某河涌综合整治工程堤防软土地基处理设计

某河涌综合整治工程堤防软土地基处理设计

摘要：某河道综合整治工程堤防地质条件复杂，软土层较厚，保证堤防的稳定，地基处理极为重要，通过三维建模分析计算，确定地基处理型式，确保工程安全。

1河涌堤防布置

某河涌长度约3.05km，河道宽度为75~140m，距起点约1.6km与2.4km处存在2处狭窄段，河道宽度仅为60m。堤线基本沿原堤线布置，在河道狭窄处结合

景观布置，堤线适当内移，达到拓宽河道，增加过流能力，减轻堤岸冲刷的目的。

两岸堤防全长6.2km，其中左岸堤防长3.6km，右岸堤防长2.6km。堤防采用

复式斜坡断面型式，采用粘土填筑，最大堤高约为10m。

2 地质情况

场区岩土层主要为：人工填土①（Q4ml）、②-2粉质黏土、②-3淤泥质粉质黏土、②-4中粗砂、③-1可塑粉质黏土、③-2硬塑粉质黏土、③-3粉细砂、③-4中粗砂、④石炭系灰岩（C）。

地基岩土自上而下主要由上粘土层、填土、下软土层、二个大层构成，层序

清楚，根据规范中地基地质结构分类，且从沉降变形计算深度、上部荷载大小、

受力层范围，并参考勘探深度，考虑将地基土定为上②-2粘土层或①填土、下

②-3软土层Ⅱ1双层结构为主，局部为上②-3淤泥质粉质黏土、下③-2粉质黏

土的Ⅱ2双层结构。[1]

综合堤基地质结构，土体物理力学性质，主要工程地质问题类型与严重程度

等将堤防分为B、C两类。

B类：新建堤防左岸大部分堤段、右岸靠下游的近半堤段堤基主要为上②-2

粉质粘土层或①填土、下②-3淤泥质粉质黏土层双层，基本不存在抗滑稳定问题，存在轻微的沉降变形稳定问题，综合判定为B类堤防，所占比例为47.2%。

C类：左、右岸的鱼塘和空地段，堤基由于软土上部硬壳层（②-2粉质粘土

层及填土层①）较薄，加之淤泥质粉质黏土本身固结程度低，为欠固结土，其承载强度低、压缩性大，为堤基的主要受力层，存在的沉降变形问题，不均匀变形

问题较轻微，综合判定为C类堤防，所占比例为52.8%。

3 地基处理设计

从地质情况来看，堤防基础主要为软土地基，存在抗滑及沉降变形的风险，

需对地基进行处理。

3.1 方案比选

地基处理方式考虑采用CFG桩、土工格栅、塑料排水板、水泥搅拌桩四种方案。

方案一CFG桩处理软土地基不仅可以显著降低堤身的总沉降量，并且对于控

制工后沉降量和工后不均匀沉降量也是有效的，不足在于造价较高。

方案二土工格栅的采用对减少路堤不均匀沉降有着良好的作用。但该法不足

在于虽然使用土工格栅可以减少不均匀沉降，提高地基承载力，但无法减少软弱

地层的固结沉降，因此沉降量仍然较大。

方案三塑料排水板法为海堤建设中处理软土地基的常规方法，该方案造价较低，在堆载的作用下可有效加速软土层的沉降速率，但该方法存在工后沉降大，

工期长的缺点。

方案四水泥搅拌桩与CFG桩类似，即可提高地基承载力，同时也能大大减少

工后沉降量，且相较于CFG桩造价较低。

针对本工程的特点，工期较紧，且从节省造价角度，对于基础条件较好，选

择水泥搅拌桩方案对地基进行处理。

水泥搅拌桩是采用搅拌机将原状土和水泥强行搅拌，使拌和体的强度可以达

1MPa以上的一种地基加固方法，加固深度一般不小于5-6m，15m以内，故而是

一种深层加固土体方法。[2]

3.2 堤防抗滑稳定计算

堤防正常运用条件指标取固结快剪的指标，非常运行条件1施工期的稳定计

算的强度指标采用直接快剪，非常运行条件2地震工况计算时采用固结快剪指标。

[3]

采用河海大学工程力学系与南京水准科技有限公司共同开发的水工系列软件AutoBank7.07稳定计算模块对堤坡剖面进行了线性的坝坡稳定分析计算。采用水

泥搅拌桩直径0.6m，间距1.2m，有效长度10m，最大剖面采用有效应力法瑞典

法计算所得安全系数详见表1，堤坡最危险滑裂面见图1。

表1 抗滑稳定计算结果表

图1 最危险滑裂面

根据计算结果，堤坡抗滑稳定安全系数满足要求。

3.3 堤防沉降计算

深厚软土水泥搅拌桩复合地基设计应满足承载力和沉降要求，以沉降控制为主，需根据上部建筑物荷载的大小，选取合适的设计参数（桩长、装径、水泥掺

合比等），务必使下卧层的附加应力与有效自重应力之和小于相应的土体结构屈

服应力，这样计算成果才能吻合实际。[4]

采用水泥搅拌桩直径0.6m，间距1.2m，有效长度10m通进行地基处理。

沉降量计算应包括堤顶中心线处堤身和基础的最终沉降量，应选取堤防代表

性断面，并考虑合适的设计参数进行计算。[3]

最终沉降量计算：

式中：S∞——最终沉降量（mm）；

n ——计算范围的土层数；

e1i——新建堤防时为第i土层在平均自重压力作用下的孔隙比；旧堤加固时

为第i土层平均自重压应力和旧堤平均附加应力共同作用下的孔隙比；

e2i——为第i土层在平均自重压力和平均附加应力共同作用下的孔隙比；

hi——第i土层厚度（mm）；

m——修正系数，取m=1.3。

最终沉降量计算成果为0.45m，满足规范要求。

4 结语

（1）软土地基处理对堤防的安全起到决定性作用，需分析清楚地质情况，

并结合实际进行设计，是堤防安全的保证。

（2）选取合适的软土地基处理方式，对工程的工期、经济性有着重要的意义。

（3）软土地基的沉降是控制性的因素，采用合适的计算参数才能保证计算

的准确性。

（4）某河涌综合整治堤防软土地基处理合理，实际效果也较好，起到了软

土地基处理示范性作用。