碼頭引橋樁基對堤防的防滲影響及處理措施

張俊龍

(安徽省長江河道管理局，安徽 蕪湖 241000)

1 工程概況

蕪湖大盾構基地碼頭工程位于蕪湖河段上段左岸惠生聯圩堤段灘地，對應無為大堤樁號94+330～95+050。工程新建5 000 t級直立式泊位3個(1期新建2個5 000 t級泊位)，建筑物包括碼頭樁臺、引橋、廊道、變電所平臺、斜坡道以及后方陸域等，配套建設相應的供電照明、通信、給排水、消防、環保等工程以及必要的生產及輔助建筑物；工程通過2座引橋及廊道將碼頭樁臺與后方惠生聯圩及陸域轉運站相接，其中1#引橋與廊道合一布置，共用排架基礎。1#引橋(廊道)的排架間距16 m，排架的基礎采用直徑800 mm的PHC型管樁或直徑1 000 mm的水泥鉆孔灌注樁；2#引橋的排架間距10 m，基礎采用直徑800 mm的PHC型管樁或直徑1 000 mm的水泥鉆孔灌注樁；1#引橋(廊道)及2#引橋與惠生聯圩圩堤相接處設置橋臺及搭板。

2 防洪工程概況

工程所在位置有2道堤防，臨江側為惠生聯圩圩堤，后方是無為大堤。無為大堤上起無為市果合興，下至蕪湖市鳩江區方莊，全長124.48 km，現狀標準斷面為：丘陵區堤頂寬8 m，堤內外坡比為1∶3；平原區堤頂寬10 m，堤外坡比為1∶3，堤內坡在堤頂以下3.50 m處設寬6 m的馬道，馬道上下坡比分別為1∶3和1∶3.50，堤內外坡已實施草皮護坡或硬護坡。惠生聯圩位于蕪湖河段進口左岸，三面臨江，背靠無為大堤，為無為大堤的外護圩；堤防起點位于無為大堤樁號84+036，終點位于無為大堤樁號100+749處，堤防總長度為21.79 km，現狀堤頂高程10.30～13.00 m。

工程范圍內惠生聯圩堤頂高程為11.80 m，堤內、外坡比1∶1.00～1∶2.50，局部堤段成陡坎狀。堤頂大部分為碎石路面或土路，僅有小部分為混凝土路面且寬度設計小于標準斷面。堤頂超高及堤身斷面均不滿足要求。堤外灘寬20～350 m，局部灘面較窄且有崩岸現象，沿線堤段堤內、外沿堤線均有坑塘分布，局部較密集，坑塘一般長10～100 m，深1.00～3.50 m。部分堤段人工填筑質量較差，結構較松散，堤身局部發生散浸、滲漏現象。由于部分堤段堤基表層為砂性土或薄粘性土蓋層，坑塘存在導致堤腳砂層直接出露，抗滲性較差。

3 工程地質情況

根據現場勘查，工程引橋區域土質主要為素填土、粉質粘土、淤泥質粉質粘土、粉細砂等。其中粉質粘土層滲透系數為7.21×10-6cm/s，淤泥質粉質粘土層滲透系數為8.30×10-6cm/s，粉細砂層的滲透系數為2.20×10-3cm/s。

工程范圍內惠生聯圩堤防堤身填筑土主要在沿堤線附近就近取土，筑堤土料多粉質粘土、粉質壤土，局部夾砂壤土，偶見碎塊石。部分堤段人工填筑質量較差，結構較松散，堤身局部發生散浸、滲漏現象。由于部分堤段堤基表層為砂性土或薄粘性土蓋層，坑塘存在導致堤腳砂層直接出露，抗滲性較差。

4 堤防滲流穩定計算

碼頭工程引橋樁基對堤防滲流穩定的影響主要為樁基對外灘地土體表面覆蓋層的破壞。根據工程建設方案、工程區地質資料、堤防及灘地現狀，采用北京理正軟件設計研究院的《理正滲流分析軟件》，利用有限元法計算分析碼頭工程實施后堤后表層土滲透穩定情況，以表層土的出逸坡降指標對滲流計算成果進行分析。

4.1 計算參數選取

計算工況：防洪設計水位條件下，穩定滲流期。

水位組合：堤防迎水側取防洪設計水位11.00 m，背水側取堤內地面高程。

計算模型：根據碼頭工程的建設方案、工程區地質資料、堤防及灘地現狀建立碼頭工程實施后的滲流計算模型。

4.2 計算結果

考慮到1#引橋(廊道)堤防迎水側、背水側均布有樁基，因此本次滲流穩定計算以1#引橋(廊道)為例。經計算，碼頭工程實施后，堤后地表滲流比降如表1，計算流網簡圖如圖1。

圖1 碼頭工程實施后滲流計算流網簡圖

表1 工程實施后堤后滲流比降計算值表

根據計算結果看，碼頭工程實施后，由于引橋樁基對周邊土體產生的擾動破壞，致使在汛期高水位下，堤后表層土體滲流比降相應增大，超出允許比降范圍，不滿足滲流穩定要求。

5 防滲處理

針對碼頭工程實施后對堤防滲流穩定的影響，根據工程建設方案具體布置情況、堤防地質情況，具體防滲處理的方案為：①在工程范圍內的堤防內堤腳起設50 m寬的蓋重，蓋重采用透水性較好的砂壤土回填，蓋重中心高程為7.00 m，橫向坡比1∶50，末端按1∶4坡比放坡至自然地面。②對1號引橋(廊道)堤防迎水側50 m范圍內的樁基及堤防背水側30 m范圍內的樁基周邊2 m深度范圍內采用粘土回填結合鋪設復合土工膜防滲。③對2號引橋堤防迎水側50 m范圍內的樁基周邊2 m深度范圍內采用粘土回填結合鋪設復合土工膜防滲。

根據防滲處理方案的布置情況建立計算模型驗算堤防滲流的穩定情況。經計算，防滲處理工程實施后，堤后地表滲流比降如表2，計算流網簡圖如圖2。

表2 防滲處理工程實施后堤后滲流比降計算值表

圖2 防滲處理工程實施后滲流計算流網簡圖

根據計算結果，采取防滲處理措施后，堤內表層土體滲流比降有所降低，且在允許比降范圍以內，滿足滲流穩定要求。

6 防滲處理措施施工

6.1 堤后蓋重施工

蓋重施工前需對堤后地表進行清基，清除雜草、雜物、廢渣等，蓋重填筑應選擇透水性較好的砂壤土進行填筑。填筑時需預加足夠的沉降量，以使填土固結、沉降穩定后達到設計高程。

6.2 樁基防滲施工

引橋樁基施工結束后，挖除樁基周邊2 m深度范圍內受擾動的原狀土，在樁基外壁刷凃粘土漿液，一邊刷凃一邊回填粘土并壓實，粘土的回填壓實度≥0.91；當防滲體回填至距原狀地面1 m時，待防滲體表面平整后，鋪設復合土工膜(二布一膜)，復合土工膜與樁基外壁用膠粘后采用螺栓和鋼板固定；復合土工膜以上繼續采用粘土回填至原狀地面；為保護防滲體，在粘土上部設20 cm厚C20素混凝土保護層。

防滲體開挖邊坡坡比為1∶1.50，回填粘土前要清基，清除植物根莖、碎石、磚頭瓦塊，填筑時應分層鋪筑并碾壓，上下層接縫應錯開，每層厚≤30 cm，以保證粘土填筑質量。

7 結語

碼頭引橋樁基的布置距離惠生聯圩圩堤的內外堤腳較近，工程在施工期和運行期可能會對樁基周圍的土體產生擾動，造成樁基與周圍土體之間產生接觸裂縫，汛期高水位時，水流會直接順著裂縫向堤后滲流，從而縮短了堤防的滲徑長度，增大了堤后表層土的滲流比降，尤其是近堤段的樁基易成為堤防滲透穩定的薄弱環節，引發堤防滲透破壞，影響堤防滲透穩定，應采取相應的防滲處理措施，以確保工程區堤防的防洪安全和碼頭自身的運行安全。