錢 波， 祁 影

(1.常熟市長(zhǎng)江河道管理處， 江蘇 蘇州 215513； 2.鎮(zhèn)江市水利建筑工程有限公司， 江蘇 鎮(zhèn)江 212000)

1 工程現(xiàn)狀及問(wèn)題分析

近年來(lái)，隨著國(guó)家對(duì)重大水利工程的推進(jìn)建設(shè)，尤其是長(zhǎng)江防汛防洪工程建設(shè)項(xiàng)目實(shí)施，對(duì)原有江堤的改建加固已逐見成效。2007年開工建設(shè)的常熟段長(zhǎng)江邊灘整治工程，新建圍堤長(zhǎng)度5.0 km，圍堤斷面形式選定為袋裝砂填筑的斜坡堤，工程等別確定為Ⅱ等，防洪標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇，工程主要建筑物圍堤等級(jí)確定為2級(jí)，圍堤設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇高潮位加50年一遇設(shè)計(jì)風(fēng)速。

長(zhǎng)江江堤常熟段全長(zhǎng)46.1 km，在日常維護(hù)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)存在部分埋石混凝土鎮(zhèn)墩沉降斷裂和邊灘平臺(tái)塌陷現(xiàn)象，已成為長(zhǎng)江大堤的安全隱患。針對(duì)這一安全隱患，常熟市水利部門及市長(zhǎng)江河道管理處組織業(yè)內(nèi)相關(guān)專家及勘察、設(shè)計(jì)、施工等方面的專業(yè)人員同赴實(shí)地進(jìn)行調(diào)研考察，研究討論其成因并商討處置對(duì)策。經(jīng)分析認(rèn)定埋石混凝土鎮(zhèn)墩沉降斷裂和邊灘平臺(tái)塌陷的直接原因是江堤邊灘平臺(tái)下部填筑砂袋破損，引起填筑砂因江水水流沖刷流失形成底部淘空所致。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)巡查、勘察探訪，并經(jīng)管理單位、勘察、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工等相關(guān)專家共同商討確定了處置方案[1]。

1.1 拋石棱體基層損壞

在對(duì)部分埋石混凝土鎮(zhèn)墩坍塌部位進(jìn)行處理時(shí)，發(fā)現(xiàn)鎮(zhèn)墩外側(cè)拋石棱體同時(shí)出現(xiàn)沉降現(xiàn)象。按照原設(shè)計(jì)方案，拋石棱體下方采用袋裝碎石結(jié)合丙綸機(jī)織布和無(wú)紡?fù)凉げ疾贾谩，F(xiàn)場(chǎng)對(duì)沉降區(qū)域拋石棱體進(jìn)行部分清理后，發(fā)現(xiàn)下部袋裝碎石已經(jīng)破損，碎石流失，丙綸機(jī)織布和無(wú)紡?fù)凉げ季植科茡p，鎮(zhèn)墩及拋石棱體下方砂土流失情況嚴(yán)重。繼續(xù)清理后發(fā)現(xiàn)，上層一期袋裝砂已與下層破損袋裝砂同時(shí)下沉。最終，上部袋裝碎石及袋裝瓜子片連同漿砌塊石面層，因底部淘空造成邊灘平臺(tái)整體沉降塌陷[2]。

1.2 埋石混凝土鎮(zhèn)墩及格埂底部與頂層袋裝砂接觸部位損壞

現(xiàn)場(chǎng)處置邊灘平臺(tái)兩側(cè)埋石混凝土鎮(zhèn)墩及混凝土格埂段沉降斷裂過(guò)程中，在拆除鎮(zhèn)墩及格梗并開挖清理后，發(fā)現(xiàn)埋石混凝土鎮(zhèn)墩及混凝土格埂下部出現(xiàn)較大孔洞。頂層一期袋裝砂上部跑砂情況嚴(yán)重，且主要集中在一期袋裝砂頂部埋石混凝土鎮(zhèn)墩及格埂基礎(chǔ)部位。

結(jié)合原設(shè)計(jì)圖查閱了解施工方案及施工工藝可知，原施工單位在對(duì)鎮(zhèn)墩及格埂進(jìn)行施工前，因袋裝砂面高程高于格埂及鎮(zhèn)墩設(shè)計(jì)基底高程，按施工方案對(duì)此區(qū)域砂袋進(jìn)行裁剪，清除鎮(zhèn)墩及格?；A(chǔ)位置多余砂土，再進(jìn)行縫合，其縫合接縫處留下隱患，實(shí)際跑砂部位正是在此縫合區(qū)域。另外，發(fā)現(xiàn)有部分采用土工布冷搭接處理后引起砂土的流失情況[3]。在建成投入使用后，格埂及鎮(zhèn)墩下處理部位因長(zhǎng)江潮汐形成強(qiáng)烈水流沖刷，導(dǎo)致砂土流失從而形成孔洞，終因承載力不足發(fā)生沉降斷裂。

1.3 頂層袋裝砂縫合部位破損

在處置部分邊灘二級(jí)平臺(tái)坍塌部位時(shí)，拆除漿砌塊石面層及下部基層后，發(fā)現(xiàn)一期袋裝砂表面有明顯塌陷沉降情況，且此部位袋裝砂表面同樣存在縫合跡象。通過(guò)與原施工單位溝通得知，實(shí)際在頂層袋裝砂施工過(guò)程中，考慮后期頂層袋裝砂含水量而預(yù)留沉降量，實(shí)際施工時(shí)預(yù)留量偏多所致。為此，需挖除多余砂量，于是需要打開并裁剪縫合土工布砂袋，故縫合部位成為薄弱環(huán)節(jié)造成砂土流失。在投入運(yùn)行使用后，終因砂土累積流失造成上部邊灘平臺(tái)出現(xiàn)整體塌陷[4]。

1.4 地基排水效果不佳

在現(xiàn)場(chǎng)處置部分沉降范圍較大的邊灘平臺(tái)時(shí)，在表面漿砌塊石及基層拆除后，并未發(fā)現(xiàn)有明顯砂土流失和形成水流通道的情況[5]。但對(duì)邊灘平臺(tái)進(jìn)行測(cè)量后，發(fā)現(xiàn)在堤頂及一級(jí)平臺(tái)、二級(jí)平臺(tái)均同時(shí)出現(xiàn)沉降，只是坍塌部位較之其他部位沉降量大。反復(fù)排查原因后確認(rèn)此區(qū)域沉降是在大堤正常投入運(yùn)行后形成，確切原因?yàn)樵┕み^(guò)程中塑料排水板底部并未完全穿透此含水層，導(dǎo)致施工期間整個(gè)地基排水不理想。在后期投入運(yùn)行后，未能在預(yù)定時(shí)間內(nèi)沉降到位，后期隨水流排出造成江堤出現(xiàn)大面積輕度沉降情況。

2010年和2020年邊灘堤頂及一、二級(jí)平臺(tái)高程對(duì)比見表1。

表1 2010年和2020年邊灘堤頂及一、二級(jí)平臺(tái)高程對(duì)比

2 處置方案

針對(duì)上述埋石混凝土鎮(zhèn)墩沉降斷裂和邊灘平臺(tái)等出現(xiàn)的沉陷情況，經(jīng)水利勘察、設(shè)計(jì)、施工、管理等方面專家的研究討論，認(rèn)為防止埋石混凝土鎮(zhèn)墩沉降斷裂和邊灘平臺(tái)塌陷的關(guān)鍵是防止因水流沖刷引起的基礎(chǔ)部分泥沙及砂石流失。因此，最終確定對(duì)損壞嚴(yán)重的無(wú)紡?fù)凉げ忌按M(jìn)行修復(fù)，對(duì)塌陷及斷裂部位的平臺(tái)拆除重建并采取壓密注漿方案進(jìn)行修復(fù)處置，以提高其抗沖刷能力，保障埋石混凝土鎮(zhèn)墩和邊灘平臺(tái)的穩(wěn)定[6]。

2.1 方案概述

實(shí)際邊灘平臺(tái)坍塌注漿方案分兩種方式進(jìn)行實(shí)施。

對(duì)邊灘平臺(tái)連同下部基層共同坍塌沉陷的，先拆除漿砌塊石面層、下部袋裝碎石、袋裝瓜子片基層，清理?yè)p壞無(wú)紡?fù)凉げ迹丛O(shè)計(jì)圖紙?zhí)钛a(bǔ)一期袋裝砂，恢復(fù)上部邊灘平臺(tái)結(jié)構(gòu)層，再進(jìn)行壓密注漿。該方案施工每塊平臺(tái)(6 m×8 m)費(fèi)用約為10萬(wàn)元。

對(duì)邊灘平臺(tái)面層及基層完好，但下部出現(xiàn)空隙、孔洞、砂土流失的，按設(shè)計(jì)要求埋置好灌漿孔后直接進(jìn)行壓密注漿。注漿流程詳見圖1。

圖1 注漿施工流程

2.2 注漿材料

現(xiàn)場(chǎng)注漿漿液采用水泥與水玻璃混合漿液，水泥采用P42.5普通硅酸鹽水泥。內(nèi)摻膨脹劑12%，替代等量的水泥。外摻水玻璃為水泥加膨脹劑的3%，水灰比為0.48。漿液7 d抗壓強(qiáng)度≥4.5 MPa，施工中實(shí)際配合比及壓力由現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確認(rèn)。

2.3 鉆灌設(shè)備

(1)鉆孔設(shè)備

一般注漿孔采用震動(dòng)錘直接打入鉆桿。

(2)注漿設(shè)備

制漿采用UB120型水泥攪拌筒，注漿機(jī)械可采用UBH3型活塞式灰漿泵。

(3)記錄設(shè)備

現(xiàn)場(chǎng)注漿過(guò)程統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)采用GJY-III型記錄儀進(jìn)行數(shù)據(jù)收集。

2.4 注漿方案

(1)孔位布置

從埋石混凝土鎮(zhèn)墩向外側(cè)格埂共計(jì)布置5排注漿孔?？拷?zhèn)墩2排注漿孔呈交錯(cuò)布置，相鄰孔位間距1 m，排距0.9 m，孔深8.0 m。內(nèi)側(cè)布置3排注漿孔，相鄰孔位間距1.5 m，排距1.5 m，孔深6.0 m。

(2)施工順序

注漿過(guò)程按照施工方案先外圍再中間，從外向內(nèi)進(jìn)行灌注。施工灌注漿液時(shí)，先灌注外圍2排，作為間隔帷幕層，防止?jié){液泄露至長(zhǎng)江。采用跳注法進(jìn)行漿液灌注，相鄰孔位注漿間隔時(shí)間≥3 h，防止相鄰孔位發(fā)生竄漿情況。相鄰注漿孔施工時(shí)，后續(xù)孔位灌漿應(yīng)在先前施工孔位漿液凝固后再進(jìn)行。

(3)成孔

用專用振動(dòng)機(jī)械按照原先放樣位置將第一節(jié)注漿管連同注漿頭打入土層，上部預(yù)留180 mm。再逐一連接其他注漿管，并打入設(shè)計(jì)高程。成孔施工示意圖如圖2。

圖2 成孔施工示意圖

(4)注漿

注漿過(guò)程中，安排專人對(duì)注漿順序逐一進(jìn)行記錄?，F(xiàn)場(chǎng)仔細(xì)檢查注漿材料、漿液質(zhì)量、注漿設(shè)備等，確保整個(gè)注漿過(guò)程連續(xù)進(jìn)行，不得隨意中斷。

注漿前，按照設(shè)計(jì)要求調(diào)試機(jī)械壓力值，并將水泥漿液拌制均勻。現(xiàn)場(chǎng)注漿管采用100 cm長(zhǎng)鋼管，確保連接緊密。注漿過(guò)程中，對(duì)專職記錄人員做好交底工作，詳細(xì)記錄現(xiàn)場(chǎng)沉孔深度、高程測(cè)量數(shù)據(jù)及注漿管提升高度等數(shù)值。

注漿過(guò)程中，要仔細(xì)關(guān)注實(shí)時(shí)注漿壓力數(shù)據(jù)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有邊灘平臺(tái)突然隆起或壓力表數(shù)值急速增大的情況，需要立刻暫停注漿施工，待原因查明并解決后方可繼續(xù)施工。整個(gè)注漿過(guò)程注漿壓力按0.1～0.3 MPa進(jìn)行控制，如果整個(gè)注漿過(guò)程壓力數(shù)值不及設(shè)計(jì)壓力的80%，則應(yīng)重新鉆孔注漿。注漿時(shí)密切關(guān)注邊灘平臺(tái)鄰近孔位是否竄漿、冒漿，如果發(fā)現(xiàn)應(yīng)及時(shí)處置。

2.5 實(shí)驗(yàn)檢查

參照《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》(GB50202—2002)，注漿完成28 d后，采用輕型動(dòng)力觸探試驗(yàn)和靜載荷實(shí)驗(yàn)對(duì)壓密注漿部位進(jìn)行檢測(cè)。

3 保障施工質(zhì)量的幾點(diǎn)啟示

3.1 拋石棱體實(shí)施過(guò)程控制

在拋石棱體施工時(shí)，應(yīng)在砂石袋材料質(zhì)量選擇、塊石原材料控制方面嚴(yán)格把關(guān)，對(duì)浮吊作業(yè)施工更要做到規(guī)范操作。業(yè)主及施工監(jiān)理要對(duì)第一個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行認(rèn)真監(jiān)督，嚴(yán)格把控，嚴(yán)格質(zhì)量要求，不留安全隱患，防止被沖刷淘空等情況的發(fā)生。

3.2 鎮(zhèn)墩及格埂與頂層袋裝砂接頭質(zhì)量控制

設(shè)計(jì)單位切實(shí)摸清情況，有針對(duì)性地進(jìn)行設(shè)計(jì)，施工單位應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求組織實(shí)施。對(duì)施工過(guò)程中的每一個(gè)步驟均必須嚴(yán)格把關(guān)，確保質(zhì)量。嚴(yán)格控制砂土含水量，控制砂土預(yù)留量，盡可能一步到位，不在砂袋上留下接縫，確實(shí)需要縫合搭接的部位必須嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，杜絕安全隱患。對(duì)出現(xiàn)安全隱患質(zhì)量問(wèn)題的要追究相關(guān)責(zé)任，建設(shè)單位在后期項(xiàng)目使用管護(hù)過(guò)程中加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)巡查，保證項(xiàng)目正常運(yùn)行。

3.3 基層排水質(zhì)量控制

對(duì)因底層塑料排水板排水效果不理想而造成邊灘出現(xiàn)較大面積沉降的情況，需要特別予以重視。增加勘察的頻率，細(xì)致掌握地質(zhì)資料，在基層塑料排水板施工時(shí)應(yīng)細(xì)致觀測(cè)。對(duì)出現(xiàn)排水異常的情況，應(yīng)及時(shí)與建設(shè)、勘察、設(shè)計(jì)單位進(jìn)行溝通，必要時(shí)進(jìn)行復(fù)勘，并優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。結(jié)合事前、事中控制，把因基層排水不到位造成的江堤沉降風(fēng)險(xiǎn)降低到最小，不給后期運(yùn)營(yíng)留有隱患。

4 結(jié) 論

項(xiàng)目建設(shè)時(shí)，設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理以及業(yè)主單位要各盡其職，對(duì)出現(xiàn)的突發(fā)情況要慎重對(duì)待，集體商討進(jìn)行決策，要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙和施工及驗(yàn)收規(guī)范組織實(shí)施，保證每道工序施工質(zhì)量，做好檢查驗(yàn)收工作，確保工程質(zhì)量。對(duì)于在后期工程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，做好原因分析，對(duì)策研究，過(guò)程處理也要做好原始資料的搜集整理和保存，避免類似問(wèn)題再次出現(xiàn)。