ＸＩＮＮ０ＮＧＣＵＮ ２０１ １年第７期 瓯江下游西溪感潮型河段边坡坍塌成因分析及加固设计 直一［—ｈ ， （温州寸『：搽利电力勘测设计院，浙江瀑州 ２ ｎ㈨１ ％摘要：根据工程实例从地质、地貌、地下水、荷载及桩基处理效果等多角度出发分析瓯江下 惑潮 穰 冀乒置妨 ’ 坍塌成因，并结合每次坍塌后进行的临时简易加固处理方案足该范围内水泥搅拌桩在超７ｆ）％高分水牟软上中处 后 边坡稳定 霉 嚣．． 的改善效果，确定坍塌段堤防采用？８００ １Ｔ￣Ｉｎ混凝土灌注桩基础加固设计方案 经加固后运行多年且经历多；炙强降雨及高潮位 响，堤防运行安全，说明加固方案是成功的。 关键词：感潮型坍塌堤防加固 一。ｌＩ 、基本情况 经初步卸荷后开挖面相对稳定，但８月２９日上午原裂缝后 １．工程概｝兄 西溪发源于永嘉县和青 县交界的正益尖至峰，集雨 面积ｌ６６．０５ ｋｍ ，河长３２．５ ｋｍ，是浙江省八大水系一瓯 江的下游４大支流之 。西溪在桥下镇两溪大桥以上为ｊｌＪ 溪性河流，坡陡流急，洪水陡涨陡落，河道槽蓄能力弱， 西溪大桥至瓯江口段河流为感潮型河道，受下游瓯江洪潮 顶托倒灌影响，潮水自河Ｕ经山脚上溯至西溪大桥附近。 坍塌段位于感潮型河段，位属软土区，淤泥层厚。 原设汁该段西溪河道底高程约为一２．０ ｍ，堤防顶高程 为６．２（）～６．３０ ｍ；基础按地质勘察成果推荐采用水泥搅拌桩 处 ２００９年３～５月完成两岸堤防搅拌桩基础施工；２００９ 年８月底，在某河段约３０ ｍ范围堤防基坑开挖施工时产生 边坡坍塌，经多次现场勘察及地质补勘，发现该段地质极 差，需要对堤防基础进行加ｌ刮处理。 ２．原堤防没汁方案 原堤防设计标准断面见图ｌ。基础采用？６００ １１１１１３水泥 搅拌桩基础处理，湿法施工，水泥掺量为加 湿土质量的 １５％；处理宽度为９．６～１ ２．０ ｍ，桩基处理桩底高程一１２．０ ｍ，桩径为（）．６ ｍ，桩 距为１．５ ｍ，梅花型布置。 Ｊ 。 — ， 图１原堤防标准断面图 二、边坡坍塌及临时简易处理情况 工程段于２（）０９年３月开始水泥搅拌桩施工，２００９年５ 月底结束。 １．第一次坍塌过程及简易处理情况 ２００９年８月２１日进行挡墙底板的土方开挖，于８月 ２２ 上午６时左右，在基坑后侧现状地面发 明显坍塌现 象，距基坑５－９ ｍ外产生裂缝，其裂缝顺堤线向长度约 ｍ，最大处缝宽１．Ｏｍ左右 经现场踏勘，此次坍塌发生在 高程（）．８５ｍ以上部分（ 挡墙底板设汁开挖高程以上），高 程０．８５ ｍ的挡墙底板基础开挖面有轻微的隆起现象。 ８月２８日，对坍塌外 进行卸荷，即对基坑后侧高程 ６．０～７．０ ｍ左右的的土体进行开挖至４．Ｏｍ。 ２．第二次坍塌过程及简易处理情况 ｌ 侧约２ｍ外再次出现坍塌，且坍塌范围加大，并造成挡墙 誊 。０ 底板开挖基而降起０．７ｍ左右，上游相连已建挡墙底板出现 向外江侧位移约０．３ｍ、抬高０．ｏ１Ｉｌｌ，但挡墙外侧镇 平台 － 一 ０ 连梁底部的松木桩经观测无沉降、位移 象（底板隆起部 位距离松木桩约３．Ｏｍ左右）。 ９月２日，经观测稳定后对基坑后侧滑动土体进行开 溪 挖，同时对滑动体下较差的＿ｔ体进行抛石置换，暨截断滑 弧通道又对后侧边坡起镇压作用。抛石范尉距底板内边约 １．５ｍ，抛石宽２．５ｍ，置换厚度约２．Ｏｍ．采川边开挖、边 抛百置换工艺，施工过程中出 抛石体下沉并略 外移， 开挖面局部出现淤泥上涌现象。经观测抛石体外移０．４ｍ芹 右，抛石面Ｆ沉１．Ｏｍ左右，底板隆起向镇压平台粱接近， 底板隆起部位距离松木桩３．ｆＪｍ左右。为保障基坑及后期永 久性边坡稳定， Ｆ ９月１４日上午完成抛石体内｛ｌＪ！ｌｊ增设一密 排混凝士板桩（桩长５．５ｍ）施工防护。 ３．第三次坍．＝Ｉ５ｊ过程及简易处理情况 ９月１４日ｌ１点在挡墙底板范 进行滑动淤泥开挖（局 部试挖），中午发生板桩轴线产生水平位移（约０．５ ｉＴＩ），抛 石体ｒｕＪ外侧移动，且再次出现塌陷，最大塌陷约１．０ １ＴＩ，并 在原塌方外嘲４ Ｉｌｌ出现ｌ条新的纵Ｉ口，Ｊ裂缝，坍塌范 再次 加大，故停止施工。 ４．初步处理结论 事实表明，上述施工期 临时的卸荷、抛石镇压及板 桩防护等加崮及控制方法均不可行，经讨论建议在坍塌段 地质补勘的基础上进行坍塌成 分析并提出』Ｊ【ｌ同设计方案。 三、塌方成因分析 １．补勘地质分析 ｌｌ１地下水条件 区域内地下水丰富，以孔隙潜水为主，地下水位埋深 小于高程２．０ｍ，局部存在微承压水，但分布范倒不大。丘 陵及山地为火成？岩碎屑岩类及岩浆岩类，较致密，透水 性差，多 极弱透水岩层，Ｅ要为裂隙水及 些破 带ｔ｝ ｛Ｊ内泉水， 大气降水补给，｝ｒ】】Ｊ低处河道擗泄 ｉ．２地层 本次勘察将地层划分为５个工程地质层和１个夹层， 自上而下为：杂填士、粉质黏士、淤泥、黏土、黏土及黏 土混碎石。 主要边坡稳定控制层为第２～１层，该 具体描述乃： 淤泥，深灰色，饱和，流塑状，絮状结构，高压缩性，该 层厚度变化大，土质均匀，场地内均有分布，为静水或缓 慢水流环境生态化学作＿｝｝ｊ而成，具有高含水率、高孑Ｌ隙比、 高灵敏度、高压缩性、低抗剪强度等特性，土工程性质极 差，是受荷后的主要压缩层，为河道边坡主要稳定验算 ２０１ １年第７期 层 ， 该层在钻探过程中发现，Ｚ５（为第５号勘探孔， 下同）中３．５０～６．１０ ｍ段（高程一２．２～０．４ ｍ），无法取样， 土样呈稀泥，淤泥含量高，ｚ５—０１土样含水率为８７．０％， ｚ５—０２土样含水率为８６．９％，Ｚ５—０３土样含水率为７０．９％。 ＸＩＮＮ０ＮＧＣＵＮ 体有一定程度的振动，筹鬈霪 ４对稳定不利。・。ｍ．车辆过往对土 貔 ５ ２．理论分析结果雅 。 经瑞典圆弧法计算分析，此段坍塌为软弱夹层浅层滑 １．３本次地质补勘与前期地质成果比较 木次勘察与前期勘察各土层的参数比较，具体女【Ｊ卜 土名 含水率／％ Ｒ Ｂ 直剪固快 直剪快剪 ／ｌ ａ ／ＭＰａ Ｃ／（ｋＰａ１ ４｝／。Ｇ（ｋＰａ） 。 四、加固设计方案 １．设计标准 根据ＧＢ５０２８６—９８《堤防工程设汁规范》，并参照ｃＪ １粉质黏土 ２—１淤泥质粉质黏土２—２淤泥 ３—１黏土 ３０ ５ ４１．１ ５６ ８ ３５ ６ １７０ ５．３ 】５ ２５ ２４ １６ ８（） ３ ２ ９ ８ ２（） ９ ５ ｌ（】．５ ６０ １．８ １０ ０ ｌ４．４ １（） ３ １１０ ４．２ ２５ ｌ５【１ ｌｌ 】４ 《城市防洪工程设计规范》，本工程段堤防为４级，稳 ３－２砂质粉土 ４黏性土混碎石 ２７．７ ｌ３（） ７．１ ２１ ５ ２６．５ ｌ０ １４（） ２０｛） 表２补勘基础设计参数建议值一览表 土名 含水率／％ 直剪固怏 直剪快剪 Ｏ（ｋｅａ） 。 ，ｋＰａ ／ＭＰａ ０ｔｋＰ舒 ２．加固方案设计 根据现状地质实际情况、施工现场情况和控制投资要 求，采用灌注桩加固设计方案。 ２．１加固方案措施 ２．１．１塌方内侧布置西８００ ｍｍ钻孔灌注桩，连续｛｛ｆ柑 布置，桩长１５ ｍ，问距１．０ ｉＴｉ，顶没连梁，作密排抗滑桩 处理； １－１杂填土 ｌ一２粉质黏土 ２一ｌ淤泥 Ｊ淤泥夹细砂 ３－１黏土 ４—１黏土 ５黏性土混碎石 ３１．２ 注１ ４５．１ ３６．３ ３３．５ ｌ５０ ４．（）（） １９．６】７．２ ２２．４ ７．８ ５０ １．９６ ４．０ １５．（）４．】 ２．５ 】２０ ５．４６ １５．０ ２３．７ １４．１ １８．３ ｌｌ（） ４．８０ ７．７ １９．２ ｌ２．（） ７．２ １８０ ５．８７ １９．２ ２１．２ １９．６ ２０．６ ２．１．２塌方外侧挡墙基础加强，桩径西８００ ｍｌ１］，设２ 注：①除发现含水率超７０％的夹层外，其它淤泥层含 排，间距２．４ ｍ，桩长ｌ５．０ ｍ； 水率为５６．３％；②表中的设计参数为整个区域的建议值。 ２．１．３在抗滑桩与挡墙ｌ５～２０ ｍ范围内布置２道 比较分析结果：前期勘察方法以静力探触为主，钻孔取样 ＴＧＤＧ１１０土工格栅，增加局部整体性与抗滑、承载力； 少且孑Ｌ距大，未发现含水率过大的软弱夹层；而补勘方法 ２．１．４现状边坡范围内全部回填矿渣，先回填墙后范 为钻探，地质代表点针对性强且土样数量较多，能充分反 围，起挡土棱体效果。加固后堤防标准断面见图２。 映边坡坍塌段实际地质参数。从表Ｉ～２中可知，其边坡稳 图２加固后防洪堤标准断面图 定取决于淤泥层，补勘土层指标要差。 ２．以施工期堤防塌方成因分析 结合地质补勘资料分析，该段边坡坍塌主要由地质原 Ｌ大］引发，主要存在含水率为７Ｏ％～８７％的软弱夹层，若坍塌 段不科学加固可能对后侧县级交通要道和前侧堤防的运行 安全造成隐患。 ２．１水的作用影响 此段地处山前，地下水位抬高，且山体的覆盖层厚度 大，渗水性强，地下水位向河道侧排泄时，流经淤泥层， 致使该层长期受水浸泡，固结度低。在塌方段后侧约５ ｍ 处有一处泉水，水流量较大，水位较深。且施工开挖后， 在挡墙边坡槽处发现多处有冒水现象。 ２．２搅拌桩处理效果影响 钻探过程中发现，Ｚ５中高程一２．２～０．４０ ｍ段，无法取样， ２．２加固方案相关计算成果 土样呈稀泥，淤泥含量高，Ｚ５—０１土样含水率为８７．０％， Ｚ５—０２土样含水率为８６．９％，Ｚ５—０３土样含水率为７０．９％。 体稳定满足规范要求…（见表４）。 经搅拌桩桩身取样分析结果，含水率较大段桩基指标 按相关补勘孔Ｚ５资料可知：按ＪＧＪ ９４—２００８《建筑垃 差，无法达到原设汁２８ ｄ取芯强度≥０．８ ＭＰａ的指标，故 基技术规 ［２１汁算可得 ８００Ｃ２０钢筋混凝土灌注桩小 水泥搅拌桩加固对于该段高边坡稳定的软基处理效果不佳。 设计承载力为５９ ｋＮ；竖向设计承载力为５００ ｋＮ；均能满 ２．３地质地貌影响 足堤防抗滑、抗倾覆及承载力要求。 此段地处河道转弯处左岸（凹岸），河水对河道凹岸以 表４加固前后整体稳定计算成果表 结合现状 选用地质断面 正常运片｛条件 冲刷作用为主。该处地层由潮水淤积与河道冲积、冲刷作 用综合而成，淤泥具含水率高、固结时问短等特点。 工程施工期有大潮水渗入土体使其含水率增大，退潮 时产生动水压力，对土体稳定不利。且施工中后侧约３．０ ｍ 测量断面 边坡内侧（未加固） 边坡内侧（加崮后） 经边坡内侧第１道密排灌注抗滑桩加固防护后，减少 了堤防后侧荷载压力和滑动力，控制了滑弧深度，有利于 防洪堤整体稳定。加固后边坡经瑞典圆弧法计算，堤防整 非常运Ｊ｝］条件 ｚ５ ＺＳ 汁算值 规范允许最小值 汁算值规范允许最小值 （）６５ ｌ ０５ １ ０８ ｌ ０５ 防洪堤（未 Ｕ ） Ｚ５ ０ ９２ ｌ＿ｌ５ （）４６ ｌ（）５ ｌ－Ｉ 外有堆土，其最大高程在７．０ Ｉｌｌ以上，易诱发边坡坍塌。 ２．４外动力作用影响 注：本次计算未考虑原来的水泥搅拌桩处理影响，作 此段在桥下镇主要交通公路旁，交通流量及车行荷载 安全储备预留。 ｆ下转第 防洪堤（加固后） Ｚ５ １ ３１ ＪＪｌ５ ｌ ０６
