，向淮河中游地區補水，是一項以城鄉供水和發展江淮航運為主，結合灌溉補水和改善巢湖及淮河水生態環境等綜合利用的大型跨流域調水工程，是集供水、航運、生態等效益的一項水資源綜合利用工程。引江流量300m3/s，入淮流量280m3/s。輸水干線長723km，自南向北可劃分為引江濟巢、江淮溝通、江水北送三大工程段落，共設八大節制樞紐。

引江濟淮工程是國務院批復的《全國水資源綜合規劃（2010-2030）》及其附件《長江流域及西南諸河水資源綜合規劃》和《淮河流域及山東半島水資源綜合規劃》等規劃均列為流域重大水資源配置工程;引江濟淮工程也是國務院批復的《長江流域綜合規劃》和《淮河流域綜合規劃》中列入的長江流域南水北調主要線路之一，2013年9月，交通運輸部與上海、江蘇、安徽等省（市）簽署的《長江水運發展若干重點工作合力推進協議》中明確提出將引江濟淮作為部省合力推進的重點建設航道項目：結合引江濟淮工程，協調拓展通航功能，推進通航設施建設，進一步優化完善區域航道網絡布局。該工程是解決淮河中游水資源短缺、支撐淮河流域和中原經濟區發展的重要戰略水源工程，也是促進區域協調發展的重要水運通道之一。工程建設符合國家相關產業政策，是《產業結構調整指導目錄》（2011年本）中鼓勵類水利項目。

工程實施后向安徽省的巢湖周邊、沿淮及淮北地區和河南省東南部的周口、商丘部分地區城鄉生活及工業生產供水，保障5117萬人飲水安全和煤炭、火電等重要行業用水安全，結合改善巢湖周邊、沿淮及淮北地區等輸水沿線地區的農業灌溉補水條件，退還長期被擠占的農業灌溉用水。結合引江濟淮工程的實施，溝通江淮水系，構建淮河水系第二條航運入江主通道，實現淮河航道網與長江航道網互聯互通，促進長江經濟帶與中原經濟區的協調發展。

長江宜昌航道工程局有幸參與引江濟淮工程（安徽段）引江濟巢段菜巢線C002（菜子湖湖區航道）標施工。此工程起點接長河河渠段K10+850，終點接孔城河河渠段K38+000。湖區航道樁號為K10+850～K37+977，總長27.127km，最低通航水位8.1m，設計河底高程4.9m，菜子湖15年一遇水位13.0m。該工程主要內容為：疏浚工程、拋泥區工程、圩堤恢復工程、道路工程、環保、水保等其他工程等。

2工程地質

2.1地層分布及特征

根據現場勘探野外編錄資料，結合現場調查、原位測試和室內土工試驗成果，在勘探深度范圍內揭露的地層主要為第四系全新統沖積物（Q4al）、第四系中更新統沖洪積物（Q2al+pl），下伏基巖為侏羅紀石英正長巖（J）。現將本次勘探揭露的地層按其地質時代、成因類型、埋藏深度以及巖土的工程地質特征，自上而下敘述如下：

①層素填土（Q4 ml）：灰黃色、灰褐色，松散，表層含植物根莖系。該層主要分布于擬建場區圩堤上，揭露厚度0.50～5.00m，層頂高程7.80～13.50m。

②層粉質黏土（Q4 al）：灰黃色、黃褐色，軟塑～可塑狀態，局部偏流塑，表層含植物根莖系，局部夾粉細砂。該層分布于大部分場地，揭露厚度0.30～ 4.00m，層頂高程5.90～10.30m。

③層淤泥質粉質黏土（Q4 al）：青灰色、灰黑色，流塑，局部夾砂。該層分布于整個場地，揭露厚度1.70～10.40m，層頂高程3.70～9.10m。

③1層粉砂：青灰色、灰黑色，飽和，稍密狀態，局部夾淤泥質粉質黏土。該層零星分布，揭露厚度0.80～4.00m，層頂高程2.15～3.50m。

④層粉質黏土（Q4 al）：灰黃色、灰褐色，可塑，局部偏硬，含鐵錳氧化物。 揭露厚度1.30～8.00m，層頂高程-3.50～4.40m。

⑤層粗砂（Q3 al）：灰黃色、灰褐色，中密～密實，夾黏性土，局部含少量 礫卵石。揭露厚度0.10～8.00m，層頂高程-7.10～1.50m。

⑥1層強風化泥質砂巖（K）：紫紅色，泥砂質結構，中厚層構造，呈膠結砂狀、黏土狀，節理、裂隙發育，巖性軟，手捏易碎，取芯率較高，局部夾強風化砂質泥巖。揭露厚度0.70～9.10m，層頂高程-8.20～-1.20m。

⑥2層中風化泥質砂巖（K）：紫紅色，泥砂質結構，厚層構造，巖芯呈柱狀，節理、裂隙較發育，完整性好，手捏難碎，取芯率高，局部為砂質泥巖。揭露厚度0.50～3.00m，層頂高程-9.80～-1.00m。

2.2陸域開挖的巖土施工分級

根據《水運工程巖土勘察規范》（JTS133-1-2013）、《內河航運水工建筑工程定額》（JTS275-5-2014），對擬開挖巖土的工程等級進行確定，見下表1，陸域開挖的巖土施工分級。

2.3各土層物理力學指標

有關圩堤恢復工程中圩堤填筑土體驗算需要的巖土層力學指標通過室內試驗及野外標貫指標綜合確定（見表2）。

3軟地基處理工程—圩堤恢復工程結構

圩堤恢復工程總長4.0km，主要工程內容包括挖方、填筑土堤、堤后填塘、護岸工程等。其圩堤結構見圖1和圖2。

本項目4km新建圩堤工程，左岸新建圩堤（對應航道樁號K10+850～K11+850）防洪標準近期采用20年一遇，相應堤防等級為 4 級;其余段新建圩堤均按等外圩堤標準設計。

本工程為壓實土堤，堤高度在6m左右，考慮堤基土層土質因素，取50cm。其取土區為此工程拋泥區。地質情況與圩堤區地質結構相同。

4圩堤填筑軟土地基處理方案

由表1可知，③層淤泥質粉質黏土標準貫擊數為2.9，小于4;由表2-2可知，土層各項指標看，屬于正常固結圖范圍，但①層素填土、④層粉質黏土壓縮系數分別為0.373、0.196MPa，屬于軟土地基（正常固結土0.5～1.5MPa）。

菜子湖施工區在2020年夏天遭遇百年一遇特大洪水，持續時間長。地表和地表以下土層均為飽和土。具有抗剪強度低，壓縮性能高、天然含水量大等特點。

4.1軟土地基對圩堤建筑物的不利影響

4.1.1飽和土對圩堤的影響

圩堤施工范圍內的地基長期在菜子湖護底，假如不采取措施，在圩堤堤身填筑荷載作用下，圩堤將出現不均勻沉降，導致圩堤地面開裂。

4.1.2剪切力對圩堤的影響

圩堤因軟土地基，導致圩堤邊坡出現土體隆起狀態。另外，土體出現沉降時，會導致圩堤整體滑動。

4.2對圩堤軟土地基處理方案

4.2.1地表排水、清淤

針對圩堤施工區現狀，圩堤地基長期在菜子湖湖區水下，在施工區首先排水，其設備采用10臺QY260-8-7.5油浸式潛水電泵，沿舊圍堰將圩堤地基范圍水排放到菜子湖，再利用泥漿泵將圩堤地基表層淤泥清除。

4.2.2碾壓、開挖溝槽、回填砂礫

待地基能承載履帶式壓路機時，利用機械設備對圩堤地基進行碾壓;利用挖掘機沿圩堤中心線開挖0.5×0.5m（寬×深）的溝槽，溝槽間距10m;再在溝槽中回填砂礫，形成盲溝。

機理：通過排水，降低地表土體含水量;通過碾壓，降低軟體土體的壓縮性，提高軟體地基的強度;而溝槽內的砂礫為透水性好的材料，使溝槽起到盲溝的作用，改變軟土地基的土體特性。

經過施工實踐，對圩堤地基采取的這些措施，經過對地基土地的實驗檢測，土體的特性：如粘聚力、重力密度、壓縮系數和壓縮模量等都在正常固結土范圍內。根據菜子湖工程圩堤填筑工況，采取的改善軟土地基的措施正確，可以給湖區、河流上修筑圩堤、公路提供借鑒和幫助。

參考文獻：

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