劉 森，何明磊，擁忠朗杰

(1.林芝市水利局,西藏 林芝 860000；2.廣東省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，廣州 510290；3.察隅縣水利局,西藏 林芝 860600)

1 概述

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程也不斷加快，臨河城市得到了較好的開(kāi)發(fā)，使得防洪堤建設(shè)變得更加頻繁。在防洪堤建設(shè)施工過(guò)程中，因?yàn)榻ㄖ逊e、河灘采砂嚴(yán)重等多種因素的影響，很容易誘發(fā)軟弱地基問(wèn)題。在這種情況下，工程團(tuán)隊(duì)就必須要針對(duì)軟弱地基問(wèn)題進(jìn)行專項(xiàng)處理，并通過(guò)各類可行的方式強(qiáng)化地基，避免對(duì)防洪堤工程帶來(lái)不必要的負(fù)面影響。但針對(duì)于軟弱地基的處理技術(shù)是比較復(fù)雜的，需要工程團(tuán)隊(duì)結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。這里也結(jié)合我國(guó)防洪堤建設(shè)施工的實(shí)際情況展開(kāi)分析，探索軟弱地基的有效處理技術(shù)。

2 防洪堤軟弱地基的危害

防洪堤軟弱地基會(huì)帶來(lái)較多的危害，導(dǎo)致防洪堤無(wú)法發(fā)揮應(yīng)用的作用，甚至帶來(lái)嚴(yán)重的安全事故。綜合來(lái)看，防洪堤軟弱地基的尾號(hào)主要分為建筑沉降、建筑開(kāi)裂與傾斜、降低堤壩強(qiáng)度等。下面從這3個(gè)方面入手，綜合闡述防洪提軟弱地基的具體危害。

2.1 容易發(fā)生堤壩沉降

在防洪堤設(shè)計(jì)施工過(guò)程中，軟弱地基非常容易引發(fā)建筑沉降問(wèn)題。這主要是因?yàn)檐浫醯鼗某休d能力比較弱，在這類地基上建立防洪堤的時(shí)候，后續(xù)就會(huì)因?yàn)榈鼗休d力不足而引發(fā)防洪堤建筑的整體沉降，無(wú)法達(dá)到預(yù)期的防洪效果。甚至部分防洪堤工程因?yàn)檐浫醯鼗挠绊憣?dǎo)致堤壩直接沉降到跟周圍土地相近的高度上，失去了防洪堤的本身作用。這也使得防洪堤工程形同于無(wú)，浪費(fèi)了大量的工程資源。

2.2 引發(fā)堤壩開(kāi)裂與傾斜

軟弱地基還會(huì)引發(fā)防洪堤建筑開(kāi)裂與傾斜等問(wèn)題。這是因?yàn)檐浫醯鼗鱾€(gè)區(qū)域的情況有所差異，承載能力也有所不同。在發(fā)生沉降的時(shí)候，很容易出現(xiàn)不均勻沉降問(wèn)題。即某些區(qū)域的沉降更加顯著，某些區(qū)域的沉降不是很明顯。這也導(dǎo)致防洪堤建筑各區(qū)域的沉降程度不同，引發(fā)了建筑的傾斜。當(dāng)沉降不均勻情況非常嚴(yán)重的時(shí)候，會(huì)導(dǎo)致防洪堤建筑的受力比較集中，直接引發(fā)建筑開(kāi)裂等事故，帶來(lái)難以挽回的損失。

2.3 降低堤壩強(qiáng)度

軟弱地基還會(huì)直接降低防洪堤的堤壩強(qiáng)度，影響了防洪堤工程的整體質(zhì)量。防洪堤的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是非常嚴(yán)格的，需要工程具有較強(qiáng)的強(qiáng)度、耐腐蝕性、耐沖擊性等多種性能，才能夠發(fā)揮預(yù)期的效果。而軟弱地基會(huì)降低防洪堤的穩(wěn)固性，導(dǎo)致防洪堤在面臨洪水沖刷的時(shí)候很容易出現(xiàn)碎裂、傾倒等問(wèn)題。這無(wú)疑會(huì)導(dǎo)致防洪堤的強(qiáng)度不足，很難繼續(xù)承擔(dān)防洪功能，應(yīng)該在后續(xù)時(shí)間里引起充分重視。

3 防洪堤軟弱地基處理技術(shù)分析

防洪堤軟弱地基處理是比較專業(yè)的，同時(shí)內(nèi)在元素也比較復(fù)雜。在這種情況下，就應(yīng)該結(jié)合防洪堤實(shí)踐項(xiàng)目進(jìn)行分析，立足于項(xiàng)目實(shí)際情況探索防洪堤軟弱地基的有效處理方式。下面結(jié)合實(shí)例展開(kāi)多方論證，探索適合于該項(xiàng)目的防洪堤軟弱地基處理技術(shù)。

3.1 工程概況

某防洪堤位于鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū)，長(zhǎng)度為4 218 m，防洪標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇，河堤高度設(shè)計(jì)為13 m，堤坡為1：1.50，堤基寬度為45 m。工程于2018年開(kāi)工，并要求工程團(tuán)隊(duì)在1個(gè)枯水期施工完畢。在工程施工過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)一段約長(zhǎng)為480 m的地段因?yàn)椴缮盎靥畲罅繌U棄建筑垃圾，出現(xiàn)了顯著的軟弱地基問(wèn)題。經(jīng)過(guò)初步測(cè)量與分析以后，發(fā)現(xiàn)該區(qū)域的軟弱地基中軟土厚度為3.8 m～14.5 m，承載力特征值為80 kPa，壓縮模量為5 MPa，不滿足本次防洪堤工程項(xiàng)目要求，如果強(qiáng)行施工會(huì)導(dǎo)致工程沉降變形量顯著超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)限值。在這種情況下，就必須要進(jìn)行軟弱地基的專項(xiàng)處理，提高地基的承載力，保證防洪堤工程可以取得預(yù)期效果。

3.2 水文地質(zhì)條件分析

在處理防洪堤軟弱地基的時(shí)候，應(yīng)該先進(jìn)行水文地質(zhì)的勘察與分析，可以給后續(xù)軟弱地基處理提供必要的數(shù)據(jù)支撐。在本次防洪堤工程中，上方土層為素填土，多呈現(xiàn)為灰黑色，主要有采砂以后回填的卵石、粉土等物質(zhì)組成，同時(shí)土層表現(xiàn)得比較濕潤(rùn)與松散，厚度為3.8～14.5 m。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試以后發(fā)現(xiàn)土層承載力變化幅度較大，具有顯著的不均勻性。下方土層則為侏羅系上統(tǒng)七曲寺組中的砂巖與泥巖，多呈現(xiàn)為淺灰色和紫紅色，整體承載力比較強(qiáng)，跟上方素填土土層形成了鮮明的對(duì)比。在地下水勘察中，由于勘察時(shí)期為枯水期，地下水深埋為2.25～3.17 m，在豐水期地下水深埋水平可能會(huì)出現(xiàn)一定上升。通過(guò)水文地質(zhì)勘察工作可以發(fā)現(xiàn)，本工程的軟弱地基分布相對(duì)來(lái)說(shuō)比較廣泛，同時(shí)受到地下水的影響比較顯著。

3.3 多方案設(shè)計(jì)分析

在進(jìn)行防洪堤軟弱地基處理的時(shí)候，應(yīng)該結(jié)合實(shí)際情況設(shè)計(jì)多套方案，并對(duì)這些方案進(jìn)行全面的對(duì)比分析，最終篩選出最合適的技術(shù)處理方案，保證防洪堤工程可以取得預(yù)期的效果。

3.3.1軟弱地基開(kāi)挖換填方案

通過(guò)地質(zhì)勘察結(jié)果可以知道，防洪堤工程施工區(qū)域之所以遭遇軟弱地基，主要是因?yàn)椴缮盎靥畹奈镔|(zhì)過(guò)于繁雜，整體承載能力不足，回填土下方的土層在承載能力方面比較優(yōu)秀。因此本次工程項(xiàng)目可以考慮將軟弱地基中的回填土全部挖出來(lái)，再置換成為承載能力較高的土層。在技術(shù)設(shè)計(jì)方面，可以維持原本的提防高度與外形，然后兩側(cè)按照堤坡1：1.50進(jìn)行開(kāi)挖施工，將所有之前的回填土全部挖出。在此之后，則結(jié)合防洪堤施工相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，換填具有相應(yīng)性能標(biāo)準(zhǔn)的填筑料，然后再進(jìn)行回填土操作，最終將地基維持到原本的土地高程。結(jié)合工程實(shí)際情況進(jìn)行計(jì)算，得知一共需要開(kāi)挖27 759 m3，回填階段需要填筑料24 854 m3，同時(shí)還需要額外征地9.12 hm2。通過(guò)地下水勘察，得知工程區(qū)域的地下水水位較高，施工時(shí)需做好地下水排水工作。將各個(gè)工程量進(jìn)行整理并計(jì)算成本費(fèi)用后，最終所需投入資金為1 945.3萬(wàn)元(見(jiàn)表1所示)。

表1 軟弱地基開(kāi)挖換填方案成本費(fèi)用

3.3.2振沖碎石樁+CHG樁復(fù)合地基方案

在處理軟弱地基的時(shí)候，也可以使用振沖碎石樁+CHG樁復(fù)合地基方案。這套施工方案的現(xiàn)代化水平較高，同時(shí)也具有較多有點(diǎn)。在具體使用這套技術(shù)方案的時(shí)候，主要通過(guò)碎石樁強(qiáng)化排水，接著使用CHG樁顯著提高區(qū)域地基的承載能力。結(jié)合本次防洪堤工程軟弱地基的實(shí)際情況來(lái)看，碎石樁樁身直徑設(shè)計(jì)為0.8 m，而CHG樁樁身直徑設(shè)計(jì)為0.4 m。在工程分布方面，樁距設(shè)計(jì)為2 m，并且呈現(xiàn)為等邊三角形布局模式。在使用的時(shí)候，需要樁尖進(jìn)入到侏羅系上統(tǒng)七曲寺組的土層中。而結(jié)合之前地質(zhì)勘察情況來(lái)看，素填土土層厚度為3.8～14.5 m。因此，本次CHG樁樁尖最深區(qū)域需要超過(guò)14.5 m。在布設(shè)振沖碎石樁的時(shí)候，主要設(shè)計(jì)在軟弱土層基礎(chǔ)范圍邊緣區(qū)域，跟CHG樁處于間隔布置狀態(tài)。碎石樁的材料主要使用了碎石、卵石等性能比較穩(wěn)定的硬質(zhì)材料，粒徑應(yīng)該保持在40～150 mm。CHG樁則為C20強(qiáng)度等級(jí)的水泥粉煤灰混凝土，坍落度為3～5 cm。在樁頂和基礎(chǔ)之間還要鋪設(shè)一層厚度為30 cm的碎石墊層。結(jié)合工程實(shí)際情況進(jìn)行計(jì)算，一共需開(kāi)挖23 547 m3，碎石填筑17 457 m3，碎石墊層7 145 m3，直徑800 mm的振沖碎石樁總長(zhǎng)為24 789 m，直徑400 mm的CHG樁總長(zhǎng)為39 547 m。將各個(gè)工程量進(jìn)行整理并計(jì)算成本費(fèi)用以后，最終所需要投入資金1 124.4萬(wàn)元(見(jiàn)表2所示)。

表2 振沖碎石樁+CHG樁復(fù)合地基方案成本費(fèi)用

3.3.3放緩堤坡+土工合成材料方案

在本次防洪堤工程的軟弱地基處理中，也可以使用放緩堤坡+土工合成材料的施工技術(shù)方案。這套技術(shù)方案主要使用了土工格柵對(duì)軟弱地基進(jìn)行加固，同時(shí)將原本1：1.50的迎水側(cè)邊坡堤坡調(diào)整為1：2.50，而將背水側(cè)邊坡則從原來(lái)的1：1.50調(diào)整為1：20。在此基礎(chǔ)上，還要將迎水邊坡從以前的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)調(diào)整為為復(fù)合土工膜+混凝土預(yù)制塊柔性護(hù)面結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)相較于前者來(lái)說(shuō)，可以更好適應(yīng)軟弱地基帶來(lái)的沉降與變形影響。在具體設(shè)計(jì)施工的時(shí)候，在提防基礎(chǔ)區(qū)域布設(shè)至少3層土工格柵。在迎水面先鋪設(shè)厚度為20 cm的砂礫石墊層，接著在鋪設(shè)400 g/m2的復(fù)合土工膜，最后鋪設(shè)厚度為15 cm的六邊形混凝土預(yù)制塊。在防沖墻基底區(qū)域中，還要填充一些大卵石，并且使用相應(yīng)設(shè)備進(jìn)行擠壓，一直到無(wú)法擠壓為止。結(jié)合工程實(shí)際情況計(jì)算，一共需土工格柵125 697 m，填充砂礫石75 412 m3，額外征地4.57 hm2。將各個(gè)工程量進(jìn)行整理并計(jì)算成本費(fèi)用以后，最終所需要投入資金687.4萬(wàn)元(見(jiàn)表3所示)。

表3 放緩堤坡+土工合成材料方案成本費(fèi)用

3.4 軟弱地基處理方案的選擇

綜合上述3套方案進(jìn)行分析(見(jiàn)表4所示)，可見(jiàn)第1套方案處理軟弱地基以后，地基的整體強(qiáng)度較高，同時(shí)在施工過(guò)程中可以使用各類設(shè)備，整體施工難度中等，但施工工期較長(zhǎng)，1個(gè)枯水期可能無(wú)法完成工程施工；此外，本方案的工程投入資金較高，達(dá)1 945.3萬(wàn)元。第2套方案處理軟弱地基以后，地基的整體強(qiáng)度較高，但整體施工過(guò)程需要使用多種機(jī)械設(shè)備，施工難度較高，且多環(huán)節(jié)交叉施工，導(dǎo)致施工周期較長(zhǎng)，1個(gè)枯水期很難完成工程施工；但相比第1套方案，此方案工程投入資金有所降低，為1 124.4萬(wàn)元。第3套方案處理軟弱地基以后，地基的整體強(qiáng)度一般，前期沉降量比較少，隨著使用時(shí)間的增長(zhǎng)可能會(huì)產(chǎn)生較大的沉降；但是本套方案引入了土工格柵結(jié)構(gòu)，可以較好緩解沉降情況，剛剛投入使用時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)一定的沉降，但后續(xù)如果土工格柵結(jié)構(gòu)不被破壞，沉降情況將不會(huì)加重，能夠較好地滿足本次工程項(xiàng)目對(duì)于地基強(qiáng)度的需求；不僅如此，基于放緩堤坡+土工合成材料的施工方案，整個(gè)施工過(guò)程比較簡(jiǎn)單，施工工期也比較短，在1個(gè)枯水期中可以按時(shí)完成，較好契合了本次工程項(xiàng)目工期時(shí)間較短的特點(diǎn)；此外，本方案所需要的成本投入也比較少，僅為687.4萬(wàn)元，明顯低于第1套方案和第2套方案。綜合3套方案進(jìn)行分析以后，最終選擇使用第3套方案進(jìn)行軟弱地基處理。

表4 3套方案綜合對(duì)比

3.5 軟弱地基處理方案的具體實(shí)施

在選中第3套施工方案以后，該防洪堤工程開(kāi)始投入施工，技術(shù)準(zhǔn)備工作如下：第一，在選定軟弱地基處理技術(shù)方案的時(shí)候，工程團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)該進(jìn)行技術(shù)工藝的深入分析，并形成技術(shù)圖紙、工藝流程等多種技術(shù)資料，針對(duì)這些技術(shù)要素的合理性與科學(xué)性進(jìn)行綜合探究，保證軟弱地基處理技術(shù)方案的各項(xiàng)細(xì)節(jié)內(nèi)容都不存在疏漏，可以在工程實(shí)踐中得到較好的推行。第二，工程技術(shù)人員還要做好技術(shù)交底工作，保證每一個(gè)施工人員都可以清晰掌握施工環(huán)節(jié)與細(xì)節(jié)內(nèi)容。在技術(shù)交底活動(dòng)中，技術(shù)人員應(yīng)該跟施工人員進(jìn)行密切溝通與交流，并耐心解釋施工人員存在的疑惑與問(wèn)題，提高后續(xù)工程施工的順暢性。

具體開(kāi)展施工方案時(shí)，先將表層土清理完畢，進(jìn)行砂礫層鋪設(shè)，完成找平工作。找平工作完成后，進(jìn)行土工格柵和砂卵石層的鋪設(shè)工作，接著繼續(xù)鋪設(shè)土工格柵。在工程實(shí)踐過(guò)程中，為進(jìn)一步避免沉降的影響，對(duì)于堤壩高度進(jìn)行了適當(dāng)?shù)奶嵘瑥闹霸O(shè)計(jì)的13 m提升到了15 m。為了保證防洪堤的連續(xù)性，在軟弱基礎(chǔ)和正?；A(chǔ)的交界處，使用了漸變?cè)O(shè)計(jì)，使得防洪堤工程變得更加和諧。在施工完工后，還對(duì)防洪堤各階段的施工效果進(jìn)行了檢驗(yàn)，對(duì)比了設(shè)計(jì)方案中的工程量與實(shí)際工程量，保證施工方案的各個(gè)細(xì)節(jié)內(nèi)容可以得到全面的貫徹，取得預(yù)期的施工效果。

3.6 軟弱地基處理方案的實(shí)施效果

工程施工完成后，使用放緩堤坡+土工合成材料方案不僅節(jié)約了工期(在1個(gè)枯水期內(nèi)即可完工)，也降低了工程投資(相較于其他施工方案節(jié)省數(shù)百萬(wàn)元)。最終建成的防洪堤項(xiàng)目也能夠正常運(yùn)作，具有較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性。在工程完工投入使用后，發(fā)現(xiàn)防洪堤沉降量滿足相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，并沒(méi)有出現(xiàn)明顯的沉降與開(kāi)裂等問(wèn)題。在長(zhǎng)期的使用過(guò)程中，沉降量并沒(méi)有出現(xiàn)顯著提升，表現(xiàn)出了較強(qiáng)的穩(wěn)定性。這也說(shuō)明本次防洪堤工程中所選用的軟弱地基處理技術(shù)方案是非常合理的，可為同類工程提供一定的參考與借鑒。

4 結(jié)語(yǔ)

綜合來(lái)看，軟弱地基會(huì)給防洪堤工程帶來(lái)非常顯著的負(fù)面影響，必須在工程設(shè)計(jì)施工的時(shí)候引起充分重視，并進(jìn)行專項(xiàng)設(shè)計(jì)，提高軟弱地基的穩(wěn)固性。本文通過(guò)研究防洪堤軟弱地基案例，提出了基于放緩堤坡+土工合成材料的施工技術(shù)方案。這套施工技術(shù)方案具有較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，同時(shí)施工時(shí)間也比較短，施工過(guò)程非常簡(jiǎn)單，在長(zhǎng)期使用中表現(xiàn)出了較強(qiáng)的穩(wěn)定性，可以進(jìn)行全面推廣。對(duì)于其他工程來(lái)說(shuō)，在處理防洪堤軟弱地基的時(shí)候，應(yīng)該針對(duì)防洪堤工程項(xiàng)目展開(kāi)深入全面的分析，在收集充分資料的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)軟弱地基的處理技術(shù)方案。在確定技術(shù)方案以后，工程團(tuán)隊(duì)還要做好技術(shù)交底工作，并制定全過(guò)程動(dòng)態(tài)技術(shù)管理制度體系，保證預(yù)先設(shè)計(jì)好的軟弱地基技術(shù)方案可以得到完善全面的實(shí)施。除此之外，工程團(tuán)隊(duì)還要做好現(xiàn)場(chǎng)管理與監(jiān)督，避免出現(xiàn)不必要的質(zhì)量問(wèn)題與安全隱患，防洪堤軟弱地基處理技術(shù)就可以發(fā)揮較好效果，充分保證工程施工質(zhì)量。