禹王排澇站毛家湖大溝清淤復堤工程堤防塌方處理方案

趙豐林

一、工程概況

安徽省淮南市禹王排澇站毛家湖大溝清淤復堤工程上起毛集試驗區毛集鎮節制閘，下至禹王排澇站，全長5.556km，流域面積7.3km2。毛家湖大溝為平原河道，沿程地面高程在17.00～20.00m 之間，地面比降在1/10000 左右。

淮南市禹王排澇站毛家湖大溝堤防位于禹王排澇站上游的毛家湖大溝兩岸，為4 級堤防，堤防防洪標準為20年一遇，設計防洪水位為19.06～18.50m， 河道及堤防內外邊坡全部為1∶2.5，堤頂寬度為4m，河底高程為14.56～14.00m， 河底寬是20m。毛家湖大溝清淤復堤施工期間，由于地質發生局部變化，共有4 處發生滑坡，現選擇右岸樁號1+658～1+788 段作為典型設計，進行軟弱地基處理計算。右岸新筑堤防（樁號為1+658～1+778）發生滑坡，滑坡段總長130m，堤防背水側緊鄰一條排澇溝，新筑堤防迎水側和背水側均出現滑坡，兩側堤基有明顯淤泥擠出，致使堤防在填筑期間難以成型。

滑坡段位于相鄰勘察斷面之間，設計階段難以發現，經現場調查走訪，滑坡處原是坑塘，塘底較深。勘察單位對地質情況進行了補充勘探，勘探資料顯示，滑坡段堤基為第②層淤泥質粉質粘土、第④層淤泥質粉質粘土和第⑤層粉砂。各土層力學指標見表1、表2、表3。

表1 滲流穩定及抗滑穩定計算參數表

表2 兩側聯排水泥土攪拌樁復合參數計算表

表3 中間分布水泥土攪拌樁復合參數計算表

按照施工期天然地基土抗剪強度指標，采取瑞典條分法和畢肖普法分別對滑坡段進行抗滑穩定計算，堤防外側和內側抗滑穩定安全系數分別為0.76和0.84（瑞典條分法）、0.81 和0.88（畢肖普法），均小于規范規定值1.05。

二、處理方案比選

根據計算，施工期最危險圓弧滑動面最低處位于河底高程以下3.5m（具體高程為10.89m）。堤防滑坡后，土體失去抗剪強度，若條件允許可考慮直接挖除重新填筑，但該段堤防處在老河道上，軟弱堤基分布范圍較廣，埋深較大，淤泥質粉質粘土埋深最大處達14m，堤基挖除土方量大，施工難度較大。經綜合考慮，現擬定2 種方案進行比較，一種為水泥土攪拌樁進行堤防抗滑加固處理，另一種為水泥土攪拌樁結合塊石擠淤的方法進行堤防抗滑加固處理。

從經濟方面進行比較：水泥攪拌樁處理方法，需干式Φ0.5m 水泥土攪拌樁長度19350m，總造價69.7 萬元；水泥攪拌樁結合塊石擠淤處理方法，需干式Φ0.5m 水泥土攪拌樁長度4185m，塊石6370m3，總造價97.9 萬元。

通過經濟比較，可知水泥攪拌樁結合塊石擠淤法，造價偏高，由于塊石的工程量較難估算，暫按置換率25%考慮，該工程實際造價在此基礎上偏高或偏低都有可能。但由于塊石擠淤要求的工期較長，還要考慮后期堤防的抗滲透問題，本次設計采用水泥攪拌樁進行堤防抗滑加固處理。

三、水泥土攪拌樁設計

（一）理論計算依據

根據以往經驗，采用水泥土攪拌樁處理土體后，土體的抗剪強度指標數值肯定會有一定的提升，但如何定量計算分析處理后的土體抗剪強度指標比較困難。本次理論及計算公式參考論文《水泥土攪拌樁在某堤防滑坡處理中的應用》中的內容，對土體采用摩爾-庫侖模型模擬，即對攪拌樁采用“均質化”處理。所謂“均質化”，就是根據強度等效原理，把攪拌樁和樁間土等效為“均質復合體”把樁均勻地“彌散”到整個加固區域，以求得加固土體的等效強度指標，在有限元計算中網格的劃分不再單獨考慮樁體的存在。處理后，地基抗剪強度指標Csp和φsp分別按下式計算：

Csp=Cs（1-m）+mCp

tanφsp=（1-m）tanφs+mtanφp

式中：Cs、φs為天然土體強度指標；Cp、φp為樁身強度指標；m 為土體置換率。

（二）工程布置

本次工程采用梅花型布置，樁間距取1.4m（樁中心距），樁直徑取0.5m，實施范圍為迎水側堤腳至堤腰2.92m，縱向共3 排，沿堤線長130m；背水側堤腳至堤腰4.14m，縱向共4 排，沿堤線長130m?？紤]到加強堤防抗滑的穩定性，在兩側聯排樁之間，按5.5m×5.5m 布置格柵狀水泥土攪拌樁，將堤基淤泥分隔為小塊，防止淤泥的整體擾動。攪拌樁穿過軟弱土層，并進入抗剪強度較高的粉砂層，樁身入粉砂層2.5～3.5m。水泥土攪拌樁平面布置圖詳見圖1。

圖1 水泥土攪拌樁平面布置圖

四、結論

經滲流穩定與抗滑穩定復核計算，結論如下：

（一）滲流穩定

正常運行期，地基處理后，最大出逸比降0.11，小于允許出逸比降0.5，滿足安全要求；水位驟降期，地基處理后，最大出逸比降0.25，小于允許出逸比降0.5，滿足安全要求。

（二）抗滑穩定

施工期，地基處理后，堤防迎水側抗滑穩定安全系數1.12，堤防背水側抗滑穩定安全系數1.3，全部大于規范規定的安全系數1.05，滿足安全要求；正常運行期，地基處理后，堤防迎水側抗滑穩定安全系數2.12，堤防背水側抗滑穩定安全系數1.23，全部大于規范規定的安全系數1.05，滿足安全要求；水位驟降期，地基處理后，堤防迎水側抗滑穩定安全系數1.74，堤防背水側抗滑穩定安全系數1.09，全部大于規范規定的安全系數1.05，滿足安全要求。

目前，該工程按上述方案施工并已安全運行4年，運行情況良好■