邵偉龍，郭炳榮，楊 波，謝宏輝

(1．紹興市柯橋區(qū)水利管理總站，浙江 紹興 312030;2．紹興市柯橋區(qū)塘閘管理中心，浙江 紹興 312072; 3．紹興市柯橋區(qū)水利工程質(zhì)量管理站，浙江 紹興 312030)

1 工程概況

柯橋段堤頂?shù)缆窋U(kuò)寬工程位于紹興市柯橋區(qū)曹娥江左岸，本次勘察范圍起點(diǎn)里程為堤頂?shù)缆防锍蘇0 +000 ～K11 + 364． 1，長(zhǎng)度約11． 36 km，現(xiàn)狀路面 高程9．49 m ～10．31 m，路面寬9 m ～10 m，在迎水坡路基邊緣設(shè)置有防浪墻。

現(xiàn)狀堤頂?shù)缆烦休d力可以滿足路基要求，該地段的路基填筑土已經(jīng)具備一定的密度和壓實(shí)性，在清除表層混凝土及虛土(性狀較差的土層) 并經(jīng)壓實(shí)處理后經(jīng)檢驗(yàn)達(dá)到土質(zhì)路基壓實(shí)度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求后，可利用作為路基持力層。而擴(kuò)寬部分堤身的土采用泥漿泵吹填粉砂土而成，粉砂土主要成分為粉砂顆粒，黏粒含量較少，具有保水性差、穩(wěn)定性差等特點(diǎn)[1]。歷次吹填實(shí)踐表明，粉砂土密度差異非常大，這種差異導(dǎo)致新老堤身產(chǎn)生不均勻沉降，路基開裂，降低路基的使用年限和穩(wěn)定性，產(chǎn)生各種危害，因此探索新老堤身不均勻沉降處理的新方式迫在眉睫。

2 工程地質(zhì)

現(xiàn)狀堤頂?shù)缆房梢詽M足運(yùn)行車輛的荷載要求，經(jīng)過多年運(yùn)行，路基沉降基本穩(wěn)定，本次道路擴(kuò)寬在原路基基礎(chǔ)上進(jìn)行。道路現(xiàn)狀為瀝青路面，厚約20 cm，路面下有厚約1．0 m ～2．0 m 的碎石土混粉土墊層，經(jīng)過壓實(shí); 下部為①02層粉土，系壩體土層;壩基為②1層粉土:

1) ①01層素填土，較松散，主要為堤頂路基填土，屬中等～強(qiáng)透水性，土質(zhì)均勻性差，工程地質(zhì)條件差。

2) ①02層素填土，松散～稍密狀，土質(zhì)均勻性較差，工程地質(zhì)條件差。

3) ②1層粉土，很濕，稍密狀，e=0．687 ～1．001，Es=9．88 MPa ～20．54 MPa，土質(zhì)均勻性較差，工程地質(zhì)條件一般，fak=100 kPa，可作為護(hù)岸基礎(chǔ)的天然地基持力層。

4) ②2層粉土，飽和中密狀，e=0．495 ～0．955，Es=10．10 MPa ～19．85 MPa，土質(zhì)均勻性較差，工程地質(zhì)條件一般，fak=150 kPa。

5) ③1層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，流塑狀，土質(zhì)均勻性一般，w=29．2% ～43．2%，a1-2=0．48 MPa-1～0．78 MPa-1，Es=2．67 MPa ～4．20 MPa，該層具高壓縮性、高含水量等特征，工程地質(zhì)條件差，是擬建道路路基的主要壓縮層。

3 新老堤身不均勻沉降處理方式

3．1 堤防路基吹填

1) 吹填方法。

路基吹填法充分利用附近河流，通過水上運(yùn)輸?shù)姆绞綔p小對(duì)外界交通的影響，有效的減少資金投入，沉降量也滿足施工要求[2]。吹填施工機(jī)組由立式泥漿泵輸泥系統(tǒng)和配電系統(tǒng)兩部分組成。吹填施工的流程圖見圖1。

圖1 吹填施工流程圖

2) 泄水口布置。

吹填施工中溢流的泥漿通過排水邊溝匯集至集水池后，用泥漿泵排至沉砂池，通過2 個(gè)沉砂池過濾后，排入清水池沉淀，最后濾成清水排出。

3) 施工方法。

吹填機(jī)械由泥漿泵22 kW 和船及輸泥管線組成，吹填方式為泥漿泵水下取土，泥漿經(jīng)排水固結(jié)后形成密實(shí)的土體。

4) 沉砂池設(shè)置。

沉砂池采用現(xiàn)狀沙土開挖而成，頂寬1．0 m，邊坡坡比1∶1，池壁內(nèi)鋪設(shè)土工膜作為防水層。本施工段共設(shè)2 個(gè)沉砂池和1 個(gè)清水池，并在吹填區(qū)的邊溝角上設(shè)集水池，采用土工膜保護(hù)，泥漿泵放在集水池中，吹填施工的回漿匯入集水池后通過泥漿泵排至沉砂池中過濾沉淀。

5) 取土。

采用22 kW 泥漿泵加吸泥管進(jìn)行水下取土。

6) 吹填。

吹填區(qū)順堤軸線分段分層布置，段長(zhǎng)150 m，層厚0．8 m 及上下層錯(cuò)縫。吹填時(shí)進(jìn)漿口遠(yuǎn)離退水口，同時(shí)根據(jù)粉砂土的沉積情況及時(shí)移動(dòng)進(jìn)漿口位置，做到吹填區(qū)域粉砂土顆粒分布基本均勻，吹填面大致平整。

吹填施工要求[3-8]: a． 大范圍吹填前需進(jìn)行吹填試驗(yàn)。明確吹填工序，分層吹填厚度、吹填間隔時(shí)間、最優(yōu)含水率等相關(guān)控制指標(biāo)。b． 取土區(qū)應(yīng)遠(yuǎn)離海塘堤腳、橋梁、取水口等構(gòu)筑物150 m 以外，不可隨意取土危及堤防安全和河勢(shì)穩(wěn)定。c．取土料為粉土，禁止采用淤泥，取土?xí)r需不影響航行安全。d．吹填施工期以及排水固結(jié)期內(nèi)應(yīng)進(jìn)行堤身沉降和位移觀測(cè)，沿堤身每隔100 m 布設(shè)觀測(cè)斷面，每半個(gè)月觀測(cè)一次，觀測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)進(jìn)行整理分析，并把成果及時(shí)反饋至設(shè)計(jì)單位。e．吹填區(qū)外側(cè)圍堰采用土工布袋充填粉土圍堰，土工合成材料須符合SL/T 225的要求。f．吹填土方過程中泄水口處尾水含泥量不大于3%，且需達(dá)到相關(guān)部門排放要求。g．考慮吹填土的排水固結(jié)期沉降和地基沉降，吹填預(yù)留高度暫定20 cm。h．吹填施工使用泥漿泵機(jī)組吹填施工，并進(jìn)行挖機(jī)戽水密實(shí)，以確保吹填施工質(zhì)量。每次吹填厚度控制在80 cm，在吹填施工結(jié)束后進(jìn)行挖機(jī)戽水施工。在帶水戽水施工時(shí)，每層戽水遍數(shù)分3 d 進(jìn)行，每天2 次，共計(jì)戽水遍數(shù)6 次，待吹填土戽水固結(jié)后進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)，壓實(shí)度達(dá)到95%才可進(jìn)行下一步吹填施工，必要時(shí)需鋪設(shè)內(nèi)部排水設(shè)施。i．堤身吹填應(yīng)分層施工，每層之間吹填應(yīng)交錯(cuò)上升，并保證上下層搭接錯(cuò)開。j．塘渣路基填筑前需保證吹填路基壓實(shí)度滿足95%才可填筑施工。

3．2 戽水密實(shí)處理

粉砂土介于砂性土和黏性土之間，主要成分為粉砂顆粒，黏砂含量較少。粉砂土雖然具有保水性差、穩(wěn)定性差等特點(diǎn)，但同時(shí)承載力高，排水固結(jié)較快。有研究表明，采用戽水密實(shí)處理可以有效提高筑堤防滲性，增強(qiáng)路面承載能力。主要方法為每層路面經(jīng)過粉砂吹填完成后，利用挖掘機(jī)在吹填區(qū)進(jìn)行專門的機(jī)械戽水密實(shí)[9]。挖掘機(jī)進(jìn)行作業(yè)的方式是用抓斗插入土中，前后搗動(dòng)行走幅內(nèi)的土體，直至土體液化表面沁水。為防止挖機(jī)陷入土中，同時(shí)便于行走振動(dòng)過程中將土體搗實(shí)，本工程中挖機(jī)均逆向進(jìn)行作業(yè)。

3．3 尾水排放處理

根據(jù)地形情況，在吹填區(qū)外江側(cè)挖設(shè)2 個(gè)沉淀池1 個(gè)清水池，回漿經(jīng)過沉砂池沉淀后，通過清水過濾排出。在吹填施工段坡腳線外開挖0．8 m ×0．8 m 泥漿回漿水溝→泥漿匯集處設(shè)置22 kW 泥漿泵，把泥漿抽至沉砂池→回抽的泥漿在沉砂池進(jìn)行2 次沉淀過濾→沉淀后的泥漿排入清水池，濾成清水排出。

4 路基吹填沉降觀測(cè)方案

4．1 觀測(cè)要求

4．1．1觀測(cè)點(diǎn)設(shè)置原則

1) 為有利于測(cè)點(diǎn)看護(hù)、集中觀測(cè)、統(tǒng)一觀測(cè)頻率、觀測(cè)數(shù)據(jù)的綜合分析，各部位觀測(cè)點(diǎn)須設(shè)在同一橫斷面上。

2) 斷面觀測(cè)點(diǎn)包括沉降觀測(cè)樁、沉降板，位移邊樁等設(shè)備。沉降觀測(cè)樁和沉降板需要進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量，位移邊樁還需進(jìn)行水平位移觀測(cè)[10]。

4．1．2路基沉降監(jiān)測(cè)

一個(gè)監(jiān)測(cè)斷面設(shè)1 個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，設(shè)置在路基垂體段中間，于吹填施工前設(shè)置，并在道路坡腳線外面設(shè)置位移觀測(cè)樁。

4．1．3觀測(cè)元件與埋設(shè)技術(shù)要求

1) 沉降觀測(cè)板:應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行埋設(shè)，一般情況如下:由鋼底板、金屬測(cè)桿(φ48 mm 鍍鋅鐵管) 及保護(hù)組合套管組成。鋼底板尺寸為50 cm×50 cm，厚1 cm。

2) 位移邊樁:采用120 mm ×120 mm 鋼筋混凝土預(yù)制方管樁，長(zhǎng)1．5 m，可采用打入埋設(shè)或開挖埋設(shè)，埋設(shè)深度1．2 m，樁周上部0．5 m 用混凝土澆筑固定，完成埋設(shè)后采用全站儀測(cè)量邊樁標(biāo)高及距基樁的距離作為初始讀數(shù)。

4．2 觀測(cè)方案實(shí)施

為保證施工質(zhì)量，工程觀測(cè)與施工進(jìn)度同步進(jìn)行，觀測(cè)頻率約為施工期間每?jī)芍苡^測(cè)一次(出現(xiàn)沉降突變的情況增加觀測(cè)次數(shù)) ，直至沉降穩(wěn)定為止。

橫向位移觀測(cè)，以工作基點(diǎn)(精度控制在0．5 mm 以內(nèi)) 為起算點(diǎn)，采用儀器標(biāo)稱精度不低于2″且測(cè)距精度不大于5 mm 的全站儀;施測(cè)精度可達(dá)到1 mm 要求。

路基基底沉降觀測(cè)，以工作基點(diǎn)為起算點(diǎn)，采用DS2水準(zhǔn)儀按四等水準(zhǔn)觀測(cè)和精度要求，采用符合水準(zhǔn)路線觀測(cè)沉降板的沉降量，并做好沉降觀測(cè)記錄[11]。

5 部分測(cè)量結(jié)果

1) K8 +000 ～K9 +700 段吹填從2020 年4 月13 日開始至2020 年7 月10 日完成，路基填筑從2020 年10 月15 日開始至2020 年11 月20 日完成，觀測(cè)時(shí)間從2020 年4 月15 日至2020 年9 月15 日，設(shè)置沉降觀測(cè)點(diǎn)共計(jì)18 個(gè)，平均沉降觀測(cè)19 次。其中觀測(cè)點(diǎn)最大累計(jì)沉降量為87 mm，觀測(cè)點(diǎn)最小累計(jì)沉降量為39 mm，平均累計(jì)沉降量為58．1 mm，至2020 年8 月以來沉降量已相對(duì)穩(wěn)定。

2) K7 +400 ～K7 +800 段吹填從2020 年4 月23 日開始至2020 年7 月30 日完成，路基填筑從2020 年10 月30 日開始至2020 年11 月25 日完成，觀測(cè)時(shí)間從2020 年5 月7 日至2020 年9 月15 日，設(shè)置沉降觀測(cè)點(diǎn)共計(jì)5 個(gè)，平均沉降觀測(cè)18 次。其中觀測(cè)點(diǎn)最大累計(jì)沉降量為90 mm，觀測(cè)點(diǎn)最小累計(jì)沉降量為47 mm，平均累計(jì)沉降量為60 mm，至2020 年9 月以來沉降量已相對(duì)穩(wěn)定。

3) K5 +300 ～K7 +400 段吹填從2020 年5 月6 日開始至2020 年7 月30 日完成，路基填筑從2020 年11 月10 日開始至2020 年12 月25 日完成，觀 測(cè) 時(shí) 間 從2020 年6 月1 日至2020 年9 月15 日，設(shè)置沉降觀測(cè)點(diǎn)共計(jì)21 個(gè)，平均沉降觀測(cè)15 次。其中觀測(cè)點(diǎn)最大累計(jì)沉降量為68 mm，觀測(cè)點(diǎn)最小累計(jì)沉降量為25 mm，平均累計(jì)沉降量為49．8 mm，至2020 年9 月以來沉降量已相對(duì)穩(wěn)定。

4) K9 +700 ～K10 +000 段及兩座橋兩側(cè)橋頭路段吹填從2020 年11 月15 日開始至2020 年12 月30 日完成，路基填筑從2021 年1 月5 日開始至2021 年1 月13 日完成，觀測(cè)時(shí)間從2020 年11 月16 日至2021 年1 月15 日，設(shè)置沉降觀測(cè)點(diǎn)共計(jì)6 個(gè)，平均沉降觀測(cè)5 次。其中觀測(cè)點(diǎn)最大累計(jì)沉降量為54 mm，觀測(cè)點(diǎn)最小累計(jì)沉降量為22 mm，平均累計(jì)沉降量為35 mm。

6 突出優(yōu)勢(shì)

6．1 技術(shù)優(yōu)勢(shì)

2019 年12 月25 日在試驗(yàn)路段進(jìn)行環(huán)刀試驗(yàn)取樣，共取6 組環(huán)刀，2 袋吹填原土，于2019 年12 月26 日，27 日分別送往水利部農(nóng)村電氣化研究所小水電工程質(zhì)量檢測(cè)中心和寧波清源工程檢測(cè)試驗(yàn)有限公司，壓實(shí)度檢測(cè)結(jié)果顯示小水電檢測(cè)中心為98． 1%，97． 5%，97．5%，寧波清源檢測(cè)中心為97%，97%，97%，符合設(shè)計(jì)圖紙壓實(shí)度不小于95%的要求，且遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出設(shè)計(jì)要求，工程壓實(shí)密度得到顯著提高。此外，試驗(yàn)段施工時(shí)，吹泥船距離岸邊150 m 以外，取土深度水面以下10 m ～12 m，根據(jù)實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)土質(zhì)和地勘對(duì)照分析，該取土層為粉砂夾粉土層。經(jīng)過試驗(yàn)檢測(cè)，吹填土最大干密度1．56 g/m3～1．57 g/m3，滿足圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求。由此可得，經(jīng)過堤防路基吹填和戽水密實(shí)處理后，擴(kuò)寬部分堤身的最大干密度有了明顯的提高。

6．2 經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)

6．2．1機(jī)械循環(huán)，使用減少物力

試驗(yàn)段施工，共投入1 艘吹泥船，2 臺(tái)22 kW 抽漿泵，配備15 kW 水槍2 支，22 kW 廢水回漿泵2 臺(tái)，共吹填約2 000 m3。吹填主要的機(jī)組使用的泥漿泵選用NL125-20．0，其技術(shù)要求性能如表1 所示。

表1 吹填用泥漿泵技術(shù)要求性能

經(jīng)計(jì)算，1 套吹泥船設(shè)備每天吹填方量: 取泥漿泵80%功效，32 m3/h×2 臺(tái)×15 h/d =960 m3/d，按吹填施工工期要求，3 套吹泥船設(shè)備能保證吹填施工按期完成。該施工方式相較傳統(tǒng)方法僅消耗機(jī)械臺(tái)班而不消耗物力。

6．2．2縮短工期，不消耗物料

由于路基填筑選擇將近從曹娥江吸取粉砂進(jìn)行吹填，而非采用普通的開山宕渣填筑。如果本工程填料全部需外購(gòu)，大量的宕渣外購(gòu)需求，區(qū)域范圍內(nèi)供應(yīng)難度較大，容易影響項(xiàng)目順利進(jìn)展。因此，就近選擇粉砂土吹填將大大縮短工期，同時(shí)減少宕渣外購(gòu)費(fèi)用。

7 結(jié)語(yǔ)

在紹興市曹娥江綜合治理工程的堤頂?shù)缆窋U(kuò)寬工程施工中，采用粉砂土吹填原理、戽水密實(shí)原理和沉降觀測(cè)方案具有工期短、成本低、污染少、降低了人力和物力等優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)處理后，粉砂土的壓實(shí)度提高，新堤防的沉降量明顯降低，減少了不均勻沉降帶來的不良影響，保證了堤頂?shù)缆窋U(kuò)寬工程施工質(zhì)量。但由于不同地區(qū)粉砂土的性質(zhì)不同，目前關(guān)于吹填工藝流程、處理時(shí)間、沉降測(cè)量方案和評(píng)估方案沒有統(tǒng)一的規(guī)范，后續(xù)還需要大量工程實(shí)踐進(jìn)行總結(jié)。