躉船建設工程淤泥質岸坡開挖存在問題和處理措施淺析

（作者單位：安徽省淮河河道管理局 233000 中水淮河規劃設計研究有限公司 230601）

淤泥和淤泥質土是軟弱土的主要類型，這類土是抗剪強度較低、壓縮性較高、滲透性較小、天然含水率較大的飽和粘性土。其中淤泥質土指天然含水率大于液限、天然孔隙比在1.0～1.5 之間的粘性土，主要分布在我國東南沿海地區和內陸的大江、大河、大湖沿岸及周邊。由于這種土壓縮性較高、強度低，在外力振動或擾動下其結構極易損壞，因此成坡性較差，極易坍塌，在邊坡開挖和防護中應給予足夠的重視。

一、工程概況

淮河流域水環境監測中心躉船建設工程位于蚌埠吳家渡水文站200m 保護范圍上游淮河右岸，占用岸線長80m，工程處百年一遇設計洪水位22.48m，20 年一遇設計洪水位21.71m，98%保證率的水位10.82m，常水位13.00m。

主要建設內容：①躉船建設工程：設計新建一艘長40m、寬10m、型深2m 的鋼質躉船，配備設施齊全，滿足公務船舶安全停靠、休整和補給需要；②港池建設工程：通過對現有港池局部疏浚和岸坡防護，滿足躉船靠泊和規范管理需要，具體措施為對港池作局部疏深和疏長處理，增設上3 下2錨鏈固定，建設成標準躉船錨地。開挖港池底高程8.9m，邊坡1∶3，順岸長60m，躉船錨泊于開挖港池內，不突出現有河岸線，滿足管理要求。水域底邊線與碼頭前沿線呈30°夾角連接主航道。港池岸坡防護范圍為順岸178m，其中港池60m，上下游連接段118m。港池岸坡防護對現狀岸坡適當削坡，設計坡比1∶2.5，常水位以上岸坡作混凝土預制塊護坡，常水位以下岸坡作膜袋混凝土防護。

二、工程地質

工程位置地貌形態屬單一的淮河中下游河漫灘地單元。地勢總體較平坦開闊，灘地總寬約130m，分兩級，河邊一級寬約100m，地面高程15.0～16.0m，近堤腳一級為防浪平臺，寬30m，地面高程18.0～19.0m，場地后方為蚌埠城市圈堤，堤頂高程約25.7～26.0m，堤頂寬度約12.8m。本段河槽呈U型，上口槽寬約400m，深泓高程0.0m 左右，偏右岸，水下岸坡坡比左岸1∶13，右岸1∶5，均較緩。

為進一步摸清地層情況，在工程位置處進行了地質勘察，根據勘探孔揭露，工程區地層自上而下分為4 個層次。分述如下：

①層中～重粉質壤土（Qal4）：灰黃色，軟塑，稍濕～濕。上部夾較多輕粉質壤土或砂壤土。具中等偏高壓縮性。層厚2.20～3.20m，層底高程12.28～14.65m。

②層砂壤土（Qal4）：灰黃色，稍密，局部松散，飽和。局部夾薄層中粉質壤土。屬中等壓縮性土。該層層厚1.60～4.00m，層底高程8.75～13.05m。

③層淤泥質重粉質壤土（Qal4）：夾較多砂壤土，局部為互層狀。青灰色，軟塑，很濕，含少量腐殖質。屬高壓縮性土。層厚6.20～7.90m，層底高程1.35～5.15m。

④層砂壤土（Qal4）：青灰色，稍密，飽和。夾薄層青灰色粉質壤土。屬中等壓縮性土。該層未揭穿，最大揭露厚度2.95m，揭露最低層底高程-0.05m。

勘察期間淮河水位高程在12.50m 左右，測得鉆孔地下水位埋深為2.50～3.75m，高程為10.01～13.15m。

其中③層淤泥質重粉質壤土為軟土層，快剪標準值粘聚力c=9.6kPa，內摩角φ=6.0，均較低，穩定性差。根據地質剖面圖，灘唇處③層頂高程從上游到下游由8.88m →9.10m →8.75m 基本穩定，變化不大；③層頂高程由灘唇向后方逐漸抬高，坡比約1∶11。

三、岸坡防護工程設計和施工情況

1.岸坡防護工程設計情況

設計港池開挖底高程8.9m，邊坡1∶3，灘唇平均后退約40m，港池前沿與水利整治該段河道岸線一致，港池設計順岸長60m，躉船錨泊于港池內，不突出現有河岸線，滿足管理要求。水域底邊線與碼頭前沿線呈30°夾角連接主航道。

高程14.00m 以上岸坡作混凝土預制塊護坡，以下岸坡作膜袋混凝土防護。混凝土預制塊護岸結構型式：面層為0.12m 厚C20 混凝土預制塊干砌，下設0.1m 瓜子片墊層排水，墊層下鋪設土工布反濾保護土基層。水下采用模袋混凝土護岸，不需填筑圍堰和施工排水，模袋混凝土充填厚度斜坡面0.2m，底部5.0m 寬，平臺厚度0.25m。

③層淤泥質重粉質壤土基本臨界港池底開挖面，邊坡主要位于①中～重粉質壤土和②層砂壤土層內。

2.邊坡開挖前期施工情況

為節省工程投資，減小圍堰支護費用，港池岸坡開挖采用灘唇預留圍堰干法施工，受現場地形影響，港池施工定位較設計被迫下移20m，施工開挖后反映③層頂高程較原勘察抬高較多，14.0m 高程即出現淤泥層，繼續開挖發現基坑有明水滲出，采用抽水泵抽排降水，繼續開挖，發現揭露土層發黑，濕度很大，夾雜有機質。挖掘機附近邊坡出現塌坡，為合理降低上部載荷，將挖掘機更換為長臂挖掘機作業，同時增大坡比，由1∶3 增大至1∶4，繼續向下開挖發現邊坡仍不成形，塌坡嚴重。考慮到邊坡開挖后需做模袋混凝土防護，模袋混凝土對邊坡平整性要求較高，同時結合現場開挖淤泥質土邊坡結構不穩定，難以成形，采取粘土換填淤泥質土處理，繼續干法開挖施工，當挖至10.0m 高程時換填坡面出現開裂，下挫滑動，灘唇預留圍堰也出現滑坡，中段還出現翻沙鼓水，被迫停工。

3.淤泥質土邊坡處理方法比選

目前國內對淤泥質土處理的方法有換填法、上部降荷分層開挖、排水固結、石灰處理等，前期施工處理中已采用上部降荷分層開挖和換填法，但邊坡開挖至10.0m 時無法繼續施工。排水固結法施工時間較長，通常與石灰處理相結合，但該工程工期較緊；其次石灰處理后，土的粘性大幅降低，土層承載力增加較明顯，但對成坡性改良不大，因此不適合該工程的處理。為進一步有針對性地提出處理方案，依據《水利水電工程邊坡設計規范》（SL386－2007）中有關岸坡穩定計算的規定，選用河海大學工程力學研究所研制的《土石壩穩定分析系統（HHslope v 1.3）》堤防滲流場計算程序，對岸坡選取多種工況進行分析計算。

表1 岸坡抗滑穩定計算結果表

計算工況：

①非常運用條件Ⅰ：未置換土，施工期無水；

②正常運用條件；未置換土，設計低水位10.82m；

③正常運用條件：未置換土，常水位13.00m；

④非常運用條件Ⅰ：置換土后，施工期，無水；

⑤正常運用條件：置換土后，設計低水位10.82m；

⑥正常運用條件：置換土后，低水位12.00m；

⑦正常運用條件：置換土后，常水位13.00m；

⑧正常運用條件：置換土后，陡降期，降前水位13.50m，降后水位12.50m；

⑨正常運用條件：自然邊坡1∶5，設計低水位10.82m；

⑩正常運用條件：工程原位置處，常水位13.00m。

按照《水利水電工程邊坡設計規范》（SL386－2007）中第3.2.2 條的規定確定邊坡級別為3 級，查表3.4.2 相應抗滑穩定安全系數標準：非常運用條件Ⅰ為1.15～1.10，具體計算結果如表1。

計算結果表明，置換土以前施工期無水時邊坡抗滑安全系數0.79，置換土以后抗滑安全系數增大到0.87；當有水施工時，水位13.00m 邊坡抗滑安全系數1.10，置換土以后抗滑安全系數增大到1.21，邊坡屬于穩定值，因此將施工方案由干法施工改為水下開挖，放水前將現有坡面按設計要求整理到位，圍堰開小口充水，防止對坡面造成沖刷。

四、結束語

按照上述方案實施后，淮河流域水環境監測中心躉船建設工程淤泥質岸坡開挖得以順利完成，為后續項目開展打下了堅實的基礎。淤泥質軟土因為自身特性，在工程建設時會帶來極大的危害，如果處理的方法不恰當，很可能對工程造成影響，輕則延誤工期，重則發生嚴重質量事故。本文以具體實例說明淤泥質岸坡開挖的處理措施，為同類項目的實施提供一定參考■