劉 奕

(四川南充水利電力建筑勘察設(shè)計(jì)研究院,四川南充,637000)

1 工程概況

嘉陵江南充河段順慶城區(qū)第三期防洪護(hù)岸堤工程,是從桓子河西景橋至南充巿第二人民醫(yī)院外側(cè),堤長(zhǎng) 1404.6m,堤線沿嘉陵江Ⅰ級(jí)階地、明家河左緣(岸)布置。防洪標(biāo)準(zhǔn)為 50年一遇洪水(設(shè)計(jì)洪水位 274.96m),防洪堤頂高程 274.396m～274.928m,結(jié)構(gòu)型式為仰斜式。高程 267.20m以下為一級(jí)護(hù)岸,邊坡 m=1∶1.50;高程271.015m～270.904m以上為二級(jí)護(hù)岸,邊坡 m=1∶1.25;高程 268.0m～267.20m之間由12.30m～14.80m平臺(tái)(馬道)連接,局部砂卵礫石堆填,現(xiàn)澆混凝土梁格,預(yù)制混凝土塊護(hù)面。260m～259.0m與 266.20m～267.00m高程分別設(shè)有一級(jí)、二級(jí)防沖齒墻,270.015m～270.904m高程以上為(m=1∶0.30)重力式漿砌條石擋墻。該堤岸工程前與桓子河經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)堤段、后與二十標(biāo)段相銜接,組成嘉陵江南充順慶桓子河段防洪堤上段。

2 堤基工程地質(zhì)條件

南充順慶城區(qū)桓子河防洪護(hù)岸堤(三期),位于嘉陵江右岸Ⅰ級(jí)階地后緣的明家河左岸邊緣與斜坡地帶。明家河左岸一帶,地面高程為271.00m～273.50m,相對(duì)高差 1.50m～2.50m,北、東高,南西低;階地邊緣斜坡、臺(tái)地的地面高程一般為 262.50m～270.00m,相對(duì)高差 6.00m～10.50m,邊坡坡度角為 10°～ 25°。

該段自上而下由粉土、粉質(zhì)粘土、粉細(xì)砂、粉質(zhì)粘土、粉砂質(zhì)泥巖組成。

粉土:厚度變化大,一般厚 4.0m～5.00m,呈稍松——稍密狀,標(biāo)貫 N63.5=2.5～8.0擊,層底界面高程為 261.50m～268.00m;

粉質(zhì)粘土:厚度變化大,一般厚 1.60m～3.80m,為軟塑狀,局部為可塑,標(biāo)貫 N63.5=2.5～5.5擊,層底界面高程為 261.50m～263.50m;

粉細(xì)砂:厚度變化大,一般厚 1.0m～4.80m,褐灰色,飽水,呈稍密狀,土性不均,局部含泥重,夾 0.05m～0.15m厚的粉土或粉質(zhì)粘土薄層,標(biāo)貫 N63.5=2.5～3.7擊,層底界面高程為 258.00m～263.50m;

粉質(zhì)粘土:厚度 1.0m～2.70m,厚度變化大,分布不穩(wěn)定,時(shí)斷時(shí)續(xù),軟塑狀,土性不均勻,近底部 0.1m～0.35m段內(nèi)含 30%～50%的卵石,層底界面高程為 257.50m～257.00m;

粉砂質(zhì)泥巖:紫紅色,性軟,表層 0.50m為全風(fēng)化,強(qiáng)風(fēng)化深度為 2.50m～3.0m。

該工程區(qū)水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單,地下水主要為第四紀(jì)松散層中的孔隙性潛水,主要儲(chǔ)藏于粉土層和粉細(xì)砂層中。穩(wěn)定水位高程為 262.95m～267.10m。由于工程區(qū)地處明家河左岸,距河水邊 0～5.0m,地下水位與明家河河水位(施工期)262.00m～262.50m很接近,水位差也小,層中富水性好,水量豐富,補(bǔ)給來(lái)源為大氣降水、城巿生產(chǎn)生活用水、河水及側(cè)向地下水,最后排入明家河。地下水補(bǔ)給、排泄均受河水位影響,在枯水期間河水位較低,地下水位高,地下水補(bǔ)給河水;在洪水期間,河水位升高,地下水位低,河水補(bǔ)給地下水。施工期河水位高程 261.23m。

3 一級(jí)防沖齒墻施工中存在的問(wèn)題

本段防洪護(hù)岸堤由于地勢(shì)所致,堤基開(kāi)挖分二個(gè)單元進(jìn)行:第一單元 8+518.4m～8+667.30m(含齒槽),L=148.90m;第二單元 8+667.30m～8+830.0m(含齒槽),L=162.70m。8+657.0m～8+731.0m段(主要)屬于第二單元。

按照施工組織設(shè)計(jì),先進(jìn)行二單元馬道高程以下護(hù)岸削坡開(kāi)挖至 261.50m高程,并利用部分開(kāi)挖棄土筑成齒墻開(kāi)挖圍堰。施工進(jìn)展順利后進(jìn)入下一施工作業(yè)——齒槽地基開(kāi)挖。

齒墻地基開(kāi)挖前,即 2002年5月6日發(fā)生的20年一遇區(qū)間洪水退水后,在開(kāi)(未)挖邊坡段(即樁號(hào) 8+518.4m～8+585.8m、8+657.0m～8+731.0m、8+736m～8+806.5m段)、267.20m高程馬道軸線附近,距施工期正常河水位(高程261.23m)19.0m～24.70m、16.0m～18.50m與16.0m～19.00m處,出現(xiàn)了較大范圍的滑塌裂隙,使開(kāi)挖(自然)斜坡產(chǎn)生了嚴(yán)重的滑塌變形。

施工開(kāi)挖揭示,組成一級(jí)斜坡地基的主要為粉質(zhì)粘土層(呈軟塑 ～極軟塑狀)和飽水粉砂層(灰褐色、褐色、飽水,松——稍密狀,土質(zhì)不均一,夾粉土及粉質(zhì)粘土透鏡體與山螺、紫紅色粉砂質(zhì)泥巖碎屑)。8+657m～8+830m段 262.50m高程以下分布的粉砂層,具有隨地下水滲出而流動(dòng)的特性。河水的陡漲聚落,促使粉砂層內(nèi)水滲流加劇,致使上述段滑塌變形。

防沖齒墻地基開(kāi)挖,從 8+830m開(kāi)始,按10m為一個(gè)單元,內(nèi)坡按設(shè)計(jì)邊坡、外坡按 1∶1.0開(kāi)挖,設(shè)計(jì)齒墻底高程 259.00m。當(dāng)開(kāi)挖施工至8+668m～8+657m段時(shí),分布在 263.50m高程以下的粉砂層,隨地下水滲出而流動(dòng)加劇;齒槽地基分布的飽水粉砂,也隨地下水涌出而發(fā)生嚴(yán)重管涌(涌、流入坑內(nèi)砂 0.5m3/h～1.0m3/h),且左壁上部滑塌變形加劇,最終將基坑淤塞。施工中開(kāi)挖成槽十分困難。

為確?；骈_(kāi)挖成形和防沖齒墻的可靠施工,2002年5月12日,業(yè)主、監(jiān)理、設(shè)代、現(xiàn)場(chǎng)研究決定混凝土墻以內(nèi),高程 259m～267.0m處作清除換填處理。即在齒墻內(nèi) 3.00m、269.0m～263.0m高程內(nèi)坡按 1∶2.0放坡;263.0m～267.0m高程按 1∶1.0放坡,再分層填筑砂卵礫石。高程 262.0m以下護(hù)坡由回填形成。

當(dāng)再次進(jìn)行此段齒墻基坑的清挖時(shí)發(fā)現(xiàn),經(jīng)過(guò)換填處理后,流砂、管涌依然存在,回填的砂卵石中的砂,都隨地下水流帶出,回填體坍塌,防沖齒墻施工無(wú)法進(jìn)行。

4 處理措施

針對(duì)上述施工中出現(xiàn)的問(wèn)題,經(jīng)分析認(rèn)為,產(chǎn)生流砂、管涌的根本原因是地下水所致。只要解決好地下水問(wèn)題,就不會(huì)產(chǎn)生流砂和管涌,防滲齒墻施工也就會(huì)正常進(jìn)行。

根據(jù)該段的特殊地質(zhì)條件,筆者建議采取引導(dǎo)(給地下水找出路而不使粉細(xì)砂流失)方法處理,具體做法是:①對(duì)齒墻基坑清挖長(zhǎng)度縮短至2.50m,深度超挖 0.50m至 258.50m高程,立即用(透水性好的、寬 =2.0m)土工布沿防沖齒墻軸線垂直方向順坡面和基坑平鋪(262.0m高程回填平臺(tái)至少留足 1.0m),隨之人工鋪平;②齒槽超挖部分用 1.0m×0.4m×0.4m條石沿防沖齒墻軸線垂直方向采鋪,壓在土工布上,條石縫隙用卵礫石回填;高程 262m回填平臺(tái)上的土工布再次攤平,其上回填 0.60m的砂卵礫石。剩余段如法炮制,但相鄰塊段土工布搭接長(zhǎng)度要在 0.25m以上。經(jīng)上述施工處理后在槽內(nèi)抽水立模,未見(jiàn)有粉細(xì)砂涌入,坑型較好,治砂成功。

經(jīng)分析,8+657m～8+731.0m段地質(zhì)條件與 8+668m～8+657m段一樣,其齒墻地基開(kāi)挖施工仍按前段方法進(jìn)行,不同的是沒(méi)有了 262m高程回填平臺(tái)。對(duì)此,則采取人工沿粉質(zhì)粘土層底部(粉細(xì)砂層頂部)開(kāi)挖一平臺(tái)(寬 0.5m以上),并將土工布鋪平,再在其上(內(nèi)緣)壓一塊木板 (木板上鉆 φ20mm、@80∠30°的孔),然后將φ18mm、L=1.50m的鋼筋沿木板孔打入土中,起錨固作用。

5 處理效果

按上述措施處理后,確保了齒槽基面的開(kāi)挖成形,阻止了施工期流砂(管涌)的再次發(fā)生,既保證了粉砂層排水通暢,又確保了邊坡的穩(wěn)定性。

該工程竣工后,經(jīng)過(guò)一個(gè)汛期的檢查表明,此段齒墻(回填后的)地面有三處以上的地下水滲出點(diǎn),呈上升 (泉)狀,每晝夜水量約 80m3～100m3,水質(zhì)清澈,無(wú)粉砂粒帶出。

經(jīng)三年多的運(yùn)行觀測(cè),沉降變形甚微,運(yùn)行良好。