某工程軟土地基堤基失穩原因分析

張本靜（

安徽省水利水電勘測設計院勘測分院 蚌埠 233000）

某工程軟土地基堤基失穩原因分析

張本靜（

安徽省水利水電勘測設計院勘測分院 蚌埠 233000）

本文通過對某工程軟土地基堤基失穩段工程與水文地質勘察、試驗，收集分析施工過程資料，總結出該段軟土地基堤基失穩的主要原因，對類似工程施工避免出現堤基失穩，保證施工進度、降低施工成本等具有現實的指導意義。

堤防填筑 堤基失穩 裂縫 地質勘察

1 工程概況

某分洪道工程左側堤在樁號Z34+000～Z35+000范圍，設計堤頂高程約11.8m，堤頂寬4.5m。堤外坡9.0m和6.0m高程處分別設寬10.0m的一、二級平臺，堤頂與一級平臺、一級平臺與二級平臺之間坡比為1∶3，二級平臺與分洪道底之間坡比為1∶5，分洪道底高程約0.5m。堤內坡在9.0m設一平臺，堤頂與平臺之間坡比為1∶3。

2 堤防填筑過程及失穩現狀

2.1堤防填筑過程

失穩段位于分洪道左岸Z34+270～Z34+600樁號范圍內，施工單位于2012年10月13日對水塘進行清基驗收，2012年10月14日～2013年7月15日進行填塘，填塘后的堤基高程為5.71～5.81m。2013年7月18日起進行堤身分層填筑，單層填筑厚度約0.3m，一般每層填筑時間1～9d，2013年8月18日填筑至第11層，高程8.67～8.75m。2013年8月19日發現堤防外平臺出現裂縫，堤身無異常，施工單位對外平臺進行整平碾壓處理，于2013年9月1日進行第12層填筑，至8.97～9.04m后暫停填筑。2013年9月15日起進行位移、沉降觀測，至2013年11月16日，位移和沉降每星期變形在1～4mm之間，無明顯變化。2013年11 月19日恢復堤身填筑，填筑至15層，堤頂高程達10.8m，內外平臺均按設計要求填筑。但在樁號Z34+270～Z34+472段堤軸線內側20～45m外，設有寬40～70m、高約2m的淤泥質土棄土堆載區。

2.2失穩堤段現狀

2013年12月1日晚，樁號Z34+270～Z34+490段堤身外平臺及堤身出現突然沉降并向分洪道內滑移。堤身失穩滑移后，共產生平行于堤身軸線方向L22、L19和L28等3條主要裂縫并伴隨有30條長短不一的次要裂縫，裂縫的具體位置見工程地質平面圖1。其中L22為主裂縫呈寬緩的弧形，最大錯動處錯動面后緣線與堤身軸線基本吻合，裂縫范圍為Z34+280～Z34+440，裂縫兩側土體明顯錯動，形成長約160m，高差5～6m的土質錯動邊坡，裂縫底部基本位于1層層底和1層層頂之間，該裂縫的范圍與填筑前原有水塘的分布范圍基本一致。L19位于堤身軸線內側呈寬緩的弧形，最大錯動處與堤身軸線基本平行，相距約10m，分布范圍為Z34+300～Z34+455，形成長約155m、寬4～7m、最大深3.0～3.5m陡傾角裂縫，裂縫底部主要位于1層底部。L28位于堤身外側，與堤身軸線基本平行，相距約26m，分布范圍為Z34+305～34+406m，形成長約101m、寬2.0～3.5m、深1.5～2.5m陡傾角裂縫，該裂縫基本與9.0m平臺的外側邊界線基本一致。其余30條次要裂縫，裂縫長15～50m，寬5～15cm，僅個別寬約2m，深0.5～1.5m，次要裂縫的分布基本與3條主要裂隙平行。

失穩后的堤身高程普遍下降1.0～3.0m，最大處約6.0m；L20外側地面出現輕微隆起0.5～1.0m，并出現少量鼓脹裂縫。

3 失穩堤段工程地質勘察

根據設計要求及現場失穩情況，為進一步查明失穩段堤基水文地質與工程地質條件，分析堤基失穩原因，現場勘察共布置橫斷面4個、縱斷面2個，共布置鉆機孔6個、靜力觸探孔10個，總進尺343m，標準貫入試驗66次，取原狀土樣24個做室內試驗。在失穩堤段軸線兩側100m范圍內進行了1∶1000的工程地質測繪，勘察工作布置見失穩堤段工程地質平面圖（圖1）。

4 失穩堤段工程地質與水文地質條件

4.1工程地質條件

根據勘察資料，失穩堤段勘察范圍內揭露的地層如下：

表1 各土層力學性質及滲透性指標建議值表

圖1 失穩堤段工程地質平面圖

③1層：淤泥質重粉質壤土～淤泥，局部夾有泥炭質土及腐殖質，灰色，流塑，高壓縮性，失穩堤段處層厚12.10～17.10m，層底高程-15.32～-8.39m。上游尚未失穩地段PM4剖面處層厚12.50～17.40m，層底高程-12.20～-7.93m；下游尚未失穩地段PM1剖面處層厚6.10～9.90m，層底高程-4.26m。

?1層（K）：砂巖，全風化，棕紅色，巖芯呈短柱狀，砂顆粒膠結明顯，手掰易碎。

各土層力學性質指標及滲透性指標建議值見表1。

4.2水文地質條件

根據地下水的賦存和埋藏條件，工程區地下水類型主要為上層滯水和基巖裂隙水，上層滯水主要分布在上部粘性土層內，勘察時地下水位多位于上部層堤身填土和③1層淤泥質重粉質壤土淺部，現場觀測裂縫L31，其底部露出的地下水位與開挖的分洪道水位基本一致。基巖裂隙水主要分布在下部的砂巖中，對堤防的失穩一般無影響。

5 堤基失穩主要因素分析

5.1堤基土體軟弱抗剪強度低

失穩堤段堤基軟弱，堤身填筑前未進行地基加固，原水塘塘底新近沉積的流塑狀淤泥未完全清除，堤身土直接填筑在塘底淤泥和③1層淤泥質重粉質壤土上，雖然有性質較好的堤身填土擠入表層土中，強度提高有限，厚度也有限，僅1.8～1.9m，多為軟塑狀。其下部③1土層性質仍未改善，靜探比貫入阻力在0.44～0.48MPa之間，凝聚力為10.0kPa，內摩擦角僅為1.7°，其中該層淤泥質重粉質壤土層頂部有厚約 1.0～2.0m的土質更差，靜探比貫入阻力多在0.26～0.41MPa之間。主裂縫L22的延展范圍與原水塘分布范圍接近一致。

5.2堤基土體的承載力低、壓縮變形大

堤頂處及外側平臺處堤身填土厚度約6.0～7.0m，下部

的③1層淤泥質重粉質壤土（尤其③1層的頂部土層）承載力僅為50kPa，承載力難以滿足承載力要求，失穩堤段軟弱堤基層厚12.10～17.10m，厚度較大，導致壓縮變形也較大。從未滑動的PM1剖面來看，下部的③1層淤泥質重粉質壤土天然厚度6.0～10.0m，較失穩堤段明顯偏薄。

5.3堤內側堆土增加了堤基附加應力

失穩堤段滑塌區范圍與堆載區范圍基本一致，說明堆土區附加應力對堤基淤泥質土有明顯的側向擠壓作用，進一步導致堤基失穩。

5.4施工加荷速率較快

根據施工記錄，2013年7月18日～8月18日堤身從第1層5.71～5.81m高程開始填筑至第11層8.67～8.75m高程，單層填筑厚度約0.3m，3.0m厚的堤身填筑約32d，堤身未出現裂縫等問題。而2013年11月17日～12月1日約14d，填筑厚度約1.1m，比以前施工速度快，由于下部的③1層淤泥質重粉質壤土為極微透水性，孔隙水壓力來不及消散，土體強度得不到提高，導致堤身整體失穩。

6 堤基處理建議

6.1清除失穩土體

失穩段堤身填土多處開裂，大范圍沉降，應將新填筑的土體全部清除至設計建基面高程，堤內側平臺后禁止堆放疏挖棄土，疏挖多余棄土應另選棄土場，以降低堤內側附加應力。

6.2堤基加固處理

加固堤基土體，提高堤基承載能力。建議采用水泥深層土攪拌樁或砂樁進行加固處理，樁端入土深度應根據理論計算結果及現場試驗成果綜合確定。

6.3堆載預壓處理

利用堤身分級填筑的土料作為壓載，在堤基中插打塑料排水板，作為排水通道排出堤基土體中的孔隙水，以加速堤基土體固結，提高淤泥質軟土地基的承載能力。

6.4選擇適當的填筑速率

根據堤身填土過程中水平位移和垂直沉降觀測數據，確定堤身填土的填筑速率。施工過程應嚴格按照設計加載速率進行控制，保證各填筑層的施工時間間隔，分層完成堤身填筑，確保堤身填筑過程整體穩定■