趸船建设工程淤泥质岸坡开挖存在问题和处理措施浅析

（作者单位：安徽省淮河河道管理局 233000 中水淮河规划设计研究有限公司 230601）

淤泥和淤泥质土是软弱土的主要类型，这类土是抗剪强度较低、压缩性较高、渗透性较小、天然含水率较大的饱和粘性土。其中淤泥质土指天然含水率大于液限、天然孔隙比在1.0～1.5 之间的粘性土，主要分布在我国东南沿海地区和内陆的大江、大河、大湖沿岸及周边。由于这种土压缩性较高、强度低，在外力振动或扰动下其结构极易损坏，因此成坡性较差，极易坍塌，在边坡开挖和防护中应给予足够的重视。

一、工程概况

淮河流域水环境监测中心趸船建设工程位于蚌埠吴家渡水文站200m 保护范围上游淮河右岸，占用岸线长80m，工程处百年一遇设计洪水位22.48m，20 年一遇设计洪水位21.71m，98%保证率的水位10.82m，常水位13.00m。

主要建设内容：①趸船建设工程：设计新建一艘长40m、宽10m、型深2m 的钢质趸船，配备设施齐全，满足公务船舶安全停靠、休整和补给需要；②港池建设工程：通过对现有港池局部疏浚和岸坡防护，满足趸船靠泊和规范管理需要，具体措施为对港池作局部疏深和疏长处理，增设上3 下2锚链固定，建设成标准趸船锚地。开挖港池底高程8.9m，边坡1∶3，顺岸长60m，趸船锚泊于开挖港池内，不突出现有河岸线，满足管理要求。水域底边线与码头前沿线呈30°夹角连接主航道。港池岸坡防护范围为顺岸178m，其中港池60m，上下游连接段118m。港池岸坡防护对现状岸坡适当削坡，设计坡比1∶2.5，常水位以上岸坡作混凝土预制块护坡，常水位以下岸坡作膜袋混凝土防护。

二、工程地质

工程位置地貌形态属单一的淮河中下游河漫滩地单元。地势总体较平坦开阔，滩地总宽约130m，分两级，河边一级宽约100m，地面高程15.0～16.0m，近堤脚一级为防浪平台，宽30m，地面高程18.0～19.0m，场地后方为蚌埠城市圈堤，堤顶高程约25.7～26.0m，堤顶宽度约12.8m。本段河槽呈U型，上口槽宽约400m，深泓高程0.0m 左右，偏右岸，水下岸坡坡比左岸1∶13，右岸1∶5，均较缓。

为进一步摸清地层情况，在工程位置处进行了地质勘察，根据勘探孔揭露，工程区地层自上而下分为4 个层次。分述如下：

①层中～重粉质壤土（Qal4）：灰黄色，软塑，稍湿～湿。上部夹较多轻粉质壤土或砂壤土。具中等偏高压缩性。层厚2.20～3.20m，层底高程12.28～14.65m。

②层砂壤土（Qal4）：灰黄色，稍密，局部松散，饱和。局部夹薄层中粉质壤土。属中等压缩性土。该层层厚1.60～4.00m，层底高程8.75～13.05m。

③层淤泥质重粉质壤土（Qal4）：夹较多砂壤土，局部为互层状。青灰色，软塑，很湿，含少量腐殖质。属高压缩性土。层厚6.20～7.90m，层底高程1.35～5.15m。

④层砂壤土（Qal4）：青灰色，稍密，饱和。夹薄层青灰色粉质壤土。属中等压缩性土。该层未揭穿，最大揭露厚度2.95m，揭露最低层底高程-0.05m。

勘察期间淮河水位高程在12.50m 左右，测得钻孔地下水位埋深为2.50～3.75m，高程为10.01～13.15m。

其中③层淤泥质重粉质壤土为软土层，快剪标准值粘聚力c=9.6kPa，内摩角φ=6.0，均较低，稳定性差。根据地质剖面图，滩唇处③层顶高程从上游到下游由8.88m →9.10m →8.75m 基本稳定，变化不大；③层顶高程由滩唇向后方逐渐抬高，坡比约1∶11。

三、岸坡防护工程设计和施工情况

1.岸坡防护工程设计情况

设计港池开挖底高程8.9m，边坡1∶3，滩唇平均后退约40m，港池前沿与水利整治该段河道岸线一致，港池设计顺岸长60m，趸船锚泊于港池内，不突出现有河岸线，满足管理要求。水域底边线与码头前沿线呈30°夹角连接主航道。

高程14.00m 以上岸坡作混凝土预制块护坡，以下岸坡作膜袋混凝土防护。混凝土预制块护岸结构型式：面层为0.12m 厚C20 混凝土预制块干砌，下设0.1m 瓜子片垫层排水，垫层下铺设土工布反滤保护土基层。水下采用模袋混凝土护岸，不需填筑围堰和施工排水，模袋混凝土充填厚度斜坡面0.2m，底部5.0m 宽，平台厚度0.25m。

③层淤泥质重粉质壤土基本临界港池底开挖面，边坡主要位于①中～重粉质壤土和②层砂壤土层内。

2.边坡开挖前期施工情况

为节省工程投资，减小围堰支护费用，港池岸坡开挖采用滩唇预留围堰干法施工，受现场地形影响，港池施工定位较设计被迫下移20m，施工开挖后反映③层顶高程较原勘察抬高较多，14.0m 高程即出现淤泥层，继续开挖发现基坑有明水渗出，采用抽水泵抽排降水，继续开挖，发现揭露土层发黑，湿度很大，夹杂有机质。挖掘机附近边坡出现塌坡，为合理降低上部载荷，将挖掘机更换为长臂挖掘机作业，同时增大坡比，由1∶3 增大至1∶4，继续向下开挖发现边坡仍不成形，塌坡严重。考虑到边坡开挖后需做模袋混凝土防护，模袋混凝土对边坡平整性要求较高，同时结合现场开挖淤泥质土边坡结构不稳定，难以成形，采取粘土换填淤泥质土处理，继续干法开挖施工，当挖至10.0m 高程时换填坡面出现开裂，下挫滑动，滩唇预留围堰也出现滑坡，中段还出现翻沙鼓水，被迫停工。

3.淤泥质土边坡处理方法比选

目前国内对淤泥质土处理的方法有换填法、上部降荷分层开挖、排水固结、石灰处理等，前期施工处理中已采用上部降荷分层开挖和换填法，但边坡开挖至10.0m 时无法继续施工。排水固结法施工时间较长，通常与石灰处理相结合，但该工程工期较紧；其次石灰处理后，土的粘性大幅降低，土层承载力增加较明显，但对成坡性改良不大，因此不适合该工程的处理。为进一步有针对性地提出处理方案，依据《水利水电工程边坡设计规范》（SL386－2007）中有关岸坡稳定计算的规定，选用河海大学工程力学研究所研制的《土石坝稳定分析系统（HHslope v 1.3）》堤防渗流场计算程序，对岸坡选取多种工况进行分析计算。

表1 岸坡抗滑稳定计算结果表

计算工况：

①非常运用条件Ⅰ：未置换土，施工期无水；

②正常运用条件；未置换土，设计低水位10.82m；

③正常运用条件：未置换土，常水位13.00m；

④非常运用条件Ⅰ：置换土后，施工期，无水；

⑤正常运用条件：置换土后，设计低水位10.82m；

⑥正常运用条件：置换土后，低水位12.00m；

⑦正常运用条件：置换土后，常水位13.00m；

⑧正常运用条件：置换土后，陡降期，降前水位13.50m，降后水位12.50m；

⑨正常运用条件：自然边坡1∶5，设计低水位10.82m；

⑩正常运用条件：工程原位置处，常水位13.00m。

按照《水利水电工程边坡设计规范》（SL386－2007）中第3.2.2 条的规定确定边坡级别为3 级，查表3.4.2 相应抗滑稳定安全系数标准：非常运用条件Ⅰ为1.15～1.10，具体计算结果如表1。

计算结果表明，置换土以前施工期无水时边坡抗滑安全系数0.79，置换土以后抗滑安全系数增大到0.87；当有水施工时，水位13.00m 边坡抗滑安全系数1.10，置换土以后抗滑安全系数增大到1.21，边坡属于稳定值，因此将施工方案由干法施工改为水下开挖，放水前将现有坡面按设计要求整理到位，围堰开小口充水，防止对坡面造成冲刷。

四、结束语

按照上述方案实施后，淮河流域水环境监测中心趸船建设工程淤泥质岸坡开挖得以顺利完成，为后续项目开展打下了坚实的基础。淤泥质软土因为自身特性，在工程建设时会带来极大的危害，如果处理的方法不恰当，很可能对工程造成影响，轻则延误工期，重则发生严重质量事故。本文以具体实例说明淤泥质岸坡开挖的处理措施，为同类项目的实施提供一定参考■