陳含琦

（浙江鼎邦建設有限公司，浙江 溫州325400）

1 砂土混合料特點

作為筑堤材料，砂土混合料具有如下特點。

1.1 成本較低

采用砂土混合料作為筑堤材料，可就地取材，不需從遠距離運土筑堤，減少了在運輸以及購買土料方面投入的成本。該類筑堤材料適用于土料較為匱乏的地區(qū)。

1.2 自身優(yōu)勢

砂土混合料的優(yōu)勢在于抗?jié)B透能力強，且沉降量較小，抗剪切破壞能力及抗液化能力強。相比均質(zhì)土料而言，盡管砂土混合料滲透系數(shù)相對較低，但山丘區(qū)域的洪水產(chǎn)生與消退較為迅速，且歷時相對較短，所以選擇砂土混合料更為合適。

1.3 施工簡單方便

砂土混合料無需機械設備進行拌和及篩分，處于含水量合適的狀況下，相對密度便可符合有關規(guī)定要求。

1.4 環(huán)保性

該材料不會對堤背水坡面各類植物正常生長構(gòu)成影響，如施工人員可利用混凝土板及漿砌石保護迎水坡面，從而確保坡面的穩(wěn)定。不僅如此，以砂土混合料為主的堤防工程，土凝聚力相對較小，但抗剪能力較大。因此，施工單位選擇砂石混合料作為筑堤材料，含砂礫石應小于40%。此外，利用砂石混合料，可避免均質(zhì)土堤壩對附近耕地和植被的損害，具有一定生態(tài)保護意義，實現(xiàn)工程建設與環(huán)境保護的雙贏。

2 工程地質(zhì)情況與防洪工程現(xiàn)狀

某河流位于浙江境內(nèi)，為溫州甌江流域支流，流經(jīng)某城鎮(zhèn)并入流域?？偭饔蛎娣e達20971.6m2。該段流域范圍層巒疊嶂，地面坡度陡峭，為山區(qū)地形。河流河谷底層是第四系全新統(tǒng)沖積層，頂部土層覆蓋厚度0.4～1.0m，砂礫石層厚度15.0～20.0m。

為控制堤防洪水，該地區(qū)在東、西岸河流建設堤防工程。

2.1 東岸

東岸最早的堤防工程于1998年建設，之后在其基礎之上加建，長度達11.6m，平均頂寬3.5m，平均高2.5m，現(xiàn)有堤防大壩2座。

堤防建設標準以滿足50年一遇防洪的要求，則東岸迎水坡應用混凝土板加以保護，長2m，其他區(qū)域與背水坡均應用干砌石加以保護。

2.2 西岸

西岸堤防于2000年開始建設，長度5.1km，洪斷面700～1400m。東岸堤防頂寬6m，堤防頂寬4m，堤壩高度平均4m。西岸迎水坡應用干砌石加以保護，長2m，其他區(qū)域與背水坡都應用自然草皮加以保護。

兩岸筑堤材料均運用砂土混合料為主要建設材料。

3 砂土混合料試驗

3.1 實驗準備

對堤防工程砂土混合料，分別選用均質(zhì)土料與砂土混合料，針對砂土混合料，需要在含砂量30%，40%，50%及60%情況下予以擊實，并針對含砂量為50%與60%的砂土混合料進行細菌滲透試驗。

3.2 實驗控制標準

砂土混合料級配選用處于封干狀態(tài)下土料與含礫量30%，40%，50%及60%摻配。土料同砂礫石摻配比值分別為3.63∶1，2.33∶1，1.56∶1，1.04∶1。并對干密度加以控制，混合料滲透實驗干密度設定標準為擊實實驗中干密度最大值。

3.3 試驗結(jié)果與分析

3.3.1 顆粒試驗結(jié)果

實驗顯示，含礫量分別為30%，40%，50%，60%混合料。粒徑不大于2mm顆粒含量比例為78%，69%，61%，52%，該結(jié)果說明混合料內(nèi)顆粒多為細顆粒。

3.3.2 擊實試驗數(shù)據(jù)

結(jié)合擊實試驗，含礫量不斷增加，干密度最大值也隨之增加，最優(yōu)含水量相應減少，含礫量增加10%，最大干密度的增加值在0.05～0.09g/cm，最佳含水量降低1.0%～1.6%。擊實曲線同飽和曲線之間關系較為合理，可運用砂土混合料筑堤。

3.3.3 滲透實驗結(jié)果

土料滲透系數(shù)6.23×10-8cm/s，含礫量達50%，60%混合料滲透系數(shù)為2.94×10-8，3.09×10-8cm/s。

綜上分析，當砂土混合料含礫量高于40%時，其穩(wěn)定性比較低。因此選擇砂土混合料作為筑堤主要材料，含礫量控制在40%以下。

4 沙土混合料在堤防工程中的應用

本堤防工程分為西岸工程和東岸工程，兩岸原防洪堤壩寬為3～3.5m，堤壩高度為2～3m。

東岸堤防頂寬6m，堤壩高度4m，東岸迎水坡應用混凝土板保護，長度2m；其他區(qū)域與背水坡都應用干砌石加以保護。

西岸堤防頂寬4m，堤壩高4m，迎水坡應用干砌石加以保護，長度2m，其他區(qū)域與背水坡都應用自然草皮加以保護。

本堤防工程主要建設材料都為砂土混合料。筆者通過滲透分析計算、 滑動破壞和液化破壞分析對砂土混合料在堤防工程中的應用進行探討。

4.1 滲透分析與防治措施

本工程原防洪堤壩頂寬處于3～3.5m之內(nèi)，邊坡比值在1∶1～1∶1.5，堤段面相對單薄。東部堤壩背水坡堤底部部分層發(fā)生管涌及堤坡滲水問題。西岸背水坡存在3處管涌問題，目前已經(jīng)將堤防橫斷面適當加寬，滲徑有所增加，滲透縮減。

浸潤線運用GB50286—2013 《堤防工程設計規(guī)范》K≤K0計算。滲流穩(wěn)定計算結(jié)果：①滲流出口比降可以視為校對背水坡滲流的關鍵依據(jù)，若坡面因滲透力的影響而形成局部破壞，較為容易對下游坡安全構(gòu)成威脅。②堤防如出現(xiàn)滲透破壞問題，破壞位置往往處于下游堤腳之上0.005m，堤基滲透破壞范圍一般為下游坡腳之外0.004m。③洪水歷時較短，無法產(chǎn)生較為穩(wěn)定的滲流，不會輕易造成滲透破壞。因此，可不對其進行防滲處理。

4.2 滑動破壞分析與防治措施

設計筑堤期間，迎水坡與背水坡之間的比值為1∶2.5，堤坡坡度較緩，然而，筑堤材料選用砂土混合料，抗剪強度較低。且本次工程用以筑堤的沙壤土及砂礫石均為第四系紀沖擊物，抗剪強度較大，且經(jīng)過數(shù)年的實際應用證明基本沒有滑動破壞現(xiàn)象發(fā)生。

按照本次工程堤防的需求，考慮堤防處于不同狀況之下，上游堤坡與下游堤坡抗滑的穩(wěn)定性，按照條分法內(nèi)太沙基公式開展抗滑穩(wěn)定計算，若計算結(jié)果，安全系數(shù)達F＞［F=1.15］，則表明抗滑符合堤防工程的實際需求。

本次工程中，針對粉砂基礎，土質(zhì)干容重處于1.6～1.75g/cm之內(nèi)。采用換土的方式予以處理，以保證施工質(zhì)量。

4.3 液化破壞與防滲措施

4.3.1 液化破壞

為保證堤身與堤基的穩(wěn)定性，建議砂土混合料中盡量避免運用細砂，同時需要盡量避免砂土混合料顆粒級配均勻。若堤內(nèi)外的水位差處于3.0～3.5m之內(nèi)，可能引發(fā)管涌。局部可能出現(xiàn)流土問題，即由于滲流的影響，某一范圍內(nèi)土體表面隆起，浮動或某一顆粒群同時啟動且流失的沙沸現(xiàn)象，不僅如此，還需盡可能降低浸潤線高度，以保堤壩的穩(wěn)定程度。

4.3.2 防治措施具

施工期間，迎水坡土料位置盡可能降低，從而實現(xiàn)“上堵”“下排”，提高背水坡含砂量，并對堤壩外腳地面可能出現(xiàn)管涌的區(qū)域設計排水體。

砂土混合料是一種十分有效的新型防滲材料，應用于堤壩及路堤防滲中，堤身砂土混合料與堤壩及山丘相連，形成完整的防滲體，不但能防止管涌、流土等滲透破壞，而且能有效降低工程造價。

5 結(jié)語

以堤防工程為例，通過分析可知，砂礫石與土料的混合料在山丘地區(qū)堤防工程建設當中所產(chǎn)生的作用不容忽視，不僅減少了施工單位在購買與運輸土料方面投入的成本，使得土料緊缺問題得到有效解決； 也避免了工程施工對周圍耕地的破壞與負面影響。目前，沙土混合料已經(jīng)逐漸成為山丘地區(qū)常用的筑堤材料之一。