软土地基城市防洪堤技术方案研究及实施

□范南春（中国水利水电第五工程局有限公司）

软土地基城市防洪堤技术方案研究及实施

□范南春（中国水利水电第五工程局有限公司）

四川省绵阳市城区涪江防洪堤工程，河滩采砂现象严重，形成较厚的软土地基，且修建工期较短。文章通过对软土地基处理方案的比较研究，选择了放缓堤坡+土工合成材料的技术处理方案对软土地基进行处理，较好地解决了在较短工期下软土地基城市防洪堤的修建难题，在类似地质条件、修建工期较短的城市防洪堤可供借鉴。该防洪堤经过近6a的运行，情况良好。

防洪堤；软土地基；处理方案；比较研究；实施

0 引言

随着城市的发展，改变了河流一侧为城市的历史，使河流变成城市中心河贯穿市区。但在即将开发的城区修建防洪堤，大多存在建筑垃圾较多、河滩采砂严重而形成软土地基的现象，同时面临着工期较短、建堤材料短缺的条件，这也是修建城市防洪堤经常遇到的问题。

1 基本情况

四川省绵阳市城区青义防洪堤位于绵阳市游仙区青义镇，长4381m，防洪标准100a一遇，河堤高度12～13m，堤坡1∶1.50，堤基宽度40～45m。该工程于2010年10月开工，要求一个枯水期内施工完成。在修建施工过程中发现桩号K3+186～K3+706段（长约520m）河滩采砂现象严重，场地内大多为采砂场开采砂后回填的弃料，形成大面积的软土地基。软土厚度4.50～13.40m，承载力特征值80kPa，压缩模量5MPa，地基承载力不满足设计要求，沉降变形大于要求限值，必须进行地基处理。

2 地质条件

2.1 地层结构

勘探深度范围内地层从上至下分为第四系全新统人工填土（Q4ml）和侏罗系上统七曲寺组（J3q）砂岩和泥岩，由上而下分述如下：

①素填土（Q4ml）：以灰黑色为主，分布于勘察区域全段，由采砂石后回填的漂石、卵石、粉土和淤泥等杂乱堆填而成，漂卵石含量55%～75%左石，粒径3～8cm为主，部分＞20cm，稍湿～饱和、松散。厚4.50～13.40m。根据现原位测试，N120=0.90～＞50击，变化大，均匀性差。

②基岩（J3q）：为侏罗系上统七曲寺组中风化浅灰、紫红色泥质粉砂岩、粉砂质泥岩，泥质、泥质粉砂状结构，中～厚层状构造，其顶面埋深4.50～13.40m。顶面坡度0.03%～8.82%，平均2.42%。RQD=28%～45%，平均34%。

2.2 地下水

场地地下水主要为第四系全新统素填土中孔隙性潜水，砂和卵石层为主要含水层。勘察期为枯水期，地下水位埋深1.40～2.72m。

3 方案设计

3.1 方案一：软土地基开挖换填方案

3.1.1 方案简述

根据地勘资料计算，本段软基需全部挖除换填砂砾石，方能满足堤基承载力要求。以原设计堤防高度和体型确定的地基宽度保持不变，两侧按地勘报告推荐的允许开挖坡度l∶1.50放坡开挖，开挖至基岩中风化层作堤基持力层，堤基埋置深度自现有地面起算4.50～13.40m。地基开挖后堤基宽度内按堤身填筑料标准换填，两侧以原槽土回填至原地面高程。

3.1.2 处理工作量

增加开挖268522m3，砂卵石填筑223938m3；增加征地10.17hm2；由于地下水位较高，需增加一定排水量。

3.2 方案二：振冲碎石桩+CFG桩复合地基方案

3.2.1 方案简述

综合振冲碎石桩和CFG桩的优缺点，采用振冲碎石桩+CFG桩的复合地基，利用碎石桩加强排水、CFG桩大幅提高地基承载力。振冲碎石桩桩身直径0.80m，CFG桩桩身直径0.40m，桩距2m，等边三角形交错布置，桩尖到达基岩中风化层，最大桩长约13.40m，最短桩长≥4m。在基础范围线外缘布置一排振冲碎石桩，与CFG桩间隔布置。振冲碎石桩体材料采用含泥量≤5%的碎石、卵石、矿渣等性能稳定的硬质材料，粒径40～150mm连续级配。CFG桩体材料采用C20水泥粉煤灰混凝土，塌落度3～5cm。桩顶和基础之间铺设一层30cm厚8～20mm级配料的褥垫层（碎石垫层）。

3.2.2 处理工作量

增加开挖25740m3，砂卵石填筑18018m3，碎石垫层7722m3，φ800振冲桩25888m，φ400CFG桩38833m。

3.3 方案三：放缓堤坡+土工合成材料方案

3.3.1 方案简述

采用土工格栅进行地基加固，堤身迎水侧边坡由1∶1.50调整为1∶2.50，背水侧边坡由1∶1.50调整为l∶20；同时将迎水面原钢筋混凝土面板改为复合土工膜+混凝土预制块柔性护面结构，以适应地基沉降变形；防冲墙基底采用抛填大卵石处理，同时防冲墙采用扩大基础。堤防基础铺设三层土工格栅（PP格栅80～50kN／m）。堤身迎水面设20cm厚砂砾石下垫层，再铺设一层400g／m2的复合土工膜，最后用15cm厚的六边形混凝土预制块护面。防冲墙基底采用分层抛填大卵石进行挤密，挤密要求达到机械无法挤密为止，且大卵石层厚度≥50cm，卵石粒径≥150mm；同时防冲墙采用宽2.80m、厚0.80m的放大基础。

3.3.2 处理工作量

增加征地约4.87hm2，增加砂砾石填筑约7.40万m3，土工格栅123552m。

4 方案比选

4.1 方案经济比较

根据以上各方案的设计，进行同精度比较，工程量及其主要技术经济指标见表1。

表1 三种方案主要技术经济指标比较表

4.2 方案选择

三种方案比较见表2。

表2 软土地基处理方案比较表

从工期、费用、施工难度及施工质量等方面进行综合比较，选用了方案三（放缓堤坡+土工格栅）进行软土地基处理。该方案既能满足稳定、沉降等要求，工程投资较省，又能缩短工期，满足堤坝填筑至设计标高的工期要求，同时不需要预先进行堤基处理。该方案的缺点是堤防工后沉降可能较大，可通过适当加大超高加以解决。

5 方案实施

该段防洪堤于2011年2月中旬开始施工，至2011年4月底堤身填筑施工完成（预留堤顶以后施工），历时2.50个月。施工时在堤基表土清理后，填筑—层砂砾石找平，在找平层上水平铺放一层土工格栅，铺完后填筑一层砂卵石层（铺料厚度与堤身铺料相同，80cm），再铺放一层土工格栅，两端包折，三层筋材在端部连接起来。堤体填筑时根据计算出的沉降量超填，堤顶结构经过一个汛期在堤体沉降基本完成后再施工，同时堤后30m范围内场地应尽快分层回填完成。防冲墙基础采用分层抛填的大卵石挤密后，振动碾碾压3～5遍至不再下沉为止；防冲墙顶部压重体按15%的横坡填筑，外侧与原地面平。另外施工时还采取了以下措施：①堤防施工分段长度由原15m调整为10m；②为减小地基不均匀沉降，堤基采用工地上的筛余料（大卵石）进行换填，换填深度2m；③软土地基段上下游相邻堤坡坡比采用渐变的方式连接。

6 结论

在城区修建防洪堤，对河道采砂比较严重、建筑垃圾较多而形成软土地基的情况，采用放缓堤坡+土工合成材料（混凝土预制块柔性护面）的方案，经施工检验，不但节约了工期，还节省了投资，能够保证防洪堤的安全运行。四川省绵阳市城区防洪堤经过近6a的运行考验，目前该段防洪堤运行安全、良好，没有出现明显的沉降和裂缝，取得了较好的效果，证明该方案用于处理防洪堤的软土地基是合适的，值得其他类似工程借鉴。

U417.8

B

1673-8853（2017）09-0058-02

范南春（1969.12-），男，高级工程师，研究方向：水利水电施工。

2017-6-5

编辑：赵 鑫