□劉 慧

對于跨已建海堤軟土地基建設(shè)的水閘、泵站等水利工程，由于閘和堤荷載相差懸殊、地基處理方式的不同以及軟土地基地質(zhì)條件復(fù)雜等特性，閘和海堤連接段之間往往會產(chǎn)生較大的沉降差異，影響建筑物的結(jié)構(gòu)安全及其效益的發(fā)揮。因此，在工程設(shè)計、施工過程中對水閘閘堤連接段的地基采取合理有效的處理措施來調(diào)節(jié)平衡閘堤連接段之間的不均勻沉降，是避免產(chǎn)生類似危害的有效方法。

1.閘堤連接段不均勻沉降產(chǎn)生的原因及危害

沿海地區(qū)海堤工程一般都是軟土地基基礎(chǔ)，且以深厚的軟黏性土為主，這類土的特點是強度低、壓縮性高、含水量大且透水性差，往往會造成地基承載力較低，穩(wěn)定性不能滿足設(shè)計要求。在上部建筑物的作用下，地基土通常會產(chǎn)生較大的沉降和沉降差，對上部結(jié)構(gòu)的安全和正常使用造成不利的影響。目前海堤地基基礎(chǔ)處理方式主要有塑料插板排水固結(jié)法、鎮(zhèn)壓層法、爆炸擠淤置換法、土工織物加筋等。而對于建立在深厚軟土地基上的水閘工程，設(shè)計過程中為滿足地基承載力要求，減少沉降量及沉降差，水閘基礎(chǔ)普遍采用沉降相對較小的長樁基礎(chǔ)進行處理。這就導(dǎo)致了水閘近似于剛性基礎(chǔ)，基底承載力較大，沉降量較??；另一方面，海堤是柔性基礎(chǔ)，地基承載力較小，沉降期較長且工后沉降較大，再加上作用在海堤跟水閘上的荷載同樣存在較大差異，均會使得水閘與海堤將會產(chǎn)生較大的沉降差。當(dāng)不均勻沉降過大時，主要危害表現(xiàn)為在水閘底板內(nèi)引起較大的應(yīng)力，甚至?xí)a(chǎn)生裂縫，影響閘門啟閉，甚至將會造成閘堤連接段出現(xiàn)錯位，產(chǎn)生空箱開裂、傾斜，導(dǎo)致止水破壞，防滲失效等，不僅影響建筑物的正常運行，同時也會水閘與海堤自身安全及其效益的發(fā)揮產(chǎn)生不利影響。實際工程中為了調(diào)節(jié)平衡水閘和海堤之間的不均勻沉降差異，通常采用設(shè)置連接段作為過渡段的方法，以保證水閘和海堤結(jié)構(gòu)安全及其效益的發(fā)揮。

圖1 樁網(wǎng)復(fù)合地基示意圖

2.連接段不均勻沉降常用的工程處理措施

水閘與海堤兩者之間不均勻沉降導(dǎo)致這樣的結(jié)果，由于水閘和海堤各自的結(jié)構(gòu)特性等原因決定了其各自的自己處理方式，因而不能從改變某一方的地基處理方式來解決問題。既然兩者之間存在著較大的沉降差，所以可以考慮將這個沉降差進行平緩的過渡，可以把閘堤連接處的海堤設(shè)計為一個過渡段，再通過對這一過渡段進行特殊的地基處理，使其能夠讓閘堤之間的沉降差均勻過渡。對連接段地基進行加固處理，是工程中應(yīng)用最為廣泛也最為有效的方式。閘和海堤連接段之間的差異沉降控制問題，可以用超載預(yù)壓排水、樁基礎(chǔ)、堆載預(yù)壓排水固結(jié)法、復(fù)合地基加固技術(shù)等軟基處理方法進行有效的加固處理。

3.梅山水道項目工程案例簡介

梅山水道項目位于我國東南沿海寧波市北侖區(qū)，工程計劃建設(shè)南北兩條海堤，同時為滿足工程區(qū)排澇等需求，南北堤各需設(shè)置1座水閘。工程全線建在深厚的軟土地基上，淺部為I1淤泥，表層性質(zhì)很差，下伏II層淤泥質(zhì)土，土質(zhì)較差，軟土總厚度達。III層缺失，IV1層為含黏性土礫砂局部分布，性質(zhì)不穩(wěn)定；IV2層黏土為下伏軟弱層，僅局部地段分布；VI1層為含黏性土角礫，密實狀，性質(zhì)好，VI2層含礫砂粉質(zhì)黏土為硬塑狀，性質(zhì)好。VI1層及VI2層，密實狀，性質(zhì)好，為較理想的樁基持力層。

工程海堤段地基處理采用的塑料排水板方案，排水板成正方形布置，打設(shè)深度20m，板間距1.3m。水閘從增強地基承載力及控制沉降的角度出發(fā)，采用水泥攪拌樁處理閘基基礎(chǔ)，攪拌樁采用梅花形布置，樁徑70cm，布樁間距1m。水閘與海堤連接段基礎(chǔ)處理寬度主要根據(jù)連接段處海堤的堤頂寬度確定，處理長度即研究的沉降值過渡長度。為達到閘堤連接段處理的效果，本著保護水閘閘體安全的前提，保證閘堤連接段近閘側(cè)沉降控制10cm以下，過渡至圍堰處大致為40cm以內(nèi)。工程設(shè)計提出兩種地基加固方案：一種是長短樁來協(xié)調(diào)堤閘連接段沉降過渡，采用8排41.5m、7排31.5m的鉆孔灌注樁，樁徑為800mm，樁間距2.4m，樁頂采用兩層土工格柵+碎石墊層組成褥墊層，形成樁網(wǎng)復(fù)合地基，以有效的減小地基的沉降。見圖1。

圖2 預(yù)壓排水加固軟基示意圖

另一種是對連接段采用超載預(yù)壓的方式進行加固處理，利用排水板作為地基的豎向排水體，通過改善原有軟土地基中的排水條件，并進行堆載預(yù)壓或超載預(yù)壓，加速地基排水固結(jié)，使地基的大部分沉降在施工期完成，以減少工后沉降。見圖2。

通過分析，連接段采用的長短樁漸變方案，連接段近水閘側(cè)及近海堤側(cè)工后沉降量滿足設(shè)計要求。對連接段采用技術(shù)較為成熟的樁網(wǎng)復(fù)合地基處理法，通過改變樁的長度，大大減小了閘和海堤連接段之間的沉降差異，能夠?qū)崿F(xiàn)水閘到海堤較為平緩均勻的過渡，使連接段具有一定協(xié)調(diào)不均勻沉降的作用；連接段采用超載預(yù)壓排水方案，連接段、在前期堆載及預(yù)壓過程中，沉降速率較大，沉降量也較大，通過滿24個月的堆載預(yù)壓，預(yù)壓基準(zhǔn)期末平均固結(jié)度達到97.3%，之后的沉降速率非常小，可以認(rèn)為達到平衡。連接段近水閘側(cè)及近海堤側(cè)工后沉降量同樣能夠滿足設(shè)計要求，實現(xiàn)水閘到海堤較為平緩均勻的過渡，也有較強的適用性。

4.兩種地基處理方案對比分析

工程技術(shù)方面：樁網(wǎng)復(fù)合地基處理技術(shù)通過碎石墊層與土工格柵之間的相互作用，增加樁土荷載的分擔(dān)比，充分調(diào)動樁、網(wǎng)、土三者的潛力，具有工期短、穩(wěn)定性高等多方面的優(yōu)勢，并能夠有效的減小了樁間土的沉降作用，樁網(wǎng)復(fù)合地基處理技術(shù)較適用于天然軟土地基上快速修筑路堤或堤壩類建筑物。而塑料排水板超載預(yù)壓法排水法具有施工簡單、技術(shù)可靠成熟的優(yōu)點，在國內(nèi)外深厚軟土地基處理工程中應(yīng)用十分廣泛，而且擁有具有豐富經(jīng)驗的施工隊伍。在連接段地基處理中，超載預(yù)壓方案處理也可控制連接段工后沉降在規(guī)范允許范圍之內(nèi)，比如上海洋山港東海大橋連接段海堤工程也為港區(qū)集疏運通道，建成運行之后工后沉降控制在了10cm以內(nèi)，預(yù)壓排水同樣能夠滿足工程要求。

施工進度及工程造價方面：樁網(wǎng)復(fù)合地基施工進度優(yōu)勢明顯，排水板預(yù)壓排水方案由于工序多，加載需要有間歇期且需要加長的加載期，進度相對較慢。工程造價方面，塑料排水超載預(yù)壓法插板法工程造價小，樁網(wǎng)復(fù)合地基加固方法造價較排水板高出近2倍。

5.結(jié)論

工程建設(shè)中為了調(diào)節(jié)平衡水閘和海堤之間的不均勻沉降差異，一方面需要加強地質(zhì)勘測，準(zhǔn)確掌握地基的地質(zhì)條件，以便選擇合理的地基加固處理方式以提高連接段地基的穩(wěn)定性，減小連接段地基沉降量；另一方面，設(shè)計過程中，采用更為有利的海堤斷面型式、選用輕質(zhì)的堤身填筑材料等方式以減小作用在海堤基礎(chǔ)上的荷載，從而減小海堤連接段的沉降量。目前控制水閘與海堤之間不均勻沉降差的主要方式主要還是通過對連接段的深厚軟土地基采取有效的工程處理措施，以提高連接段地基的穩(wěn)定性和承載力。同時，需綜合考慮工期需要、技術(shù)要求、建筑物安全及投資等眾多因素，通過比較工法各種利弊影響確定最優(yōu)的工程處理措施，以保證建筑物自身結(jié)構(gòu)的安全和效益的充分發(fā)揮。