长江堤防工程软质岸坡的典型加固处理方法

第21卷第4期2004年8月长　江　科　学　院　院　报

Journal of Yangtze River Scientific R esearch Institute Vol. 21No. 4Aug. 2004

　　文章编号:1001Ο5485(2004) 04Ο0057Ο03

长江堤防工程软质岸坡的典型加固处理方法

肖本职, 吴相超

(长江科学院岩基研究所, 湖北武汉　430010)

3

摘要:针对长江河岸不同软质岸坡类型, 介绍了砂石桩、导渗盲沟、块石及卵石完全换填、杉木桩、块石回填挤淤并辅以铁丝网等加固处理方法及其适用特点, 并通过长江重要堤防护岸工程中的多个工程应用实例对这些方法的实施效果进行了分析、验证, 实践表明其效果已达到预期目的。关　键　词:加固方法; 软质岸坡; 护岸工程; 长江堤防中图分类号:TV871. 1　　　文献标识码:A

　　长江中下游河段大部分河岸都是坐落在第四纪全新统冲湖积层上, 积层主要由疏松沉积物组成[1,2]。河岸上部多为淤泥质、流沙质、腐植质土层, 下部多为粘土、粉质粘土、粉质壤土、砂壤土、粉细砂等土层, 又常常出现互相掺杂、交叉、互层等复杂情况。对淤泥质、流沙质、腐植质土层或因长时间下雨而软化的其它土层岸坡本文称之为“软质岸坡”。它们多呈软塑状或流塑状, 承载力极低, 而厚度可深达几米乃至更深, 其特点是高含水量、大孔隙比、高压缩性、低强度等, 它们是导致岸坡失稳的主要因素。该类软质岸坡土体在未施工时处于一种暂时的相对稳定状态, 在护岸施工中, 一经扰动, 往往形成下挫、滑塌等不稳定现象。

护岸施工只能在枯水期进行, 这一时段的堤内地下水位往往高于长江水位。由于内水外渗, 在临江岸坡上形成渗水点, 坡面渗水又加速了坡面液化和软化进程, 使护岸施工变得十分困难, 而进行护岸施工的地段又常常是外滩较窄的堤段, 岸坡整治线无法大量后退, 局部后退又不能保证岸线平顺, 因此, 通常都必须进行特殊的加固处理。

由于各类软质岸坡土体的赋存环境和状态、物质成份及形成原因等各不一样, 若施工中采用某一固定的加固处理措施, 不但不能起到很好的加固效果, 可能还会适得其反, 既增大施工难度, 又造成投资浪费。因此, 必须根据不同的岸坡类型采用不同的加固处理措施, 才能在工程上起到事半功倍的效果。

分为:削坡开挖并人工整平夯实, 按一定密度在坡面开挖“Y ”字形导滤沟, 导滤沟断面尺寸通常为深50cm 、宽40cm , 沟内回填砂卵石, 坡面铺设10～15cm 的砂卵石垫层, 然后采用干砌块石或预制混凝土块护坡。但这只能应用在自稳能力强、含水量小的正常坡面的护坡施工中, 而长江河岸存在多种软质岸坡, 它们的自稳能力差, 含水量很高, 甚至有明显渗水泉眼, 对不同的软质岸坡就必须通过设计变更, 采用不同的加固处理施工方案。1. 1　砂石桩加固方法

砂石桩加固方法常用于建筑工程中的软土地基处理, 其主要作用是:①显著提高地基承载力和模量; ②增强土体抗液化能力; ③提高坡体抗滑强度。

应用实施及施工方法:①根据设计方案(布置桩孔密度、深度) 成孔; ②往孔内灌注砂石混合料; ③振动夯实。具体布置见图1。

此类桩适用于软质土体面积大, 深度较浅, 坡面渗水小而无明显出溢点之

图1　砂石桩加固方案剖面图Fig. 1　Section diagram of reinforcing scheme of gravel piles

处。

应用实例及效果分析:以2001～2002年度岳阳长江干堤新沙洲堤段护岸工程为例, 处理桩号0+700～0+750,1+145～2+248,2+864～3+000等, 需处理坡体面积大, 深度平均2～4m , 岸坡出露为灰黑色淤泥质粉质粘土, 多呈软塑状, 偶夹弱Ο微风化块石, 块径大小不一, 但没有发现明显的渗水出溢点。针对这种情况, 若采用完全换填方法投资太大, 采用杉木桩又无法滤水, 而开挖导渗沟显得无从

1　几种典型加固处理方法及其实施效

果分析

　　长江重要堤防护岸工程施工设计方案中坡面部

收稿日期:2003Ο07Ο31

3水利部科技创新项目(SCX2003-21) 和水利部“948”技术创新与转化项目(CT200334) 资助项目.

() 作者简介:肖本职1966Ο, 男, 重庆垫江人, 长江科学院岩基研究所高级工程师, 从事岩土工程研究.

下手, 且开挖量较大又解决不了问题。经过多方论证, 采用散点式滤水系统的砂石桩方法完全可以解决这一难题,2～4m 的深度施工难度也不大。经该方法处理后, 岸坡稳定, 现已经过2个汛期的考验。

类似工程实例有长江重要堤防隐蔽工程1999～2000年度岳阳长江干堤天字一号堤段护岸工程、2000～2001年度安徽铜陵堤段护岸工程。1. 2　导渗盲沟加固处理方法

施工方法:①在需处理淤泥区铺设一细软铁丝

网; ②在铁丝网上回填块石; ③用挖机的铲斗将块石压入淤泥中, 挤出淤泥并清除; ④回填干土及砂卵石, 夯实。具体布置见图3。

该法适用于软质坡体主要为淤泥, 呈流塑状, 且体积较大, 深度很深, 坡面无明显渗水的岸坡, 需处理区域在坡面中上部。

导渗盲沟加固处理方法是护岸工程中最常见的一种方法, 其主要作用为有效地截住坡体深部渗水并导出坡体排入江中, 从而防止土体液化, 提高土体抗滑能力。

施工方法:①根据设计方案开挖明沟; ②回填粗沙和卵石(或碎石) , 使粗沙与土体接触, 将卵石(或碎石) 包裹在粗沙中; ③夯实; ④回填干土, 夯实。具体布置见图2

。

应用实例及效果

分析:以2000～2001年度武汉长江干堤中

营寺堤段护岸工程为例, 处理桩号为329+340～330+140,332+710～332+920等共4段, 经地质勘探, 中营寺堤段淤泥质土体积达40000m 3。若采用完全置换方法, 它的投资太大, 且会形成边挖边滑的危险局面。施工过程中, 施工方也尝试过其它处理方法, 但效果都不是很理想。后来监理工程师提出了块石回填并辅以铁丝网的方法, 经过讨论得到设计单位认可后实施, 处理效果很好, 现已经过3个汛期的洪水考验。本方法最大的特点是充分利用了原土体尚存的部分抗剪能力, 大大减少了开挖量。1. 4　块石及卵石完全换填方法

此法主要作用有:①有效截住坡体深部渗水并导出坡体排入江中; ②提高坡体抗滑能力。其施工方法为:①将软质坡体土层(多为淤泥) 全部开挖清除; ②回填块石和卵石(或碎石) 。具体布置见图4。

适用类型:软质土体体积小, 坡面渗水很大, 出溢点很多而高程较低, 需处理区域在坡面下部。

图4　块石及卵石完全换填加固方案剖面图Fig. 4　Section diagram of reinforcing scheme of wholly replacing with block rocks and gravels

图3　块石回填挤淤辅以铁丝网加固方案剖面图Fig. 3　Section diagram of reinforcing scheme of putting block Οrocks on a wire mesh to squeeze into silt

图2　导渗沟加固方案示意图

Fig. 2　Reinforcing scheme of a gravel drain

此法适用于软质土体面积大, 深度较深, 坡面渗

水明显并有明显的出溢点且高程较高的堤段。

应用实例及效果分析:以2001～2002年度岳阳长江干堤新沙洲堤段护岸工程为例, 处理桩号为11+883～12+403,12+950～13+050,13+150～13+450等。需处理坡体的地质特点是, 岸坡出露以黄褐色粉质粘土为主, 呈可塑状、散落状, 局部为灰黑色淤泥质粉质粘土及砂壤土, 呈软塑Ο流塑状, 淤泥质粉质粘土及砂壤土呈千层饼状相间分布。由于坡面有明显渗水溢出, 形成流沙, 出溢点位置距脚槽(坡底) 有近20余m 坡面斜长, 出溢点以下土体均被软化, 局部已液化。如果采用大面积开挖与回填, 既要较大投资, 回填后又容易在新老结合面产生滑坡, 参建各方经过分析认为, 坡面软化及局部液化主要是由坡面渗水引起的, 只要能将渗水从深部疏出坡面并导入江中, 坡面适当滤水即可。如采用砂石桩方案, 坡面土体仍将浸泡在水中, 故采用下部开挖导渗沟、上部为原设计导滤沟方案。

类似工程实例有长江重要堤防隐蔽工程1999～2000年度荆南长江干堤护岸工程。1. 3　块石回填挤淤并辅以铁丝网方法[3]

应用实例及效果分

析:以2001～2002年度岳

阳长江干堤天字一号堤段护岸工程为例, 处理桩号21+600～21+720, 岸坡出露为黄褐色粉质粘土, 脚槽顶面高程以上1～2m 范围粉质粘土已软化, 呈软塑Ο流塑状, 并有地下水渗出, 沿坡面呈线状分布, 总流量1. 5L/s , 坡面在动水压力作用下发生座滑, 而渗水区上部自稳能力很好。通过反复分析比较, 参建各方一致认为:采用块石加砂卵石完全换填方案, 既能加强基础稳固性, 滤水效果又好, 工程量也不大。从

此法的主要作用为提高淤泥质坡土体抗剪强

度。

事后处理效果看, 完全达到了预期目的, 现已经过2

个汛期的洪水考验。

类似工程实例有长江重要堤防隐蔽工程2001～2002年度岳阳长江干堤新沙洲堤段护岸工程。1. 5　杉木桩加固方法

该法的主要作用为提高坡体抗滑能力。

其施工方法:根据设计方案(桩的密度与深度) 将施工设计时必须彻底解决坡面渗水问题。

(2) 应充分利用坡体残存的自稳能力。杉木桩打入土体。具体布置见图5。

(3) 在进行方案比选时主要从处理效果、该法适用于软质土体施工难

具有一定的自稳能力且体度、工程投资几方面进行考虑。

(4) 在工程实际应用中, 岸坡形式通常较复杂, 积大, 深度较深, 坡面无渗水的岸坡。

应用实例及效果分析:以2001～2002年度岳阳长江干堤新沙洲堤段护岸工程

岸坡也同样千差万别, 如所处位置、尺寸大小、自稳能力、坡面渗水状态等, 施工设计时应根据不同软质坡体的具体特点采用针对性的处理措施。通过对长江堤防护岸工程中的一些软质岸坡处理方法的总结, 得到以下几点认识:

(1) 坡面渗水往往是导致坡体失稳的根本原因,

为例, 处理桩号2+980～3+050。该段坡面土体以砂壤土、壤土及粘性土为主, 偶夹小块淤泥质土, 坡面下部渗水, 上部无明显渗水, 坡面土体本身具有一定的自稳能力, 但由于坡面开挖扰动, 坡体下部于2002年4

图5　杉木桩加固方案剖面图Fig. 5　Section diagram

of reinforcing scheme of fir piles

因此, 还需要根据实际情况, 通过分析比较, 结合多种方法进行处理, 在很多工程实例中常采用砂石桩或杉木桩与导渗沟相结合的处理方案。如2001～2002年度岳阳长江干堤新沙洲堤段护岸工程桩号2+980～3+050坡体下部滑移区所采用的就是块石回填结合

导渗沟的综合处理方法。

总之, 只有结合工程实际情况, 进行充分的分析、比较、论证, 采用最合理、最经济的施工方案, 才能起到工程稳定、节约投资、施工简便的良好效果。

月下旬产生较大滑移, 汛前完成全部施工已不可能, 为

参考文献:

了保护上部坡体在汛期的稳定而又不增加太大投资,

岳红艳, 余文畴. 长江河道崩岸机理初步探讨[A ].长江采用了简单的杉木桩加固方案。该方法施工简便, 投[1]　

护岸及堤防防渗工程论文选集[C].北京:中国水利水电资小, 充分利用了原土体较好的自稳能力,2002年汛期

出版社,2003. 56-59.

过后, 所保护的坡体未出现滑移、坍塌等, 汛后施工时

[2]　王德阳. 荆南长江干堤堤基地质结构类型与渗透稳定

主要对下部原滑移坡体进行处理(采用块石回填结合问题研究[A].长江护岸及堤防防渗工程论文选集[C].导渗沟的综合处理方法) , 该处理段现已经过2003年北京:中国水利水电出版社,2003. 487-490. 的汛期洪水考验, 未出现不稳定迹象。

[3]　汪天翼, 陈　玲, 鲁先元. 武汉江永堤中营寺堤段护岸工

2　结　语

由于岸坡土体的赋存环境、物质成份、形成原因及结构尺寸的差别, 岸坡类型也多种多样。对于软质

程淤泥质土的整治处理[A].长江护岸及堤防防渗工程论文选集[C].北京:中国水利水电出版社,2003. 224-226.

(编辑:曾小汉)

Typical reinforcing and m anaging method of soft Οsoil bank of

Changjiang River levee project

XIAO Ben Οzhi ,WU Xiang Οchao

(Yangtze River Scientific Research Institute , Wuhan 430010,China )

Abstract :Severaltypical treatment methods of reinforcing soft Οsoil river leves , including gravel piles , gravel drain , fir piles , filling with block Οrocks and gravels and putting block Οrocks group on a wire mesh to squeeze into silt and their application characters are presented. The study results obtained through some corresponding engi 2neering cases indicated that these methods are feasible and have acheived expected effects. K ey w ords :reinforcing method ; soft Οsoil bank ; bank revetment project ; changjiang dike