抛石促淤堤上筑堤基础处理方案选择

吴挺松,吴 蕾

(浙江省水利水电勘测设计院,浙江 杭州 310002)

1 工程概况

西沙门围垦工程位于玉环县沙门镇东南,距玉环县城城关27 km,新围垦海涂面积300.13 hm2(4 502亩),海堤长1 105m。本工程堤线处有1条20世纪70年代建成的抛石促淤潜坝,潜坝平均宽55 m,深约4.5 m,顶高程-1.20～-1.60m。潜堤内侧涂面与潜堤堤顶基本一致;潜堤外侧涂面高程-2.20～-2.40m,涂面平坦。

2 工程地质条件

工程区主要建筑物海堤堤基地层自上而下分别为块石、淤泥、淤泥夹粉砂、黏土或粉质黏土层,各层土物理力学指标见表1。

Ⅰ层:块石,层厚一般约3.5～5.0 m,底宽约55m,块石直径一般50～70 cm,为早期老堤促淤施工的抛石。

Ⅱ层:淤泥,分布于表层,顶板高程0.0～-6.0 m,厚度约7.2～13.9m。

Ⅲ层:淤泥夹粉砂,顶板高程-13.4～-16.2m,厚度0.0～5.5m。

Ⅳ1层:黏土,顶板高程-16.15～-20.20m。

表1 海堤地基土层物理力学指标表

3 基础处理方案设计

根据地质报告,海堤地基为高含水率、高压缩性、高灵敏度、低强度的淤泥,工程地质条件差,为保证堤身稳定、控制工后沉降,堤基需进行处理。

目前,海堤地基处理的方法主要有塑料排水板法、爆炸挤淤置换法、抛石镇压法等。根据本工程的地质条件、建筑材料情况以及堤线位置有抛石促淤老堤的实际情况,拟选择塑料排水插板+抛石镇压法、在抛石促淤老堤上爆炸挤淤置换法、在抛石促淤老堤外侧爆炸挤淤置换法和抛石镇压法4种方案进行技术经济比较。

3.1 塑料排水插板+抛石镇压法 (方案1)

海堤堤线布置在抛石促淤老堤内侧,对海堤堤顶和内外两侧4.50m高程平台下的软土地基进行塑料排水插板处理,通过缩短排水途径,加速地基土排水固结,使地基强度在较短的时间内获得增长,可以有效控制堤顶部位的工后沉降。而海堤的镇压层直接抛在促淤老堤上,使促淤老堤的抛石得到充分利用。该法技术成熟可靠,但为了满足稳定要求,堤身堤基需分级加载,历时较长,堤身断面要求也较大 (见图1)。

3.2 促淤老堤上爆炸挤淤置换法 (方案2)

海堤堤线布置在抛石促淤老堤上,将抛石直接抛在促淤老堤上,在促淤堤抛石两侧进行侧爆,在淤泥中形成空腔,利用高潮位时在海水中进行爆炸形成水垫产生向下的作用力使抛石坍塌充填空腔,达到置换淤泥的目的。虽然爆炸挤淤置换法已在很多工程中成功应用,但在已有抛石的基础上进行爆炸挤淤置换的施工案例很少。本方案虽然使促淤老堤的抛石得到充分利用,但受到老堤宽度的影响,海堤堤身断面较大,爆填堤心石的方量不易控制,还容易形成 “包心堤”,堤顶的工后沉降较大(见图2)。

3.3 促淤老堤外侧爆炸挤淤置换法 (方案3)

海堤堤线布置在抛石促淤老堤外侧,按爆炸挤淤置换法的常规施工方法进行施工,本方案技术上较方案2成熟,施工进度快,但本方案所需的爆填堤心石的方量最大,促淤老堤的抛石非但没有得到利用,而且由于老堤的镇压作用对挤淤的效果产生一定的影响(见图3)。

图1 方案1海堤断面图

图2 方案2海堤断面图

图3 方案3海堤断面图

3.4 抛石镇压法 (方案4)

直接在抛石促淤老堤上抛石筑堤,不对基础进行任何处理,依靠海堤镇压层来保持海堤的整体稳定。该方法施工简单,由于对堤基没有进行任何处理,为保证稳定需要较长的镇压层,海堤断面较大,直接影响海堤的投资,每延米海堤抛石镇压法的投资最大(见图4)。

4 基础处理方案的比选与确定

西沙门围垦工程海堤4种基础处理方案的投资及优缺点比较见表2。

图4 方案4海堤断面图

表2 海堤基础处理各方案每延米投资及优缺点比较表

由表2可见,抛石镇压法施工简单,但其海堤断面较大,投资较大。对于2个爆炸处理方案,虽然工程石料场近,料源丰富,但由于抛石促淤老堤的存在给爆炸挤淤置换法的施工造成了很多障碍,如石方量的控制等,使工程进度和工程投资不易控制。塑料排水板法对周围环境的影响较小,投资最省,随着技术的发展,施工进度也越来越快,所以本次设计推荐方案1塑料排水板+抛石镇压法。

5 结 语

(1)在已有抛石促淤堤的海涂上建设海堤的基础处理方案与常规有所不同,需根据地质条件、当地建筑材料情况来选方案。

(2)本工程的推荐方案为方案1塑料排水板+抛石镇压法,海堤堤顶和高程4.5m消浪平台下的地基采用塑料排水插板处理,通过缩短排水途径,加速地基土排水固结,使地基强度在较短时间内获得增长,还可以有效控制堤顶部位的工后沉降;海堤的镇压层直接抛在促淤老堤上,使促淤老堤的抛石得到充分利用,镇压层的沉降不会对海堤的防潮能力产生影响。

(3)爆炸挤淤置换法用于抛石促淤堤时,促淤堤的抛石得到了充分利用,但受到原有抛石宽度的影响,海堤堤身断面较大;由于促淤堤抛石的存在,无法进行堤头埋药爆破,只能利用高潮位时在海水中爆炸形成水垫产生向下的作用力结合侧爆达到置换淤泥的目的。这种方式容易导致挤淤不彻底形成“包心堤”,致使海堤堤顶的工后沉降无法得到有效控制。因此,该方法在运用时需慎重考虑。

[1].中华人民共和国水利部.SL435—2008海堤工程设计规范 [S]..北京:中国水利水电出版社,2008.

[2].浙江省水利厅.浙江省海塘工程技术规定[R]..杭州:浙江省水利厅,1999.

[3].吴蕾,吴挺松.浙江省玉环县西沙门围垦工程初步设计报告[R]..杭州:浙江省水利水电勘测设计院,2008.