赤溪圍海堤牛尾沖水閘基礎處理方案優(yōu)化分析

甄溢濤

(臺山市水利工程建設管理中心，廣東 臺山 529200)

0 前 言

由于各種客觀、主觀條件以及工程投資的制約，設計方案在工程施工階段可能存在無法實施的情況，為了讓工程能夠順利，就需要對設計方案進行優(yōu)化，使之適應施工現場的現狀，能夠順利實施。文章以臺山市赤溪圍海堤除險加固工程牛尾沖水閘的基礎處理為實例，簡單介紹方案優(yōu)化的思路。

1 工程概況

赤溪鎮(zhèn)位于廣東江門臺山市東南端，沿岸灘涂6萬多畝，蠔、蝦、蟹等水產品養(yǎng)殖業(yè)十分發(fā)達，赤溪圍海堤位于赤溪鎮(zhèn)境內，防護區(qū)內總人口1.05萬人，捍衛(wèi)耕地面積10.27萬hm2，其中水產養(yǎng)殖面積833.33hm2。根據《防洪標準》(GB 50201-94)和《海堤工程設計規(guī)范》(SL435-2008)，本工程防護范圍既是以鄉(xiāng)村為主的防護區(qū)，防護區(qū)等級為IV等，防潮標準為20-10a一遇，又是海堤特殊防護區(qū)，防潮標準為30-20a一遇，綜合考慮，防潮標準取20a一遇；2000年6月《廣東省臺山市江河流域綜合規(guī)劃報告書》和2011年7月廣東省“雙千工程”實施內容中，赤溪圍海堤的防潮標準均規(guī)劃為20a一遇，故本次設計，確定赤溪圍海堤的防潮標準為20a一遇。沿線穿堤建筑物的防潮標準與海堤相同。

根據設計方案，在每條河涌上新建一座水閘，起到泄洪、擋潮和蓄咸等多項功能。本次討論的牛尾沖水閘就是其中一個新建水閘。

根據地勘結果，牛尾沖水閘閘基淺部分布厚層淤泥，地基存在變形與抗滑穩(wěn)定問題。但無滲漏和滲透穩(wěn)定問題。填筑土和淤泥層均不宜選作基礎持力層。殘積土(黏土質砂)可選作基礎持力層。

閘基巖土層的物理力學性質指標按表1所示選用。

表1 牛尾沖水閘地基巖土力學參數建議值表

根據鉆勘成果，牛尾沖水閘位址淤泥層厚度10.3-10.5m，且水閘承載要求較低，優(yōu)先選用水泥土攪拌樁復合地基或換填硬土處理。

考慮到投資的限制，施工圖階段選用換填硬土處理。

2 原設計方案

牛尾沖水閘為新建水閘，采用涵閘形式，布置3孔，每孔寬2.5m，為保證水閘排水、引水水流順暢，平面上各閘軸線與閘位堤防軸線垂直，上、下游兩岸與閘室邊墩利用八字翼墻連接，進口、出口翼墻為M7.5漿砌石擋土墻。

水閘地基均為淤泥層，閘室和翼墻地基均需做處理。水閘地基處理采用兩種方案進行比較，第一種方案采用水泥攪拌樁復合地基，樁徑0.5m，樁距1m，梅花型布置，攪拌樁穿透淤泥層；第二種方案采用換填基礎，先換填塊石厚1.5m，再換填摻6%水泥石粉厚0.5m，總換填厚度為2.0m。第一種方案地基沉降量少，但造價高，第二種方案地基沉降稍大，且水閘規(guī)模小，整體剛度也大，對地基沉降適應能力強，工程造價低，故綜合比較，采用換填基礎的處理方案[1]。

具體施工方法為：對閘室段以及連接段基礎進行拋石，以及換填6%水泥石粉，換填厚度為2m。斷面圖如圖1、圖2所示：

我還是不太明白，二叔解釋說，今年他家的葡萄掛果率非常高，有的枝條上甚至掛了四五串，那時心里還暗自高興，掛得多好啊，產量跟著也就上去了。葡萄果粒長到一半大的時候，要進行疏果了，但二叔手拿剪刀不知該從哪兒下手，這一顆，挺好；那一粒，也不錯。最終，他家的疏果成了象征性的工作。

圖1 縱斷面圖

圖2 斷面圖

3 原設計方案的制約

根據設計單位技術交底的意見：由于閘基淺部分布厚層淤泥，換填基礎必須整體換填。

設計階段的施工組織設計中，水閘的建設安排在枯水期進行，只考慮擋住外江的來水，內河的來水量很少，可以采用截流、抽水的方案處理，或者征用旁邊的咸圍來導流。

準備施工的時候發(fā)現，咸圍是粗放型養(yǎng)殖的咸圍，主要養(yǎng)殖的農產品為生蠔，根據養(yǎng)殖的需求，要進行定期排水、抽水等措施，對圍內的水進行更換，必須要設置導流。建設單位嘗試臨時征用附近的咸圍來作臨時導流之用，但是，養(yǎng)殖戶要么不同意，要么索要高價。

根據養(yǎng)殖戶的要求，生產排水導流高程不能高于原河床(-1.0m左右高程)，以致無法按設計要求拋石擠淤后埋設導流管，由于無法一次性全面拋石擠淤，導致底板承載不均勻，引起塌方，就算是在四周打下松木樁以及鋼板樁支護，依然于事無補[2]。

鑒于此，現場的客觀因素制約了原設計的基礎換填方案的實施。

4 優(yōu)化的方案

根據現場的實際情況，綜合考慮了工程投資的制約后，對基礎處理的方案選定以下優(yōu)化方案：取消閘室段以及連接段基礎進行拋石，以及換填6%水泥石粉，變更為樁夾石方式，采用長度為4m、尾徑為100的松木樁，間距為0.5m，間距埋石擠淤，埋石擠淤厚度為0.5m。

具體施工方法為：開挖出足夠的斷面后，按照0.5m的間距打下松木樁，松木樁的頂高程控制在-1.8m高程，然后在間距中拋石擠淤，拋石的頂高程為-2.0m，松木樁留出0.2m的長度，與混凝土底板澆筑成整體。優(yōu)化后的斷面圖如圖3、圖4所示：

圖3 優(yōu)化后的縱斷面圖

圖4 優(yōu)化后的橫斷面圖

5 優(yōu)化前后方案的對比

在施工的過程中，先打下松木樁之后，可以看成是一個支護措施，在淤泥層中發(fā)揮了一定的抗滑作用，沒有再產生底板承載不均勻引起的塌方。

本次的方案優(yōu)化，并沒有太大變更了基礎處理的方式，對水閘的承載要求也沒有作出改變，在安全穩(wěn)定性上滿足設計要求。

在工程投資方面，本次優(yōu)化增加了松木樁，但是，拋石的工程量減少了，綜合統(tǒng)計后可知，基礎處理方案優(yōu)化之后，節(jié)省了投資。

投資增減表如表2所示。

表2 臺山市赤溪圍海堤達標加固工程變更造價對比表牛尾沖水閘基礎變更部分

通過對比，方案優(yōu)化之后，能夠在工程中實施，工程的安全穩(wěn)定性并沒有受到影響，工程的投資也在可控范圍之內。所以，本次的方案優(yōu)化達到了預期，具有可行性。

6 結 語

在工程的實施過程中，可能會遇到各種客觀條件，導致無法按照設計方案實施的情況，為了確保工程能夠按照設計的目的發(fā)揮作用，就需要因地制宜，綜合考慮工程投資等因素，對設計方案進行優(yōu)化，使之能夠實施并發(fā)揮預期的作用。