水利工程论文-漩门二期堵坝工程软土地基处理设计.doc

水利工程论文-漩门二期堵坝工程软土地基处理设计摘要：漩门二期堵坝工程是漩门二期蓄淡围垦工程的关键项目，而软土地基处理的设计与施工是关键中的关键。二期堵坝地基持力层为含水量高、透水性差、压缩性高、强度低、固结慢的软土层，工程地质条件差。为控制变形及坝体稳定，必须对地基软土层进行加固处理。本文阐述了塑料板排水法加固软基技术在漩门二期蓄淡围垦工程中的应用。关键词：软土地基塑料排水板土工布垫层排水固结GPS定位前言软土地基由于土颗粒细、孔隙比大、含水量大、透水性差，孔隙中的水不易排出，在这类地基上修建工程主要问题是地基强度低，加荷后变形大，建筑物极易失稳。如果对软基处理不当，不仅增加工程量，耗资过高，拖延工期，甚至可能会造成工程失败。为了解决这个问题，人们在长期的建设实践中，积累了许多的经验，研究出许多的先进技术，塑料排水板法加固软基就是其中之一。排水固结法的机理是通过加载，使土体中的孔隙水排出，有效应力增加，土中孔隙体积减小，密实度加大，土体强度提高，提高了地基承载力。在超软的饱和软土地基、复杂的地形和恶劣的水环境条件下，设计必须充分考虑施工的可行性，才能使设计获得成功。1工程特点1.1工程概况漩门二期蓄淡围垦工程位于浙江省乐清湾玉环县本岛北面的漩门港。蓄淡围垦区总面积5.6万亩，其中可供开发利用海涂资源3.2万亩，蓄淡水库水面面积2.4万亩，蓄淡水库总库容8312万m3。本工程主要由二期堵坝、二期海堤、一期堵坝闭气、一期海堤加固闭气、泄水闸和引水闸等六个单项工程组成。1.2二期堵坝工程特点二期堵坝工程位于玉环本岛分水山与鹰公山（海上小岛）之间，此处原为温州至玉环县楚门的航道，距玉环县城约15km。主要特点如下：超软的饱和软土地基：坝区地层可划分为5个地质大层，7个工程地质小层，覆盖层最大厚度达54.3m。坝基持力层由淤泥层（2、3）、淤泥质粉质粘土si层及淤泥质粘土层组成，总厚度18.641.5m。坝基土基物理力学指标见表1-2-1。庞大的堵坝体量：二期堵坝长1.08km，标准坝段坝高为15.5m，量大坝高达32.5m，最大底宽为353.2m，其中：石坝最大底宽为190m，闭气土方最大底宽为163.2m，标准坝段断面图见图1-2-1。复杂的地形条件：坝址处涂面高程一般在-7.2-8.0m左右，两侧由于潮汐冲刷，各分布宽约100m的深槽，最低底高程分别为-25m和-18m。恶劣的水环境条件：工程所在地处于浙东南沿海的乐清湾内，该湾为半封闭型港湾，二期堵坝口门朝南，轴线方向与潮波法线方向垂直相交，最大潮差为8.42m，平均潮差为5.15m。二期堵坝处水深（平均潮位下）一般为：标准堵坝为10m，两侧深潭分别为28m和21m。表1-2-1二期堵坝坝基土物理力学指标土层编号土层名称土层厚度天然含水量天然容重干容重孔隙比压缩系数压缩模量固结系数直剪承载力标准值快剪固快(m)W(%)r(kN/m3)rd(kN/m3)ev(Mpa-1)Es(Mpa)Cv(10-4/s)C(kPa)()C(kPa)()fk(kPa)I2淤泥6.0014.566.316.19.71.841.861.536.496.62.09.410.745I312.615.862.116.310.11.721.581.728.1513.03.513.310.255Isi淤泥质粉质粘土0.018.151.017.211.61.351.032.2814.075.13.38.712.550淤泥质粘土4.423.450.017.111.41.391.102.1710.1512.54.710.811.570粉质粘土1.95.631.618.914.30.870.474.019.120.7粘土夹粉细砂1.414.735.218.914.00.970.346.6020.128.017.4上述特点给地基处理设计与施工造成了巨大的困难，必须十分慬慎的设计，必须采用非常规的施工设备与方法，必须精心的设计、精心施工才能保证地基处理的成功。2地基处理方案与设计2.1地基处理方案的确定针对本工程特点，考虑了二种方案：方案一：整个堵坝段采用单一的塑料排水板法。方案二：涂面-7.2-8.0m采用排水板法，深潭处采用水下爆破挤淤换基法。爆破挤淤换基法的优点为：施工工序简单、有利于质量控制；施工速度快，工期短；建筑物工后沉降小，沉降时间短。但水下爆破挤淤换基法对地基要求较高，基础要有较好的持力层，且埋藏不宜过深。在现有规范中，爆破挤淤换基法处理软基筑堤的适用范围为软土层厚412m，这是“爆破挤淤换基法”的局限。本工程堵坝基础处理深度达30m左右，且两坝头深潭其软土层厚也有10m左右，浅层范围极小，加上采用两套施工手段，在1.08km范围内施工会有干扰，投资也不节约。故决定不用方案二，而用方案一。结合本工程的实际，并根据我省成功的经验，设计上考虑：为了防止坝身抛石和石坝基础排水垫层材料陷入淤泥中，本工程先在淤泥表面铺设了一层400g/m2无纺（加筋）土工布，以起到隔离、传力均匀和加筋作用。同时，通过稳定计算确定在坝体外坡（外海侧）设置镇压层以减少坝体的重量。故最终选定塑料排水板土工布镇压层的复合加固法。2.2方案设计按照土工合成材料应用技术规范（GB50290-98）进行设计。按照排水板插设深度一般应达处理软土层的层底，若软土层较厚（如超过建筑物底宽的2倍时），排水通道的打设深度为1/2建筑物底宽，但排水板必须穿过土体稳定计算的弧形滑动面至少2m的原则，根据二期堵坝内外稳定计算成果：在石坝坝身坝基132m范围内，插板间距1.2m，插板底高程为-34m；在石坝镇压层坝基44.4m范围内，插板间距1.2m，插板底高程为-28m。石坝坝基设有1.2m碎石垫层，碎石垫层与涂面间设有400g/m2无纺（加筋）土工布一层。3技术要求3.1土工布涂面400g/m2无纺（加筋）土工布的铺设采用装有全球GPS定位系统的土工布铺设船进行施工，土工布先在陆上拼幅(拼接加宽),拼接宽度根据土工布铺设设备能力确定，土工布拼幅完成后进行水下铺设土工布,铺设时设计要求土工布的纵向(长度向)沿横断面方向(垂直坝轴线方向)铺设,且全长铺设。因在水深达1028m的水下铺设无纺布，同时受到潮流的影响，难度极大，为保证质量，设计要求铺设时无纺布搭接(叠铺)宽度：桩号坝（二）0+2500+850为80cm，两侧深潭桩号坝（二）0+0900+250、坝（二）0+8500+970为100cm。为了确保基础无纺布的搭接宽度达到设计要求，施工中采用全球GPS定位系统确定搭接位置并派潜水员下水摸测，如不合格，在搭接处再补铺一块与两边搭接。3.2排水垫层在以往的设计中，作为水平排水的排水垫层一般为含泥量少的中粗砂。在一些砂源缺乏的地方也有用粒径小于10cm的碎石碴作为排水垫层。在本工程的排水垫层设计中，考虑到本工程所在地，砂源比较缺乏，同时二期堵坝处于涨落潮区，水深也较深，容易造成砂垫层的冲损，故采用碎石垫层。后由于碎石供应无法满足石坝基础排水垫层铺设进度要求，为了保证二期堵坝施工进度，经过专家的论证，同意石坝基础碎石垫层利用部分河床砂砾石进行补充。砂砾石要求采用相对连续天然级配料，0.2cm粒径8cm，粒径58cm小于20，粒径0.2cm小于5，含泥量砂量的5。从本工程的施工和排水效果来看，河床砂砾石不失为经济、实用、方便的排水垫层料。排水垫层的厚度随铺设方法而定。当采用船抛的方法铺设时，垫层的厚度一般为100cm以上。本工程根据工程所在区域的地形、水文等特点，石坝基础排水垫层的厚度采用120cm。水平排水垫层排水效果的好坏取决于垫层施工时的厚度控制，在本工程的基础水平垫层施工中，采用开底驳船由GPS定位后以一定的船速、船向及开底宽度等控制抛设厚度，设计要