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软土堤基的处理方式探索

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工程实例分析

1工程概况

文中选用较深厚淤泥地基上填筑堤防的工程实例,实际设计过程中选用了多种处理措施组合。工程为沿海地区一段淤泥层较深厚的堤防工程,堤身高程约4.5m,采用斜坡式堤形,堤身结构为土石混合式,由于堤身较宽,且淤泥层深厚程度不一致,且背水侧堤坡有规划道路,故地基处理较为复杂,需根据地形地质条件,结合堤身特点及运用要求,采取灵活多样的地基处理形式。最终地基处理采用堤基铺设砂垫层施打塑料排水板,结合堤身外抗滑桩,并在堤脚采用抛石换填、反压平台的措施。

2地基设计资料

工程多年平均高潮位为0.8m,平均低潮位为-0.3m,设计潮水位为3.6m。临水侧滩地地面底高程约为-0.2m,背水侧规划道路顶高程为3.0m。地基主要地层特性如下:①淤泥质黏土层:主要由淤泥、淤泥质黏土组成,局部夹淤质粉细砂,流塑状,层厚2.3~5.3m,②淤泥层:由淤泥组成,深灰、黑灰色,质较纯,具腐臭味,局部含少量贝壳碎片或粉细砂,饱和,流塑-软塑状。广泛分布于场区范围内,厚度变化较大,局部地段夹有粉质黏土夹层。层厚5.0~20.4m,平均厚约13m,③粉质黏土、黏土层:土质一般较均匀,黏性好,局部含少量砂质,可塑状,层厚0.40~12.70m,平均4.33m。④粉细砂、中细砂:主要由粉细砂,中细砂等组成,砂质不均,含有较多泥质或淤质,稍密状。分布不连续,仅部分钻孔有揭露,层厚2.10~4.40m,平均3.25m。⑤中粗砂、砂卵砾层:主要由泥质砾砂和泥质中粗砂组成,成分不均匀,局部含淤质或卵石,饱和,稍密-中密状。层厚0.50~12.70m,厚度变化较大,平均4.00m。堤身底部及靠外侧淤泥层较厚,最大厚度约22m,规划公路侧淤泥层稍薄,平均厚度约10m。

3断面及地基处理设计

(1)断面设计思路

对于软土地基的堤防填筑,一般思路是采用分级镇压的办法,淤泥层较薄的,可以通过设置一级反压平台,淤泥层较深厚的,可以采取多级平台镇压。本工程淤泥层较深厚,且分布较广泛,故采用多级平台的斜坡式堤形。

(2)地基处理设计

根据本工程地基的特点,在淤泥层较深厚,且堤身断面较高的地方设置排水板,进行排水固结,排水板顶部铺设80cm厚的砂垫层,作为排水通道;规划道路考虑到使用要求,需考虑加载,且该处淤泥层较薄,10m左右,故采用水泥土搅拌桩作为复合地基,即可提高地基承载力,又有利于控制道路沉降及堤身滑动;临水侧堤脚采用抛石换填淤泥,进行护底,对稳定和沉降均有利。堤身及地基处理设计断面如图1。

4地基处理后堤身稳定及沉降分析

(1)堤身稳定分析

根据地基处理后的设计断面,选取最危险工况进行边坡稳定计算,即外海水位由设计潮水位降落至滩涂地面时,堤身仍为设计水位的工况,边坡稳定计算采用瑞典圆弧滑动法,根据选取的计算工况,采用有效应力法进行计算。根据计算,稳定系数为1.32,满足规范要求。通过滑弧面可以看出,滑动面穿过淤泥层1层和2层,最大滑弧深度约21m,属深层滑动。圆弧滑动面如图2所示。

(2)堤身沉降分析

根据《海堤工程设计规范》推荐的分层总和法采用地基各土层的e-p曲线计算堤基最终沉降量。本次计算分3级加载,每级加载时间为3个月,每级加载厚度1.5~1.7m。计算得堤身最终沉降最大为1.8m,竣工期沉降约为1.2m,工后沉降约为0.3m。根据《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》中规定,公路软土地基路堤在基准期内的残余沉降量不应超过0.5m。根据本工程采取的地基处理措施,工后沉降满足规范要求。沉降变形曲线如图3。

5施工后堤身运行状况

根据监测资料,填筑完成正常运行3个月后,堤身轴线位置日平均沉降在3mm以内,堤身地基处于稳定状态。

软土填筑建设环节需要注意的其他问题

软基上堤防滑坡、塌陷等事故屡见不鲜,事故的原因往往是多方面的,众多不起眼的不利因素同一时刻共同作用下也能够引起滑坡。因此,在软基上填筑时,除了进行必要的地基处理以外,从设计到施工以及运行管理等各个环节中都要引起足够的重视。勘察时,往往采用取以点代面的方法,容易忽略对一些特殊地形、地貌的勘探,因此,在勘探过程中,对于地质条件较差的地段和一些特殊地段,应加密钻孔,以便查明地质情况;设计时,除了规范上规定的计算工况外,还应考虑可能对堤身稳定造成影响的极端不利工况;在施工过程中,应注意施工工序,并及时理坡,以免超填土方积压形成不利荷载;施工过程中以及施工完毕后,应加强对堤防的管理,从源头上杜绝可能对堤防稳定产生不利影响的事件发生,并同时做好堤身的沉降观测,以便在事故发生前及时采取应对措施,避免事故的发生。

结论及建议

近年来,随着软基填筑事故的发生,人们越来越重视软基的处理措施,各地因地制宜发展了许多处理方法,综合应用水平和适应性也越来越强,地基处理是软基建设的一个重要领域,也是非常有挑战性的领域,随着施工方法和科技的发展,处理措施也随之越来越完善,为工程的可靠性和经济性提供重要的技术支持。(本文作者:鲁小兵、徐刚 单位:广东省水利电力勘测设计研究院、长江勘测规划设计研究院)

软土堤基的处理方式探索责任编辑:陈老师    阅读:人次
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