葉必偉 羅雪文

（石泉縣水利局 陜西 石泉 725200）

陜西漢江綜合整治包括漢江漢中平川段防洪工程、安康東壩防洪工程、白河縣城防洪工程以及中小河流治理、病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固、水土保持等項(xiàng)目，規(guī)劃涉及我省漢江干流勉縣武侯祠到白河出陜口，長(zhǎng)約470km以及37條重要支流入?yún)R口河段，包括漢中、安康兩市14個(gè)縣、區(qū)。漢江石泉縣城長(zhǎng)安壩及春潮廣場(chǎng)防洪工程被列入其中，是典型縣級(jí)部門(mén)主管修建的重點(diǎn)水利工程，并且是以堤防工程為主的防洪工程。近年來(lái)，隨著國(guó)家對(duì)這種工程投入的加大，工程項(xiàng)目越來(lái)越多，工程施工管理中遇到的各種難題也逐漸顯露，特別是基礎(chǔ)方面的難題頻頻出現(xiàn)。水利工程基礎(chǔ)的處理方案直接決定工程總體方案和基礎(chǔ)開(kāi)挖的深度、寬度以及堤身的高度、尺寸等要素，這些要素正是節(jié)約國(guó)家資金，減少施工難度，加快施工進(jìn)度的關(guān)鍵所在。基礎(chǔ)問(wèn)題頻繁地出現(xiàn)，重要性便越突出，選取合理的基礎(chǔ)處理方案成為了一個(gè)重要的課題。

1 工程概況

1.1 基本情況

漢江石泉縣城長(zhǎng)安壩及春潮廣場(chǎng)防洪工程緊接石泉縣縣城下游，防護(hù)范圍為漢江南岸長(zhǎng)安壩和漢江北岸春潮廣場(chǎng)，總防護(hù)面積56hm2，防護(hù)人口1.9萬(wàn)人。本工程于2012年12月13日由陜西省發(fā)展和改革委員會(huì)以陜發(fā)改-農(nóng)經(jīng)〔2012〕1880號(hào)《關(guān)于漢江石泉縣城長(zhǎng)安壩及春潮廣場(chǎng)防洪工程初步設(shè)計(jì)的批復(fù)》予以批復(fù)立項(xiàng)，工程批復(fù)總投資6324萬(wàn)元，計(jì)劃工期16個(gè)月。項(xiàng)目主要建設(shè)內(nèi)容為：新修河堤總長(zhǎng)度2124 m。

1.2 堤防結(jié)構(gòu)

漢江石泉縣城長(zhǎng)安壩及春潮廣場(chǎng)防洪工程中漢江南岸長(zhǎng)安壩防護(hù)區(qū)1654 m（上游段628 m，下游段1026 m）的設(shè)計(jì)方案采用了分級(jí)、分臺(tái)的處理方法。采用了臨水面坡度為1∶0.5的加筋土擋土墻的結(jié)構(gòu)形式，加筋土擋土墻的臨河側(cè)增加了一道坡度1∶2的護(hù)坡砼網(wǎng)格砌石結(jié)構(gòu)，用于保護(hù)加筋土擋土墻基礎(chǔ)。加筋土擋土墻墻高11 m～19.5 m不等，堤防頂部高程為381.2 m，堤防頂擬修建寬度為25 m的濱江道路，內(nèi)側(cè)為城市住宅區(qū)，在高程372.2 m護(hù)坡頂部修建親水平臺(tái)，寬度為6 m，臨河側(cè)為坡面1∶2砼網(wǎng)格砌石結(jié)構(gòu)，下部為漿砌石基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。典型斷面形式如圖1。

2 地基處理矛盾焦點(diǎn)

2.1 設(shè)計(jì)方案關(guān)于地基承載力的要求

加筋土擋土墻基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土基礎(chǔ)，下部為素混凝土擴(kuò)大基礎(chǔ)，用于減少對(duì)地基承載力的要求。根據(jù)擋土墻規(guī)范計(jì)算地基承載力，在不同高度情況下分別要達(dá)到250kPa、380kPa、450kPa才 能滿(mǎn)足要求。

2.2 矛盾焦點(diǎn)

在實(shí)際施工過(guò)程當(dāng)中發(fā)現(xiàn)，按照設(shè)計(jì)斷面開(kāi)挖，高程低于鋼筋混凝土基礎(chǔ)3 m時(shí)候仍然為坡積土壤層，然而結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求至河道砂礫層，此時(shí)素混凝土擴(kuò)大基礎(chǔ)已增加到最大高度3 m，加筋土擋土墻高度出現(xiàn)最大高度19.5 m，同時(shí)地基承載力要求為450kPa。然而，該層地質(zhì)為土壤層，厚度達(dá)到10 m～12 m，容許承載力小于150kPa，顯然地基容許承載力不滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。通過(guò)多次專(zhuān)家會(huì)議討論，一方面，設(shè)計(jì)方面要求對(duì)地基承載力的標(biāo)準(zhǔn)堅(jiān)決不變動(dòng)，必須按照設(shè)計(jì)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行，態(tài)度強(qiáng)硬；另一方面，現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況卻無(wú)法滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，兩方面矛盾突出。這時(shí)便需要選擇處理地基使其滿(mǎn)足承載力要求的合理方案。

圖1 堤防結(jié)構(gòu)典型斷面形式

圖2 實(shí)施方案比選

3 方案比選

3.1 方案列舉

3.1.1 強(qiáng)夯法

采用重錘250kN，落距15 m，對(duì)地基土體進(jìn)行加固，增加容許承載力。原理：利用重錘下落動(dòng)能產(chǎn)生的張壓波、剪切波、瑞利波使地基振動(dòng)壓密，即動(dòng)力固結(jié)法。該方法對(duì)砂性土壤壓密效果較好，對(duì)黃土可消除其濕陷性，使對(duì)飽和軟土和淤泥沒(méi)有明顯的效果。其他工程實(shí)例中顯示：最大錘重2000kN，落距25 m，加固深度可達(dá)40cm。

3.1.2 加筋法

把土工格柵鋪在軟土上，其長(zhǎng)度超出整體堤防堤腳長(zhǎng)度3 m。上面填筑堤壩厚度60cm～100cm時(shí)，把超出堤壩腳的土工格柵包裹填土并回鋪到填土上面，再在上面填筑堤壩。原理：利用土工網(wǎng)格兜提填土減少下沉量，即土工格柵起到了對(duì)地基加筋的作用，也就增加了地基的容許承載力。

3.1.3 樁基

混凝土樁基通過(guò)高強(qiáng)度鋼筋混凝土將堤防構(gòu)筑物的重量直接傳遞到地下巖層當(dāng)中，從而減小了對(duì)地基的容許承載力的要求。

3.1.4 振沖擠密法

將直徑小于5cm漢江砂礫料通過(guò)振沖器振沖填入地基，形成擠密樁，從而改變其地基力學(xué)特性，增加地基的容許承載力。

3.2 方案比選

結(jié)合漢江石泉縣城長(zhǎng)安壩及春潮廣場(chǎng)防洪工程中漢江南岸長(zhǎng)安壩防護(hù)區(qū)的地質(zhì)情況，將以上四種方案從以下方面進(jìn)行比對(duì)，合理選用。

強(qiáng)夯法，方案可以實(shí)現(xiàn)。單層加固深度最深40cm，需要開(kāi)挖現(xiàn)狀土壤，重新分層填筑砂礫料并強(qiáng)夯。預(yù)計(jì)處理后，地基容許承載力最大能提高到280kPa。該方法需要大面積開(kāi)挖。

加筋法，方案可基本實(shí)現(xiàn)。需要開(kāi)挖現(xiàn)狀土壤，重新分層填筑，填筑料選擇可多樣，鋪筑土工格柵后，采用10 t壓路機(jī)碾壓。預(yù)計(jì)處理后，地基容許承載力最大能提高到220kPa以上。該方法需要大面積開(kāi)挖。

深層攪拌法，方案與工程所處位置地質(zhì)情況不盡相同，實(shí)現(xiàn)難度大。該方法是將水泥漿或石灰漿由中心管?chē)姖{或葉片噴漿經(jīng)攪拌頭葉片攪拌成水泥土或者石灰土，形成混合材料構(gòu)成地基樁柱，從而達(dá)到增加地基承載力的效果。但深層攪拌法只能在砂壤土、粗砂中鉆進(jìn)，有卵礫石的砂層不能鉆進(jìn)。且目前的施工水平最大深度只能達(dá)到14 m。

振沖擠密法，方案可以實(shí)現(xiàn)。利用振沖器、起吊架及吊機(jī)，將砂卵石通過(guò)沖擊擠壓進(jìn)入地基。一方面構(gòu)成砂卵石樁柱，一方面擠壓現(xiàn)狀地基土壤，從而達(dá)到提高地基承載力的要求。

3.3 方案論述

僅僅采用單純的增加基礎(chǔ)混凝土的面積，擴(kuò)大地基受力面，而不處理地基，被迫達(dá)到較高的承載力指標(biāo)是不可行的。該工程所處漢江二級(jí)階地相對(duì)穩(wěn)定，對(duì)其大面積開(kāi)挖不必要。原因：①原土層較穩(wěn)定，如果采用全斷面開(kāi)挖，必定會(huì)增加工程造價(jià)并且會(huì)破壞原結(jié)構(gòu)層的穩(wěn)定；另外，大面積開(kāi)挖還必然導(dǎo)致大面積碾壓回填。按原施工方案，開(kāi)挖寬度達(dá)到20 m，下挖深度2 m～5 m，開(kāi)挖方量約為14萬(wàn)m3，僅開(kāi)挖回填一項(xiàng)需投資500余萬(wàn)元，同時(shí)河堤高度也有所增加，最困難的是設(shè)計(jì)要求地基承載力要分別達(dá)到250kPa、380kPa、450kPa，采用開(kāi)挖換填的方案無(wú)法滿(mǎn)足上述技術(shù)指標(biāo)?；A(chǔ)處理不利必然對(duì)堤防工程的推進(jìn)造成重大影響，甚至導(dǎo)致堤防工程無(wú)法進(jìn)行。②大面積開(kāi)挖對(duì)基礎(chǔ)原狀土進(jìn)行擾動(dòng)，反而會(huì)降低承載力。鑒于此情況，采用條形基礎(chǔ)砂卵石擠密樁進(jìn)行地基處理，提高復(fù)合承載力，按照地基處理技術(shù)規(guī)范，最高能達(dá)到280kPa。該方案的優(yōu)點(diǎn)是減小開(kāi)挖量，僅對(duì)條形基礎(chǔ)做地基平整，不需要大量開(kāi)挖，通過(guò)基礎(chǔ)補(bǔ)強(qiáng)的辦法，提高復(fù)合地基承載力，同時(shí)可以降低堤防高度。

4 方案實(shí)施

依據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50007-2011)，采用此方案施工不受高程限制，只要有施工平臺(tái)即可。

首先，加筋土擋墻混凝土擴(kuò)大基礎(chǔ)底寬為2 m～3.5 m。以此為參照，地基處理寬為6.5 m（外側(cè)2 m，內(nèi)側(cè)1 m），處理深度采用深入砂礫層0.3 m～0.5m，等邊三角形布設(shè)，樁距1m，排距0.87 m，孔距0.4 m，共8排；填料為漢江砂礫石，造孔直徑為0.4 m，最大利用原有土地基承載力，并有擠密原狀土，提高復(fù)合承載力，處理后地基承載力最高能達(dá)到280kPa。

同時(shí)，在加筋土擋墻混凝土擴(kuò)大基礎(chǔ)下部橫向增加鋼塑格柵，處理厚度為1.5 m。豎向受力傳遞分析變更為通過(guò)混凝土擴(kuò)大基礎(chǔ)第一次增加受力面積，通過(guò)鋼塑格柵第二次增加受力面積。兩次受力面積的增加，有效地減小對(duì)地基承載力要求。

這樣以來(lái)，一方面增大地基承載的能力，一方面減小對(duì)地基承載力的要求，就可以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)規(guī)范的要求。

另外，砂卵石擠密樁按定額造價(jià)約為120元每延米，本次砂卵石擠密樁施工隊(duì)報(bào)價(jià)大約45元每延米，該處理方案的工程總造價(jià)約為500萬(wàn)元以?xún)?nèi)，工期約為45天，采用三臺(tái)樁機(jī)連續(xù)作業(yè)，日進(jìn)程能達(dá)到30 m～50 m。

具體實(shí)施方案典型斷面見(jiàn)圖2。

5 結(jié)語(yǔ)

目前，該工程基礎(chǔ)工序已經(jīng)完工，工程正在緊鑼密鼓的進(jìn)行下一道工序。通過(guò)合理的方案的比選之后再實(shí)施，既有效的節(jié)約了工程投資，又減少了工程量，減少了工程的作業(yè)時(shí)間，有效地保證了工程的進(jìn)度。

[1]毛昶熙，等.堤防工程手冊(cè)[M]，北京：中國(guó)水利水電出版社，2009.

[2]堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50286-2013)[S].

[3]唐善祥，等.加筋土擋墻工程圖集[M].北京：人民交通出版社，1997.

[4]李廣誠(chéng)，等.堤防工程地質(zhì)勘察與評(píng)價(jià)[M].北京：水利水電出版社，2004