躉船建設(shè)工程淤泥質(zhì)岸坡開挖存在問題和處理措施淺析

（作者單位：安徽省淮河河道管理局 233000 中水淮河規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限公司 230601）

淤泥和淤泥質(zhì)土是軟弱土的主要類型，這類土是抗剪強(qiáng)度較低、壓縮性較高、滲透性較小、天然含水率較大的飽和粘性土。其中淤泥質(zhì)土指天然含水率大于液限、天然孔隙比在1.0～1.5 之間的粘性土，主要分布在我國東南沿海地區(qū)和內(nèi)陸的大江、大河、大湖沿岸及周邊。由于這種土壓縮性較高、強(qiáng)度低，在外力振動(dòng)或擾動(dòng)下其結(jié)構(gòu)極易損壞，因此成坡性較差，極易坍塌，在邊坡開挖和防護(hù)中應(yīng)給予足夠的重視。

一、工程概況

淮河流域水環(huán)境監(jiān)測中心躉船建設(shè)工程位于蚌埠吳家渡水文站200m 保護(hù)范圍上游淮河右岸，占用岸線長80m，工程處百年一遇設(shè)計(jì)洪水位22.48m，20 年一遇設(shè)計(jì)洪水位21.71m，98%保證率的水位10.82m，常水位13.00m。

主要建設(shè)內(nèi)容：①躉船建設(shè)工程：設(shè)計(jì)新建一艘長40m、寬10m、型深2m 的鋼質(zhì)躉船，配備設(shè)施齊全，滿足公務(wù)船舶安全停靠、休整和補(bǔ)給需要；②港池建設(shè)工程：通過對現(xiàn)有港池局部疏浚和岸坡防護(hù)，滿足躉船靠泊和規(guī)范管理需要，具體措施為對港池作局部疏深和疏長處理，增設(shè)上3 下2錨鏈固定，建設(shè)成標(biāo)準(zhǔn)躉船錨地。開挖港池底高程8.9m，邊坡1∶3，順岸長60m，躉船錨泊于開挖港池內(nèi)，不突出現(xiàn)有河岸線，滿足管理要求。水域底邊線與碼頭前沿線呈30°夾角連接主航道。港池岸坡防護(hù)范圍為順岸178m，其中港池60m，上下游連接段118m。港池岸坡防護(hù)對現(xiàn)狀岸坡適當(dāng)削坡，設(shè)計(jì)坡比1∶2.5，常水位以上岸坡作混凝土預(yù)制塊護(hù)坡，常水位以下岸坡作膜袋混凝土防護(hù)。

二、工程地質(zhì)

工程位置地貌形態(tài)屬單一的淮河中下游河漫灘地單元。地勢總體較平坦開闊，灘地總寬約130m，分兩級(jí)，河邊一級(jí)寬約100m，地面高程15.0～16.0m，近堤腳一級(jí)為防浪平臺(tái)，寬30m，地面高程18.0～19.0m，場地后方為蚌埠城市圈堤，堤頂高程約25.7～26.0m，堤頂寬度約12.8m。本段河槽呈U型，上口槽寬約400m，深泓高程0.0m 左右，偏右岸，水下岸坡坡比左岸1∶13，右岸1∶5，均較緩。

為進(jìn)一步摸清地層情況，在工程位置處進(jìn)行了地質(zhì)勘察，根據(jù)勘探孔揭露，工程區(qū)地層自上而下分為4 個(gè)層次。分述如下：

①層中～重粉質(zhì)壤土（Qal4）：灰黃色，軟塑，稍濕～濕。上部夾較多輕粉質(zhì)壤土或砂壤土。具中等偏高壓縮性。層厚2.20～3.20m，層底高程12.28～14.65m。

②層砂壤土（Qal4）：灰黃色，稍密，局部松散，飽和。局部夾薄層中粉質(zhì)壤土。屬中等壓縮性土。該層層厚1.60～4.00m，層底高程8.75～13.05m。

③層淤泥質(zhì)重粉質(zhì)壤土（Qal4）：夾較多砂壤土，局部為互層狀。青灰色，軟塑，很濕，含少量腐殖質(zhì)。屬高壓縮性土。層厚6.20～7.90m，層底高程1.35～5.15m。

④層砂壤土（Qal4）：青灰色，稍密，飽和。夾薄層青灰色粉質(zhì)壤土。屬中等壓縮性土。該層未揭穿，最大揭露厚度2.95m，揭露最低層底高程-0.05m。

勘察期間淮河水位高程在12.50m 左右，測得鉆孔地下水位埋深為2.50～3.75m，高程為10.01～13.15m。

其中③層淤泥質(zhì)重粉質(zhì)壤土為軟土層，快剪標(biāo)準(zhǔn)值粘聚力c=9.6kPa，內(nèi)摩角φ=6.0，均較低，穩(wěn)定性差。根據(jù)地質(zhì)剖面圖，灘唇處③層頂高程從上游到下游由8.88m →9.10m →8.75m 基本穩(wěn)定，變化不大；③層頂高程由灘唇向后方逐漸抬高，坡比約1∶11。

三、岸坡防護(hù)工程設(shè)計(jì)和施工情況

1.岸坡防護(hù)工程設(shè)計(jì)情況

設(shè)計(jì)港池開挖底高程8.9m，邊坡1∶3，灘唇平均后退約40m，港池前沿與水利整治該段河道岸線一致，港池設(shè)計(jì)順岸長60m，躉船錨泊于港池內(nèi)，不突出現(xiàn)有河岸線，滿足管理要求。水域底邊線與碼頭前沿線呈30°夾角連接主航道。

高程14.00m 以上岸坡作混凝土預(yù)制塊護(hù)坡，以下岸坡作膜袋混凝土防護(hù)?；炷令A(yù)制塊護(hù)岸結(jié)構(gòu)型式：面層為0.12m 厚C20 混凝土預(yù)制塊干砌，下設(shè)0.1m 瓜子片墊層排水，墊層下鋪設(shè)土工布反濾保護(hù)土基層。水下采用模袋混凝土護(hù)岸，不需填筑圍堰和施工排水，模袋混凝土充填厚度斜坡面0.2m，底部5.0m 寬，平臺(tái)厚度0.25m。

③層淤泥質(zhì)重粉質(zhì)壤土基本臨界港池底開挖面，邊坡主要位于①中～重粉質(zhì)壤土和②層砂壤土層內(nèi)。

2.邊坡開挖前期施工情況

為節(jié)省工程投資，減小圍堰支護(hù)費(fèi)用，港池岸坡開挖采用灘唇預(yù)留圍堰干法施工，受現(xiàn)場地形影響，港池施工定位較設(shè)計(jì)被迫下移20m，施工開挖后反映③層頂高程較原勘察抬高較多，14.0m 高程即出現(xiàn)淤泥層，繼續(xù)開挖發(fā)現(xiàn)基坑有明水滲出，采用抽水泵抽排降水，繼續(xù)開挖，發(fā)現(xiàn)揭露土層發(fā)黑，濕度很大，夾雜有機(jī)質(zhì)。挖掘機(jī)附近邊坡出現(xiàn)塌坡，為合理降低上部載荷，將挖掘機(jī)更換為長臂挖掘機(jī)作業(yè)，同時(shí)增大坡比，由1∶3 增大至1∶4，繼續(xù)向下開挖發(fā)現(xiàn)邊坡仍不成形，塌坡嚴(yán)重?？紤]到邊坡開挖后需做模袋混凝土防護(hù)，模袋混凝土對邊坡平整性要求較高，同時(shí)結(jié)合現(xiàn)場開挖淤泥質(zhì)土邊坡結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，難以成形，采取粘土換填淤泥質(zhì)土處理，繼續(xù)干法開挖施工，當(dāng)挖至10.0m 高程時(shí)換填坡面出現(xiàn)開裂，下挫滑動(dòng)，灘唇預(yù)留圍堰也出現(xiàn)滑坡，中段還出現(xiàn)翻沙鼓水，被迫停工。

3.淤泥質(zhì)土邊坡處理方法比選

目前國內(nèi)對淤泥質(zhì)土處理的方法有換填法、上部降荷分層開挖、排水固結(jié)、石灰處理等，前期施工處理中已采用上部降荷分層開挖和換填法，但邊坡開挖至10.0m 時(shí)無法繼續(xù)施工。排水固結(jié)法施工時(shí)間較長，通常與石灰處理相結(jié)合，但該工程工期較緊；其次石灰處理后，土的粘性大幅降低，土層承載力增加較明顯，但對成坡性改良不大，因此不適合該工程的處理。為進(jìn)一步有針對性地提出處理方案，依據(jù)《水利水電工程邊坡設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL386－2007）中有關(guān)岸坡穩(wěn)定計(jì)算的規(guī)定，選用河海大學(xué)工程力學(xué)研究所研制的《土石壩穩(wěn)定分析系統(tǒng)（HHslope v 1.3）》堤防滲流場計(jì)算程序，對岸坡選取多種工況進(jìn)行分析計(jì)算。

表1 岸坡抗滑穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果表

計(jì)算工況：

①非常運(yùn)用條件Ⅰ：未置換土，施工期無水；

②正常運(yùn)用條件；未置換土，設(shè)計(jì)低水位10.82m；

③正常運(yùn)用條件：未置換土，常水位13.00m；

④非常運(yùn)用條件Ⅰ：置換土后，施工期，無水；

⑤正常運(yùn)用條件：置換土后，設(shè)計(jì)低水位10.82m；

⑥正常運(yùn)用條件：置換土后，低水位12.00m；

⑦正常運(yùn)用條件：置換土后，常水位13.00m；

⑧正常運(yùn)用條件：置換土后，陡降期，降前水位13.50m，降后水位12.50m；

⑨正常運(yùn)用條件：自然邊坡1∶5，設(shè)計(jì)低水位10.82m；

⑩正常運(yùn)用條件：工程原位置處，常水位13.00m。

按照《水利水電工程邊坡設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL386－2007）中第3.2.2 條的規(guī)定確定邊坡級(jí)別為3 級(jí)，查表3.4.2 相應(yīng)抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)：非常運(yùn)用條件Ⅰ為1.15～1.10，具體計(jì)算結(jié)果如表1。

計(jì)算結(jié)果表明，置換土以前施工期無水時(shí)邊坡抗滑安全系數(shù)0.79，置換土以后抗滑安全系數(shù)增大到0.87；當(dāng)有水施工時(shí)，水位13.00m 邊坡抗滑安全系數(shù)1.10，置換土以后抗滑安全系數(shù)增大到1.21，邊坡屬于穩(wěn)定值，因此將施工方案由干法施工改為水下開挖，放水前將現(xiàn)有坡面按設(shè)計(jì)要求整理到位，圍堰開小口充水，防止對坡面造成沖刷。

四、結(jié)束語

按照上述方案實(shí)施后，淮河流域水環(huán)境監(jiān)測中心躉船建設(shè)工程淤泥質(zhì)岸坡開挖得以順利完成，為后續(xù)項(xiàng)目開展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。淤泥質(zhì)軟土因?yàn)樽陨硖匦?，在工程建設(shè)時(shí)會(huì)帶來極大的危害，如果處理的方法不恰當(dāng)，很可能對工程造成影響，輕則延誤工期，重則發(fā)生嚴(yán)重質(zhì)量事故。本文以具體實(shí)例說明淤泥質(zhì)岸坡開挖的處理措施，為同類項(xiàng)目的實(shí)施提供一定參考■