袋裝砂筑堤龍口合龍過程及沉降位移監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

歐陽研研　鄔家琪（上海港灣工程質(zhì)量檢測有限公司，上?！?01315）

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袋裝砂筑堤龍口合龍過程及沉降位移監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

歐陽研研鄔家琪
（上海港灣工程質(zhì)量檢測有限公司，上海201315）

摘要：結(jié)合樂清灣港區(qū)沿海堤壩工程概況，通過埋設(shè)原位觀測儀器，對龍口合龍施工實施動態(tài)跟蹤監(jiān)測，詳細(xì)分析了龍口合龍后位移沉降數(shù)據(jù)，指出施工加載48 h后，位移速率收斂明顯，滿足設(shè)計控制標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞：龍口合龍，位移，沉降速率，監(jiān)測數(shù)據(jù)

龍口合龍是以施工措施阻斷堤壩內(nèi)外水流交換通道，使堤壩形成一體從而在堤壩一側(cè)形成封閉區(qū)域，龍口的施工往往也是整個堤壩施工后期的重要關(guān)鍵點(diǎn)，龍口合龍施工時間較短，施工過程較快，對于超軟地基袋裝砂筑堤其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不能完全依靠理論計算，因為其假設(shè)條件與現(xiàn)場工程條件存在偏差。例如對于太沙基一維固結(jié)理論來說，其假設(shè)條件土是均質(zhì)、各向均性且完全飽和的，土層壓縮和水的滲流都是一維的，在滲透固結(jié)中滲透系數(shù)k和壓縮系數(shù)a都是常數(shù)。但在圍堤施工加載過程中土體已經(jīng)發(fā)生了變形，土的物理性指標(biāo)發(fā)生了變化。根據(jù)沉降位移監(jiān)測數(shù)據(jù)，更好的控制加載速率，保證龍口穩(wěn)定性及施工進(jìn)度，進(jìn)一步合理安排工期，同時驗證有關(guān)設(shè)計參數(shù)。

1　樂清灣港區(qū)沿海堤壩工程及2號龍口概況

本工程位于樂清灣中北部長尾山—鵝頭灣之間的海域，東部與玉環(huán)縣隔海相望。圍堤地基系軟弱淤泥，厚度為30 m～40 m，土體含水量高、孔隙比大、地基承載力低。該項目主要包括正堤和隔堤。隔堤分為1號隔堤和2號隔堤。1號隔堤、正堤樁號K1 +390～K3 +257以及2號隔堤圍成B圍區(qū)，面積為167.75萬m2，B圍區(qū)設(shè)一個龍口，稱2號龍口。2號龍口設(shè)計要求設(shè)置在正堤樁號K2 +125～K2 +375之間，龍口寬度為250 m，龍口底面高程0.00 m（國家85高程基準(zhǔn)，以下相同）。

2　龍口合龍施工及監(jiān)測控制

2.1龍口施工狀況

2號龍口起圍高程約- 5.5 m，底部結(jié)構(gòu)從下至上為兩層砂被、排水板、七層通長袋及通長袋裝砂棱體，形成時間為2011年8月份，合龍斷流時間定為2012年1月3日，考慮到合龍時沉降因素，底面高程控制在+1.00 m，底面寬度控制在230 m，兩側(cè)按1∶3放坡。龍口合龍施工采用通長棱體結(jié)構(gòu)形式，方法為立堵和平堵相結(jié)合，合龍施工時，待潮水退至人工可以進(jìn)入工作作業(yè)面，首先對擋水棱體進(jìn)行充砂，實現(xiàn)斷流施工。然后，按班組鋪設(shè)袋體和充砂施工，袋體長度以垂直堤軸線方向鋪設(shè)。袋體一層一層鋪設(shè)，棱體一層一層加高，龍口同步上升，龍口封堵高度必須大于第二天最高潮位，并且留有500 mm以上的富有量，考慮到充填損失及富裕系數(shù)，用砂量以1∶2.5備砂，通長袋以1∶2備料。

2.2監(jiān)測控制

龍口位于正堤樁號K2 + 125～K2 + 375之間，設(shè)計為兩個觀測斷面，包含完整觀測斷面和部分觀測斷面，具體編號為K2 +225（完整斷面）和K2 +325（部分?jǐn)嗝妫?。為了能科學(xué)準(zhǔn)確監(jiān)測龍口斷面穩(wěn)定性變化及進(jìn)一步指導(dǎo)施工，根據(jù)規(guī)范及設(shè)計要求在K2 + 225斷面內(nèi)外側(cè)布置深層水平位移2組，在K2 +325斷面外側(cè)（靠海一側(cè)）布置深層水平位移1組，埋設(shè)高程為+4.0 m～-36.0 m。沉降測點(diǎn)2個，布置在中軸線上，孔壓和分層各1個組，埋設(shè)高程為-7.0 m～-35.0 m。

3　監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

3.1表層沉降觀測

以合龍斷流至2013年1月23日為觀測周期，觀測數(shù)據(jù)見表1（引用月底統(tǒng)計數(shù)據(jù)）。

表1　龍口斷面沉降點(diǎn)觀測數(shù)據(jù)表

監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，K2 + 225和K2 + 325斷面總沉降量分別為2 341 mm和2 310 mm，兩個斷面沉降量相比差別不大，未發(fā)生明顯不均勻沉降。由圖1可以看出，土體在前期袋裝砂加載施工階段沉降較快，最大沉降速率為71.0 mm/d，主要是由于龍口合龍前下臥層為欠固結(jié)軟弱淤泥質(zhì)土，上部受到的壓力較小，固結(jié)緩慢，合龍后上部加載較快，壓力突然增大，土體在塑排板的作用下發(fā)生超固結(jié)，壓縮量增大，沉降明顯。加載停止恒載后，沉降速率明顯減小，地基穩(wěn)定性較好，基本滿足控制標(biāo)準(zhǔn)。

圖1　表層沉降速率變化趨勢圖

3.2深層水平位移觀測

深層土體水平位移觀測是觀測土層在填筑荷載作用下的側(cè)向變位情況（移動方向、速率及發(fā)展趨勢），判定圍堤是否穩(wěn)定。本龍口深層土體水平位移測點(diǎn)初始讀數(shù)日期分別為2012年1月7日和1月9日，選取外側(cè)兩測點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，觀測時間周期截止到2013年1月23日，具體數(shù)據(jù)見表2。由于測斜數(shù)據(jù)上下部分位移趨勢正負(fù)值（圍堤外側(cè)和內(nèi)側(cè)方向）明顯，故分開統(tǒng)計。

表2　龍口斷面深層土體位移觀測數(shù)據(jù)表

深層土體水平位移發(fā)展趨勢圖見圖2和圖3。

圖2　K2+225斷面外側(cè)深層土體水平位移隨時間變化曲線圖

圖3　K2+325斷面深層土體水平位移隨時間變化曲線圖

表2監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示K2 + 225測點(diǎn)向圍堤外側(cè)位移累計值為117.1 mm，深度位置為-13.0 m標(biāo)高，向圍堤內(nèi)側(cè)位移累計值為222.3 mm，深度位置為+3.0 m標(biāo)高；K2 +325測點(diǎn)向圍堤外側(cè)位移累計值為199.7 mm，深度位置為-13.0 m標(biāo)高，向圍堤內(nèi)側(cè)位移累計值為163.9 mm。土體位移較大速率均發(fā)生在各階段袋裝砂初始加載期間，K2 + 225測點(diǎn)較大位移速率為24.0 mm/d，17.0 mm/d，13.6 mm/d；K2 +325測點(diǎn)較大位移速率為16.1 mm/d，15.7 mm/d，14.0 mm/d，地基穩(wěn)定性良好。結(jié)合日報監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，一般在加載48 h后深層土體位移速率明顯收斂，位移速率在1.0 mm/d～2.0 mm/d且位移方向呈現(xiàn)反復(fù)式。分析原因是圍堤受到潮位影響，位移方向與潮漲潮落呈現(xiàn)對應(yīng)關(guān)系，即：

1）高潮汛時，龍口斷面以及整個圍堤位移方向朝向陸域一側(cè)位移。

2）低潮汛時，龍口斷面及整個圍堤位移方向朝向海域一側(cè)位移。因此施工時控制加載速率時還要考慮潮位對圍堤地基穩(wěn)定性的影響，尤其是天文大潮汛時期。

從發(fā)展曲線圖2和圖3可以看出，斷面位置兩個測點(diǎn)土體位移趨勢相吻合，基本在-6.0 m標(biāo)高以上土體位移方向為朝向陸域，-6.0 m標(biāo)高以下位移方向為朝向海側(cè)。分析原因是龍口合龍時外側(cè)拋石，一方面起到壓載作用，增加此斷面的穩(wěn)定性，另一方面在高潮汛時減弱潮水對斷面的沖刷，利于龍口保護(hù)施工。由于圍堤內(nèi)側(cè)沒有拋石鎮(zhèn)腳，外側(cè)拋石作用于砂棱體產(chǎn)生一定的拋石擠淤，進(jìn)而對龍口斷面產(chǎn)生一定的擠壓，后續(xù)監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示龍口斷面地基穩(wěn)定性良好。

4　結(jié)語

從樂清灣港區(qū)北部區(qū)域沿海堤壩工程來看，采用袋裝砂通長袋以立堵和平堵結(jié)合的方式進(jìn)行龍口合龍施工快捷又安全，施工質(zhì)量得以控制。但是由于土的性質(zhì)極其復(fù)雜，尤其是對于樂清灣地區(qū)這種超細(xì)顆粒淤泥質(zhì)土，力學(xué)性質(zhì)較差，僅僅依靠設(shè)計理論是不夠的，應(yīng)該與現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)緊密結(jié)合，監(jiān)測數(shù)據(jù)是保障施工過程中龍口安全與否的重要依據(jù)，兩者應(yīng)相互校驗進(jìn)一步指導(dǎo)后續(xù)施工。

從表層沉降及深層水平位移監(jiān)測數(shù)據(jù)來看，龍口合龍初階段數(shù)據(jù)變化較大，但地基基本穩(wěn)定，監(jiān)測顯示一般在加載48 h后，位移速率收斂明顯，滿足設(shè)計控制標(biāo)準(zhǔn)，故在不影響工期的前提下應(yīng)進(jìn)行薄層輪加，保證施工安全可控。

參考文獻(xiàn)：

［1］中交上海航道勘察設(shè)計研究院有限公司.樂清灣港區(qū)北部區(qū)域沿海堤壩工程《施工圖設(shè)計說明及施工技術(shù)要求》［Z］.2010.

［2］上海港灣工程質(zhì)量檢測有限公司.樂清灣港區(qū)北部區(qū)域沿海堤壩工程監(jiān)測報告［R］.2013.

［3］龔曉楠.地基處理手冊［M］.第3版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008.

Analysis on pocketed-sand embankment dike closure process and subsidence displacement monitoring data

Ouyang Yanyan Wu Jiaqi
（Shanghai Harbor Engineering Quality Detection Co.，Ltd，Shanghai 201315，China）

Abstract：Combining with Leqingwan coast dam engineering conditions，through embedding original-position detecting instrument，the paper carries out dynamic following monitoring for dick closure construction process，specifically analyzes displacement subsidence value after the dike closure，finally points out that：after loading 48 h，the displacement speed convergence is obvious，which meets designed controlling standards.

Key words：dike closure，displacement，subsidence speed，monitoring data

中圖分類號：TU745

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-6825（2016）06-0101-02

收稿日期：2015-12-11

作者簡介：歐陽研研（1987-），男，助理工程師；鄔家琪（1988-），男，助理工程師