橫琴新區(qū)深井片區(qū)1#排洪渠拋石層下深厚軟基的處理

朱光源

(廣東省水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，廣東 廣州 510635)

橫琴新區(qū)深井片區(qū)1#排洪渠拋石層下深厚軟基的處理

朱光源

(廣東省水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，廣東 廣州 510635)

珠海橫琴新區(qū)深井片區(qū)防洪工程1#排洪渠位于環(huán)島西路南段西側(cè)。由于先期施工營(yíng)地及交通設(shè)施建設(shè)，渠道的建設(shè)場(chǎng)地在深厚的淤泥層上拋填了一層厚約5m的拋石層，與原有淤泥層一起成為“雙層地基”。對(duì)于排洪渠建基面與雙層地基交界面較近的情況，由于上覆拋石層及建設(shè)場(chǎng)地限制的影響，渠道地基處理會(huì)產(chǎn)生一些問(wèn)題。對(duì)此，以該排洪渠軟基處理為實(shí)例，介紹上覆拋石層的軟基處理方法，供此種類(lèi)型的雙層地基處理借鑒。

雙層地基；軟基；拋石層；地基處理

橫琴新區(qū)深井片區(qū)防洪工程的1#排洪渠所在場(chǎng)地上覆拋石層，渠道建基面由淺入深，直至需要將拋石層挖除到達(dá)軟基面。除此以外，排洪渠還受到周邊建筑物的限制，如渠道緊鄰主干道和瀝青拌和站，均無(wú)法進(jìn)行放坡開(kāi)挖，因此渠道雖然不長(zhǎng)，但是要求在狹窄場(chǎng)地處理上覆拋石層的軟基，需要在安全和投資控制之間找到合理的平衡點(diǎn)。

1 工程概況

珠海橫琴新區(qū)深井片區(qū)防洪工程位于橫琴島大橫琴山西南側(cè)，西臨磨刀門(mén)水道。防洪工程建設(shè)內(nèi)容包括3條排洪渠，5條截洪溝，工程示意圖見(jiàn)圖1。深井片區(qū)1#排洪渠總長(zhǎng)1323.83m。以環(huán)島西路3#涵洞和2#涵洞為界分為3段，分別為1-1#排洪渠，長(zhǎng)789.31m；1-2#排洪渠，長(zhǎng)233.84m；1-3#排洪渠，長(zhǎng)300.68m。

圖1 深井片區(qū)防洪工程布置圖

2 排洪渠不良地質(zhì)概況

排洪渠沿線(xiàn)原始地貌為海漫灘地貌，經(jīng)人工回填、塊石堆填成魚(yú)塘、臨時(shí)施工便道、施工場(chǎng)地或施工臨時(shí)住房等，地勢(shì)總體較平坦，地面高程一般-0.1m～5.0m。排洪渠不良地質(zhì)段地質(zhì)縱斷面見(jiàn)圖2。1-1#排洪渠場(chǎng)地基巖出露，地質(zhì)條件較好，圖中未示。

圖2 1-2#及1-3#排洪渠場(chǎng)地狹窄段地質(zhì)縱斷面

由圖2可知，1-2#及1-3#排洪渠場(chǎng)地存在深厚軟弱淤泥、淤泥質(zhì)土層，厚度較大，一般大于25m。淤泥層上覆約5m厚的拋石層，淤泥呈流塑狀，埋深較大的呈軟塑狀。標(biāo)貫擊數(shù)一般小于1?，F(xiàn)場(chǎng)十字板剪切試驗(yàn)得到土的抗剪強(qiáng)度Cu平均值為10.40kPa，靈敏度平均值為1.70。

根據(jù)排洪渠的設(shè)計(jì)底高程，排洪渠的建基面大部分位于拋石層底面以下，實(shí)施時(shí)需將上部拋石挖完，地基淤泥層出露，場(chǎng)地地質(zhì)條件極差，需要進(jìn)行地基處理。

3 排洪渠上覆拋石層軟基處理措施

3.1 狹窄場(chǎng)地的上覆拋石層軟基處理措施

場(chǎng)地比狹窄的排洪渠渠段為1-2#排洪渠的PAⅡ0+126～PAⅡ0+233，以及1-3#排洪渠的PAⅢ0+000～PAⅢ0+050。其中1-2#排洪渠的PAⅡ0+126～PAⅡ0+233渠道凈寬5m，渠道凈深5.1m～5.3m，渠底高程-1.6m～-1.4m。左岸為環(huán)島西路，右岸為瀝青拌和站，渠道建設(shè)空間狹窄。1-3#排洪渠的PAⅢ0+000～PAⅢ0+050渠段為環(huán)島西路箱涵出口段，靠近環(huán)島西路。兩渠段旁邊均有環(huán)島西路。環(huán)島西路為橫琴新區(qū)深井片區(qū)的主干道，實(shí)施排洪渠時(shí)應(yīng)作為重點(diǎn)保護(hù)對(duì)象。1-2#排洪渠的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境見(jiàn)圖3。

對(duì)此段制定方案時(shí)主要考慮三個(gè)方面因素：（1）對(duì)橫琴新區(qū)主干道環(huán)島西路的保護(hù)，以及不侵?jǐn)_瀝青拌和站；（2）保證渠道斷面的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定；（3）工程造價(jià)合理。

對(duì)1-2#排洪渠的PAⅡ0+126～PAⅡ0+233地基處理進(jìn)行方案比選。

方案一：采用直徑1m的連排灌注樁做垂直支護(hù)，設(shè)置2道對(duì)撐梁。并采取永臨結(jié)合的方式，在排樁前掛混凝土板作為渠道岸墻，渠底施打旋噴樁加固以抗淤泥隆起。連排旋噴樁上部加設(shè)樁帽，樁帽的頂部采用埋石混凝土擋墻加高渠頂高程至設(shè)計(jì)高程。方案一的設(shè)計(jì)斷面見(jiàn)圖4。

圖3 排洪渠的場(chǎng)地環(huán)境

圖4 場(chǎng)地狹窄渠段方案一排洪渠設(shè)計(jì)斷面

該結(jié)構(gòu)可同時(shí)滿(mǎn)足不占地及處理上覆拋石層的要求，渠道結(jié)構(gòu)結(jié)合地基處理，利用垂直支護(hù)結(jié)構(gòu)做渠道岸墻。結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定主要是控制渠底的抗隆起，且需驗(yàn)算垂直支護(hù)樁的強(qiáng)度。該方案可操作性強(qiáng)，但是工程投資偏大，地基處理延米造價(jià)見(jiàn)表1。

表1 方案一地基處理延米造價(jià)

方案二：將上覆拋石層挖除約2m，以減小拋石層厚度，開(kāi)挖平整后的拋石面，高程1.5m作為打樁平臺(tái)，施打旋噴樁加固地基。旋噴樁以格構(gòu)狀布置，格構(gòu)尺寸為4m×5m以及3m×5m。渠道上部結(jié)構(gòu)采用較能適應(yīng)地基變形的格賓石籠[1]。方案二的地基處理及渠道結(jié)構(gòu)斷面見(jiàn)圖5，渠道地基處理延米造價(jià)見(jiàn)表2。

表2 方案二地基處理延米造價(jià)

考慮到方案一工程造價(jià)偏高，對(duì)該段方案進(jìn)行優(yōu)化。對(duì)該渠段場(chǎng)地以一定間隔分散試挖，結(jié)果表明該上覆拋石層中無(wú)大孤石，拋石體含泥較多。因此希望嘗試用旋噴樁打穿拋石層。該設(shè)計(jì)斷面需驗(yàn)算渠道邊坡的抗滑穩(wěn)定安全。經(jīng)驗(yàn)算，按圖5所示結(jié)構(gòu)可滿(mǎn)足穩(wěn)定要求，邊樁樁長(zhǎng)7.5m，中間樁樁長(zhǎng)6.5m。永久工況下的圓弧抗滑穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖6，圖中圓弧滑動(dòng)穩(wěn)定系數(shù)1.37，方案二的布置滿(mǎn)足抗滑穩(wěn)定要求。采用方案二對(duì)方案一進(jìn)行優(yōu)化，工程投資可減少38%，經(jīng)濟(jì)效益明顯，因此對(duì)該渠段按方案二進(jìn)行優(yōu)化。

圖5 場(chǎng)地狹窄渠段方案二排洪渠設(shè)計(jì)斷面

圖6 方案二排洪渠邊坡抗滑穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果簡(jiǎn)圖

3.2 無(wú)保護(hù)對(duì)象場(chǎng)地的上覆拋石層軟基處理措施

1-3#排洪渠PAⅢ0+050～PAⅢ0+175渠段渠道凈寬19.5m，渠道凈深5.3m，渠底高程-1.6m，渠道左岸離主干道環(huán)島西路較遠(yuǎn)，可不考慮對(duì)道路的保護(hù)問(wèn)題。因此，除了根據(jù)試挖結(jié)果采用格構(gòu)式旋噴樁參加方案比選以外，還可采用強(qiáng)夯置換處理上覆拋石層。對(duì)于該渠段，強(qiáng)夯置換方案有以下優(yōu)勢(shì)：（1）周邊沒(méi)有需要保護(hù)的重要建筑物，強(qiáng)夯對(duì)周?chē)h(huán)境的不良影響可免于考慮；（2）對(duì)地下環(huán)境的影響較?。唬?）工程投資較小；（4）強(qiáng)夯置換適用于高飽和度的粉土與軟塑～流塑的黏性土地基上對(duì)變形要求不嚴(yán)格的工程[2]。

強(qiáng)夯置換區(qū)首先將渠身范圍內(nèi)的上覆拋石層挖除約2m厚，至1.50m標(biāo)高起夯，強(qiáng)夯置換能量4000kJ，分兩遍進(jìn)行點(diǎn)夯，兩遍點(diǎn)夯共同成梅花形布置，夯點(diǎn)間距5.0m，每遍每個(gè)夯點(diǎn)不少于20擊。強(qiáng)夯置換后進(jìn)行普夯，普夯能量1500kJ，每個(gè)夯點(diǎn)2擊，相鄰夯印搭接1/4倍夯錘直徑。強(qiáng)夯置換的設(shè)計(jì)斷面見(jiàn)圖7。經(jīng)強(qiáng)夯置換后，夯坑位置拋石層底標(biāo)高不高于-8.0m，夯坑之間的位置拋石層底標(biāo)高不高于-4.5m。

圖7 1-3#排洪渠PAⅢ0+050～PAⅢ0+175渠段強(qiáng)夯設(shè)計(jì)斷面

強(qiáng)夯后開(kāi)挖至渠道建基面，采用格賓石籠擋墻結(jié)構(gòu)，以較好地適應(yīng)地基變形。對(duì)圖7的結(jié)構(gòu)復(fù)核穩(wěn)定系數(shù)，計(jì)算結(jié)果表明該斷面抗滑穩(wěn)定滿(mǎn)足要求。

與采用高壓旋噴樁相比，采用強(qiáng)夯置換可節(jié)約工程投資47%，達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理，安全可靠。

4 結(jié)語(yǔ)

排洪渠雖然地基要求相對(duì)較低，但是在深厚軟基多數(shù)會(huì)選擇打樁。上覆拋石層的軟基處理中，拋石層對(duì)打樁設(shè)備及樁型的限制較大。若有條件應(yīng)優(yōu)先采用放坡開(kāi)挖，挖開(kāi)拋石層后施打攪拌樁或CFG樁等較經(jīng)濟(jì)的樁型，甚或采用強(qiáng)夯置換等處理措施以節(jié)約投資及對(duì)地下環(huán)境實(shí)行保護(hù)。沒(méi)有條件放坡開(kāi)挖，則需考慮在拋石層中打樁。拋石層中石塊含量較高時(shí)，應(yīng)采用可穿過(guò)拋石層的灌注樁，否則需提前造孔才能打樁；拋石層中石塊含量較低時(shí)，可采用旋噴樁。本工程排洪渠軟基處理受上覆拋石層影響和場(chǎng)地限制，根據(jù)建設(shè)條件采用不同的處理措施，達(dá)到了安全與經(jīng)濟(jì)的平衡。橫琴新區(qū)深井片區(qū)1#排洪渠目前正進(jìn)入施工階段，施工期及完建后應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，以檢驗(yàn)設(shè)計(jì)方案的安全效果。

[1]生態(tài)格網(wǎng)結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（CECS353：2013）[S]北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2013．

[2]建筑地基處理技術(shù)規(guī)范（JGJ79—2012）[S].中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，2012.

[3]建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程（JGJ120-2012）[S].中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，2012.

[4]尚洪軍.上覆拋石基床的軟土地基承載特性分析[J].天津建設(shè)科技，2013，(4)：48-50.

Soft Foundation Treatment with Overlying Riprap of Shenjing Flood Control Project 1# Floodway in Hengqin, Zhuhan

ZHU Guang-yuan
(Guangdong Hydropower Planning &Design Institute, Guangzhou 510635, China)

The Shenjing Flood Control Project 1# floodway is located in the southern section of the Huandaoxi Road,Hengqin New District, Zhuhai. Based on the existing construction camp and the transport infrastructure, about 5-metre thick riprap was filled on the channel construction site in deep silt layer, thus a “double base” took shape together with the original silt layer. Where floodway building base is near the soft foundation, foundations treatment problems arise with the restrictions of overlying riprap and surrounding environment. With the floodway soft foundation treatment as an example, this paper introduces the overlying riprap layer of soft foundation treatment method, and offers reference for similar type of 2-layer foundation treatment.

double base; soft foundations; riprap; foundation treatment

TU470.3

A

1672-2841（2016）02-0017-04

2016-05-16

朱光源，男，工程師，主要從事水利工程設(shè)計(jì)工作。