吳存錫

(浙江省瑞安市水利局，浙江 瑞安 325200)

1 問題的提出

在灘涂、江岸上修筑防洪堤護岸工程面對的首要問題是施工加載難控制、工后沉降難掌握。由于大部分堤防基礎(chǔ)為淤泥質(zhì)土，地基土層有含水率高、壓縮性大、透水性差、固結(jié)慢的特點，工程地質(zhì)條件差，又受潮水的影響，加荷后變形大，建筑物極易失穩(wěn)。在這一類地基上修建工程，正確有效地監(jiān)測地基的沉降變形，采用恰當?shù)脑O(shè)計方案，合理安排施工加荷速率，保證工程的施工質(zhì)量、安全，是工程建設(shè)中的一項十分重要的課題。在設(shè)計中，一般都通過對地質(zhì)條件分析擬定設(shè)計方案，提出施工期的施工加荷速率。飛云江堤防護岸工程建設(shè)期引入原位觀測后，通過對地基的沉降和側(cè)向位移等進行現(xiàn)場監(jiān)測與分析，跟蹤了解施工及堆載過程中地基的變形情況，檢驗工程設(shè)計加荷速率的正確性和合理性，使加載速率和進程及時得到控制，保證了護岸工程安全及施工質(zhì)量，更好地掌握了地基的變化與強度增長情況，防止地基的剪切破壞和滑動，起到了一定的工程效果［1］。同時通過原位觀測的成果比較，進一步了解護岸工程施工期間和運行期間地基上部荷載出現(xiàn)循環(huán)變化時，對地基變形、水流沖刷和滲流等因素的影響，為工程安全運行提供必要的地基參數(shù)及工程后期研究護岸堤壩地基在施工期間荷載作用下的穩(wěn)定及江岸灘涂潮水影響下地基土的穩(wěn)定性，為類似工程的科學技術(shù)開發(fā)積累了資料。

2 工程概述

2.1 工程概況

瑞安市飛云江仙降段護岸工程是飛云江綜合整治工程的組成部分，工程西起下西，東至金家堡，全長2380m，等別為Ⅲ級，護岸建筑物級別4級，按20a一遇洪水標準設(shè)計，臨時建筑物為5級，工程概算總投資近7000萬元。該段江岸屬凹岸，常年受水流頂沖，水深坡陡，近年來曾發(fā)生數(shù)次規(guī)模較大的滑坡，是飛云江下游四大險段之一，存在著嚴重的安全隱患。工程主要建設(shè)內(nèi)容包括:干砌塊石和拋石護坡，充砂管袋軟體排加拋石鎮(zhèn)壓層護腳，10座30m長的潛水丁壩，岸上建防洪墻和人行道、綠化帶。

2.2 工程地質(zhì)特點

勘察查明，在鉆探所達深度范圍內(nèi)，共分4個工程地質(zhì)層組，8個工程地質(zhì)亞層:①-1塊石層:為堤外側(cè)人工拋石，層厚1.3m左右;①-2淤泥層:為新近淤積土，表層具觸變性及流變性，抗剪切能力差，層厚3.3～6.7m，河道區(qū)域均有分布;①-3素填土層:層厚變化較大，松散，成分雜，性質(zhì)差，層厚0.3～9.3m，河道區(qū)域局部有分布;②黏土層:層厚0.7～2.2m，除河道區(qū)域及局部孔外全場分布;③-2淤泥層:高壓縮性，強度低，性質(zhì)差，層厚10.3～25.1m，全場均有分布;③-3黏土層:強度較低，性質(zhì)差;層厚7.2～17.8m，全場均有分布;③-透層 (淤泥質(zhì)黏土混粉砂層):層厚0.7～4.4m，局部分布;④卵石層:強度高，性質(zhì)好，可考慮作為樁基持力層。地基土部分物理力學指標設(shè)計參數(shù)見表1。

綜合全線堤線沿岸地質(zhì)情況，勘察范圍內(nèi)堤基自上向下主要由①-2、③-2及③-3層組成，均為靜水或緩慢水流生態(tài)環(huán)境下化學作用而成，具有高含水率、高孔隙比、高靈敏度、高壓縮性、低抗剪強度等特性，土性差，強度低，屬極軟土層，且厚度較大，是受荷載后強度變形控制的主要土層。堤岸沿線范圍內(nèi)以高塑性淤泥及黏土為主，不利于整個堤岸土層的快速固結(jié)排水，且強度低，抗剪切能力差，在上部荷載作用下，固結(jié)相對較緩，且后期沉降量大，對護岸工程有較大的影響，若在堤岸影響范圍內(nèi)大面積集中堆載，極易產(chǎn)生堤岸坍塌及側(cè)向滑移，為加載后最易失穩(wěn)的土層，屬于工程的重點控制對象。

表1 地基土物理學性質(zhì)指標設(shè)計參數(shù)表

2.3 原位觀測設(shè)計控制指標

工程觀測項目主要有:岸坡表面的垂直位移、岸坡地基深層水平位移、堤身浸潤線、水位、潮位等;為控制施工速度，保障工程安全，在拋石施工期間，初擬施工期觀測項目控制指標為:地表沉降速率≤10mm/d;水平位移速率≤5mm/d。

3 監(jiān)測方法

3.1 監(jiān)測工作安排

根據(jù)工程的地基特點與時間要求，2012年02月委托專業(yè)機構(gòu)進行現(xiàn)場監(jiān)測，監(jiān)測單位按觀測的要求迅速落實監(jiān)測方案和實施細則，并經(jīng)有關(guān)單位確認后，按觀測的方案進行觀測儀器的安裝與埋設(shè)及施工期跟綜觀測?，F(xiàn)場監(jiān)測始于2012年03月18日，止于2014年04月21日，歷時25個多月。

3.2 監(jiān)測儀器與現(xiàn)場布置

工程觀測設(shè)計包括:觀測項目選定、儀器設(shè)備選型、觀測設(shè)施整體設(shè)計與布置、提出施工安裝與觀測操作的技術(shù)要求等。位移沉降觀測主要選用DSZ3型水淮儀和DT-02電子經(jīng)緯儀;地基側(cè)向位移監(jiān)測由CX03型測斜儀、JTM—G8600A型ABS管組成。按現(xiàn)場試驗監(jiān)測的內(nèi)容要求落實固定測點，對沿線的觀測網(wǎng)點建立統(tǒng)一的測量控制系統(tǒng)，同時分別對位移沉降觀測裝置與地基側(cè)向位移監(jiān)測裝置實行了嚴格的現(xiàn)場保護措施，防止測斜孔等設(shè)備的信號線受人為破壞而影響監(jiān)測數(shù)據(jù)精度。

3.3 原理方法

沉降按四等水準技術(shù)要求測量，位移觀測采用視準線法或三角交匯法。位移沉降聯(lián)合觀測是通過提供的固定基準點，用水準儀和經(jīng)緯儀觀測到各個測點不同時間的高程和方位。邊樁水平位移應(yīng)用經(jīng)緯儀按視準線法測定，水平位移時間與沉降監(jiān)測同步進行。測斜觀測是通過測斜儀測定以擺捶為基準的弧度變化來量測土體水平位移，當土體產(chǎn)生位移時，埋入土體中的測斜管隨土體同步位移，測斜管的位移量即為土體的位移量。

3.4 觀測要求與頻率

在護岸工程施工期和堆載施工期間，每天至少觀測1次，3d后根據(jù)沉降速率的大小，每周觀測1次，堤壩完成后在堆載間歇期，每月觀測1次;特殊情況下根據(jù)監(jiān)理、建設(shè)、設(shè)計單位的要求及時進行觀測。每次外業(yè)測量完成時及時將測量數(shù)據(jù)導入計算機，繪制變形速率～深度曲線和位移～深度曲線，發(fā)現(xiàn)異常時立即返回現(xiàn)場重測。

4 監(jiān)測成果分析

4.1 沿線沉降測點觀測

為監(jiān)測護岸工程施工過程對地基土的影響，分別在2380m線堤每間隔200m左右設(shè)置1個觀測斷面共12個，每個沉降觀測斷面設(shè)置地表沉降觀測點3個，采取埋設(shè)沉降板取得初始高程的方法來控制指標，用實測到的桿頂端高程計算出相鄰2次的沉降差，得到沉降速率與累計沉降量，同時對加載速率與沉降速率及時進行比較。以施工期k0+565m主要沉降測點為例，在拋石施工期間，起始觀測日期2012年05月13日，最后觀測日期2013年01月11日，觀測結(jié)束時最終沉降量為77.00mm(見表2)。在擋墻施工期間K0+565m的T3斷面觀測點，2012年12月23日開始測得初始高程為1.402m，至2014年04月21日止的高程為1.155m，歷時483d。此間進行了18次跟蹤監(jiān)測，結(jié)果累計沉降了247.00mm(見表3)。同時對各次的觀測記錄進行對照分析，且每次相鄰觀測的沉降速率始終保持在 0.17～ 0.57mm/d［2］。

表2 拋石施工期間主要沉降測點最終觀測結(jié)果表

表3 擋墻施工期間主要沉降測點最終觀測結(jié)果表

綜上所述，擋墻施工期各觀測點過程中沉降發(fā)展較小，累計沉降在300mm左右，從曲線發(fā)展趨勢來看，沉降已趨于穩(wěn)定。

4.2 地基側(cè)向位移監(jiān)測

圖1 測斜布置示意圖

地基側(cè)向位移監(jiān)測主要是監(jiān)測在上部荷載作用下地基內(nèi)部不同深度的水平位移情況，通過深層側(cè)向位移的動態(tài)觀測掌握實測數(shù)據(jù)，繪制累計水平位移沿深度分布曲線，可判斷地基的穩(wěn)定性，以控制、調(diào)整加荷速率。針對要求，本工程為了分析堤壩地基土變形規(guī)律，在護岸工程沿線選取樁號k1+300m和k2+000m兩個點位布置測斜位移觀測儀器。測斜孔埋設(shè)布置、測斜布置見圖1。2個測斜管初測日期并不相同，樁號k2+000m從2013年1月16日開始初測，樁號k1+300m從2013年3月25日開始初測，至2013年11月14日，各測斜孔水平位移見圖2、3。從圖2、3可以看出，本次監(jiān)測期間，去除接近地表的測點，土體變形測斜孔最大位移點發(fā)生在地表下6m左右，土體變形累計最大為42.65mm，平均變形速率為0.14mm/d，最大變形速率遠小于控制指標值。

圖2 1+300m堤壩水平位移圖

圖3 2+000m堤壩水平位移圖

5 結(jié)語

在軟土地基上原位觀測是一種直接而有效的方法和手段，對保證工程安全、控制工程質(zhì)量、驗證設(shè)計、指導施工、控制工程投資起到十分重要的作用。根據(jù)飛云江仙降段監(jiān)測資料，經(jīng)分析，得到如下結(jié)論:

(1)通過原位觀測，在工程施工過程中能全程監(jiān)測堤身和地基的沉降與位移情況，及時對測試的成果進行反饋、分析、驗證和完善設(shè)計，并及時指導施工，是實行信息化施工的重要依據(jù)。

(2)從整體看，本工程的水平位移值遠小于設(shè)計控制指標，主要是因為場地地質(zhì)條件情況發(fā)揮較好;通過選取場地中2點埋設(shè)測斜管，觀測到的深層土體各測點水平位移最大值基本在40mm左右，并且明顯趨向穩(wěn)定，地基土體抗剪切穩(wěn)定性較好。(3)綜合觀測結(jié)果的分析，本次護岸工程方案設(shè)計是合理的，施工進度是合適的。護岸工程施工加載過程在受控范圍內(nèi)，施工加載進度控制是成功的，地表沉降速率值完全控制在控制指標內(nèi);護岸工程地基土整體狀態(tài)安全穩(wěn)定?？傮w上到達了設(shè)計預(yù)期要求，為后期的安全運行和正常維護提拱了良好的基礎(chǔ)，同時，為今后類似工程的設(shè)計和建設(shè)提供了寶貴的經(jīng)驗。

［1］楊宗澤，趙景崗.原位觀測在堤防工程實踐中的運用意義［J］.陜西水利，2013(05):139-140.

［2］杭州江川水利工程設(shè)計咨詢有限公司.浙江省瑞安市飛云江仙降段護岸工程原位觀測報告［R］.杭州:杭州江川水利工程設(shè)計咨詢有限公司，2014.