对滩涂治理工程软土地基沉降问题的几点探讨.docx

对滩涂治理工程软土地基沉降问题的几点探讨朱小秋1 , 曾甄2(1 . 舟山市水利围垦局 , 浙江舟山316000 ;2 . 浙江省水利水电勘测设计院 , 浙江杭州310002)摘 要 : 针对在软土地基上采用排水板技术条件下围垦工程的沉降问题 , 从勘察 、设计 、招投标 、建管过程等方面进行几点探讨 。关键词 : 围涂 ; 软土地基 ; 沉降中图分类号 : s277142文献标识码 : b文章编号 : 10082701x (2010) 0120065202节 、潮流的变化而搬迁 。由于在中低滩涂地形测量中往往采用水下测量方式 , 地形图成果所示的高程多为浮泥或流 泥层顶面 , 若采用水利行业地质勘察规范 , 表层的浮泥和 流泥层容易被划为淤泥层 , 使得流泥和浮泥的力学性状按 淤泥考虑 , 造成实际施工过程中因挤淤等因素表现出的沉 降量明显大于理论计算沉降量的情况 。因此 , 在围垦工程 地质勘察阶段 , 宜按照 港口工程地质勘察规范查明滩 涂面表层浮泥和流泥的分布厚度 , 为设计阶段科学分析软 基沉降提供可靠的基础资料 。212 地基沉降理论计算软土地基的总沉降量 s 通常包括瞬时沉降 s d 、主固结沉降 s c 、次固结沉降 ss 之和 ,即 s = s d + sc + ss 。瞬时沉 降是在荷载实施后立即发生的沉降量 ,它是由剪切变形引起 的 ;主固结沉降是指在主固结过程中产生的沉降量 , 它是由 水从孔隙中排出引起的 ;次固结沉降是土骨架在持续荷载下 发生蠕变所引起的 。由于在计算过程中瞬时沉降和次固结沉 降较难通过理论计算 ,所以在 sl 435 2008海堤工程设计规1 问题的提出浙江省地处我国东南沿海 , 是一个土地匮乏的资源小 省 , 为缓解人多地少矛盾 , 浙江省历来重视滩涂围垦工程 。 随着经济社会的高速发展和城市化进程的快速推进 , 浙江 省的滩涂开发利用呈现出良好的发展态势 , 围垦工程已逐 步从高滩围涂转变为中低滩围涂 。目前 , 在浙东大量已建 和在建的 滩 涂 围 垦 工 程 中 , 普 遍 存 在 软 土 地 基 沉 降 过 大 , 引起设计高程不达标 、投资超概算 、工程结算经济纠纷等 问题 。本文结合类似工程的建设经验 , 对在软土地基上采 用排水板 技 术 条 件 下 围 垦 工 程 的 沉 降 问 题 从 勘 察 、设 计 、 招投标 、建管过程等方面进行几点探讨 。2 勘察设计阶段的软基沉降问题分析211地质勘察地质勘察是科学分析软土地基沉降的重要基础 , 地质 土层划分 、物 理 性 状 特 征 等 是 判 定 地 基 好 坏 的 重 要 指 标 。 浙东沿海多为淤涨型淤泥质海岸 , 滩涂原状地基土以深厚的高含水量 、低强度的淤泥或淤泥质土为主 。由于滩涂围 垦在浙江省归口水利行业主管 , 以往通常采用 gb 50021 2001岩土工程勘察规范1 、gb 50287 99 水利水电工程地质勘察规范2 和 sl 188 2005堤防工程地质勘察规 程3 作为围垦工程的地质勘察标准 , 将天然含水率 大于 液限l , 天然孔隙比 e 大于 115 的淤泥质 土 统 称 为 淤 泥 。 然而 , 淤涨型的中低滩涂面表层往往存在一定厚度的新淤 积土 , 这种淤泥性土毫无承载力 , 在外加荷载作用下将产 生挤淤现象使新淤积土流失而不可能固结 , 如何保住这层 新淤积土是个值得研究的课题 。j tj 240 97 港 口 工 程 地 质勘察规范4 中将 85 % 150 %的土定义为浮泥 。浮泥和流泥的流动性很强 , 常随季 5 范 中推荐总沉降量按分层总和法进行计算 , 即通过计算主固结沉降 ,再用沉降计算经验系数修正 ,表达式为 :n e1 i - e2 ims 1 + es = ms s c =hi1 ii = 1由于采用的是经验公式近似计算 ,沉降量计算与地基土分层 、各土层 e - p 曲线 、土层压缩深度以及地区经验系数 ms 等有关 , 在操作过程中常因对公式的理解不透而造成沉 降分析的偏差 。(1) 沉降计算基面问题 。对于存有浮泥或流泥的地基 土层 , 因浮泥和流泥不具承载力 , 沉降计算基面应以浮泥 、 流泥层的底面为准 。其余情况 , 均应以实测滩涂面顶标高 为计算基面 。(2) 附加应力计算问题 。分层沉降计算过程中 , 土层压缩量与 e - p 曲线有关 ,附加应力的计算直接关系到孔隙 比的变化值 ,由于围垦工程软土地基上的沉降量通常较大 , 使得沉降引起的堤坝增高值 ( 预留高程与设计高程之差) 对 附加应力的计算影响很大 ,因此 ,在沉降计算中应予以考虑 。65 收稿日期 : 2009206210作者简介 : 朱小秋 ( 1957 - ) , 男 , 工程师 , 大学本科 , 主要 从事水利工程建设管理工作 。总第167期浙江水利科技2010年第1期(3) 土层压缩计算深度问题 。海堤工程设计规范中对土层压缩计算深度规定“可按式z b 012 的条件确定”,是非强制性条款 ,因此 ,对于实际软弱土层远大于 zb 012 控制深度的地基 ,其计算土层压缩深度宜按zb 011 控制 更符合实际 。(4) 经验系数 ms 取值问题 。由于公式中将瞬时沉降和次固结沉降的影响都转化为经验系数予以一并考虑 ,故围垦软 基施工过程中常出现的抛石挤淤沉降量应在经验系数 ms 取 值上体现 。此外, 海堤工程设计规范中对经验系数取值范 围的描述为“可采用 m = 113 116”,并非强制规定了取值的 上 、下限 , 具体工程操作中宜结合前述 3 个影响因素根据实 际情况和类似工程经验合理取值 。213 沉损系数的确定设计计算工程量时常以断面几何方量乘以沉损系数作 为实际断面发生的方量 , 这里所指的沉损系数包括 2 个部 分 , 一部分为沉降系数 , 另一部分为损耗系数 。损耗系数与施工工艺 、料源 、自然因素等有关 , 体现施工中的断面损耗量的大小 。沉降系数为断面几何方量加断面总沉降量 之和与断面几何方量的比值 , 其中断面总沉降量包含地基沉降量和断面自身压缩量 , 由于软基上的地基沉降量远远 大于自身压缩量 , 且断面自身压缩量要求在施工过程中通过分层碾压来完成 , 故近似地认为断面总沉降量约等于地基沉降量 。 浙东围垦 工 程 中 多 以 土 石 混 合 堤 型 结 构 的 海 堤 为 主 ,外海采用石坝挡潮 , 内侧采用当地海涂泥防渗闭气 。对于石方 , 损耗系数在沉损系数中所占的比重较小 , 而对于闭 气土方 , 损耗系数在沉损系数中所占的比重较大 。设计过程中将沉降 系 数 与 沉 损 系 数 混 淆 在 一 起 的 情 况 时 有 发 生 ,也使得工程量的统计偏离实际 。因此 , 笔者认为在围垦工 程设计中 , 不但应提供沉损系数 , 而且还应分别提供沉降系数和损耗系数 , 以便校核沉损系数的准确性 。214 工后预留沉降的确定建于软基上的围垦工程 , 在工程完工后较长的一段时 间内 , 地基 土 仍 处 在 缓 慢 固 结 压 缩 过 程 , 产 生 工 后 沉 降 。因此 , 地基总沉降又可分为施工期沉降和工后沉降 2 个阶段 , 而工后沉降又分完工验收到竣工验收区间沉降和竣工 验收后沉降 。为保证围垦工程在运行期间内满足防潮 ( 洪)标准 , 工后沉降量体现为预留超高 , 然而对于工后预留沉降量的计算期限却争议较大 。笔者认为 , 工后预留沉降计 算期限宜为工程完工验收时起后 10 a , 这主要是由于新建围垦工程一般在完工后 510 a 沉降全部完成 , 同时 浙江省海塘工程安全鉴定管理办法 ( 试行) 中也规定 “首次安 全鉴定应在建成后 10 a 内进行”, 确定 10 a 的计算期限较为合理 。此外 , 由于地基沉降是随时间推移始终在发生的连续 过程 , 且通常施工期沉降要完成总沉降量的 90 %左右 , 考虑到围垦工 程 完 工 验 收 至 竣 工 验 收 还 有 一 段 较 长 的 时 间 ,在这段时间里还要产生区间沉降 , 完工验收时已经完成堤顶刚性路面浇筑 , 因此 , 对于预留超高的验收时间宜明确为完工验收阶段 , 且预留超高作为工后沉降量的体现 , 已 计入沉降系数中 , 在竣工结算时不另行计量结算 , 且预留 沉降量在设计时应提出建议值 , 在完工前要根据沉降观测资料由业主牵头会同设计单位 、原位观测单位 、监理单位 、施工单位共同研究分析确定 , 以确保竣工验收时堤顶高程 大于等于设计高程的要求 。3招投标过程中的沉降风险约定问题影响软土地基上围垦工程的沉降因素很多 , 且规范推 荐的公式为经验公式 , 造成设计阶段很难十分准确地确定 沉降量大小 。目前 , 施工招标文件中有关工程量的约定逐 步从过去的按实结算转变为定量包干结算 , 即招标文件中 提供的工程量及沉降系数通过设计理论分析确定 , 在合同 期内不予调整 。对于按实结算的约定 , 沉降偏差的风险多 由业主方承担 , 尤其是施工超载原因产生的沉降由业主来 承担极不合理 , 且容易发生投资难以控制 , 突破概算的情 况 ; 而对于定量包干结算的约定 , 沉降偏差的风险转嫁于 施工单位 , 尤其是地质原因及设计计算不准确引起的沉降 预测偏差由施工单位承担也不合理 , 这使得一些工程因招 标文件中沉降系数的严重偏离而造成施工单位中标后收不 抵支的现象 , 产生经济纠纷 。鉴于上述 2 种情况 , 笔者认 为在施工招标文件中对沉降风险的约定宜采取条件定量结 算方式 , 即 : 建设单位与施工单位既不签订开口合同也不 签订闭口合同而是签订半开口半闭口合同 , 根据实践经验 , 实际发生的沉降量超出合同约定沉降量的 10 %以内时 , 工 程量结算不予调整 , 超过 10 %时 , 按照程序界定业主方与 施工方相应承担的比例 , 业主方承担 70 % , 施工单位承担30 %为宜 。4 建设管理过程中的软基沉降控制问题在堤身加载阶段 , 为有效地控制软基沉降问题 , 施工 单位应严格按照设计提供的加荷曲线在原位观测的指导下 控制好加载速率 , 同时施工 、监理 、业主单位应加强施工 机械超载的督察力度 , 防止施工荷载过大产生急剧的沉降 变形 。对于外轮廓刚性结构 (如挡墙 、堤顶路面等) , 一般宜 在堤身填筑完成后 , 且沉降变形达到基本稳定后方可实施 。 当堤身沉降速率小于 8 mm月 , 可认 为 沉 降 变 形 已 基 本 稳 定 。因施工进度等要求 , 沉降变形未能达到基本稳定情况 下需要实施刚性结构时 , 则应根据即时原位观测资料推测 工后 10 a 该部位的总沉降量 , 扣除已发生的沉降量 , 其差 值即为施工时预留沉降量的控制值 。在工程量结算时 , 如实际沉降量与设计沉降量发生较 大偏差 , 宜通过雷达扫描物探加地质钻探校核的方式来鉴 定基底土石分界面 , 这种鉴定方法误差可控制在 3 %以内 , 从而反推实际发生的工程量 , 再按前述沉降风险的约定进(下转第 68 页)行结算 。66 总第167期浙江水利科技2010年第1期资变化的 主 要 因 素 之 一 , 要 尽 量 减 少 施 工 过 程 中 的 变 更 ,严格控制工程变更 。由于该工程采用招标图招标 , 施工图 与招标图变化较大 , 造成合同变更量很大 。针对工程实际 , 杭州市南排 工 程 建 设 管 理 处 在 工 程 开 工 前 就 与 监 理 单 位 、 跟踪审价单位一起议论 , 并出台了杭州三堡排涝工程变更 管理办法 , 办法规范了变更处理程序 , 明确了相关单位的职责和分工 , 加快了工程变更处理进度 。在实际操作中业主单位实行事前 、事中 、事后的过程控制 。主要为 :(1) 必要性控制 。工程技术科对工程变更的必要性进 行严格审查 , 对于必须进行变更的也要分清责任 , 明确责任方应承担的义务 , 然后进行相应的变更 ; 由综合协调科与工程技术科现场代表一起对变更项目进行经济核算 , 计 算出需增加或减少的投资 , 即变更前事前控制 。(2) 完善变更手续 , 并由监理和现场代表监督变更项 目的实施 。对于隐蔽工程 , 在工程变更隐蔽前必须经监理 、业主现场代表 、施工三方会签 , 力求做到所签内容 、工程 量与现场情况一致 ; 即变更事中控制 。(3) 严格审核变更价款 。由工程科现场代表审核变更 工程量 , 由综合科审核变更工程单价 , 来正确合理地确定变更价 款 , 避 免 施 工 方 采 取 多 报 、虚 报 来 增 加 工 程 投 资 。 即变更事后控制 。(4) 最后 , 将 变 更 相 关 费 用 及 时 提 交 跟 踪 审 价 部 门 审定 。粉质砂土层变成了块石层 , 造成施工难度加大 , 工期拖后 ,就出现了索赔情况 。为防止后续箱涵段出现类似情况 , 业 主单位对箱涵段地质进行了详细的补勘 , 针对补勘情况提 出了新的方案 , 避免索赔的发生 。(2) 必须明确索赔成立的条件 , 工程施工中的索赔必 须是依据合同条件 , 以客观事实为依据 , 科学合理地进行索赔 。(3) 对由于合同缺陷 、不利自然条件和客观障碍 、国 家政策和法律法规变更引起的不可避免的索赔 。对此类索 赔要及时做好现场签证 , 收集和整理好第一手资料 , 并注意取证资料的真实有效性 , 必要时还要对索赔事件进行影像资料的留存 。(4) 加强索赔事件处理的时效性 , 不因未能及时回复 索赔意向书和索赔申请报告导致索赔事件的复杂化 。5 与工程验收相结合实行分块控制杭州三堡排涝工程前期准备工程投资控制与工程各阶 段验收相结合 , 与各阶段的验收同步进行 。在各阶段验收 中基础验收主要是分部工程验收 , 投资控制也按分部工程 进行 。如 , 杭州三堡排涝工程前期准备工程钱塘江引排水 口分部工程已完工 , 在进行该分部工程验收资料整理中同 时要求施工单位对该分部工程的相关计量资料进行整理申 报 , 要求监理单位同步进行复核 , 并将复核结果报跟踪审 价单位进行审定 。这样真正实现了阶段控制 ( 过程控制) 。 有效地化解了整个工程竣工决算时的扯皮事件 。同时也为 以后整个工程结算打下坚实的基础 。4 加强工程索赔管理在水利工程建设中 , 工程索赔与工程变更一样也是不 可避免的 , 也伴随着工程投资的调整 。工程索赔管理实质 是一种风险管理 。索赔是由于发包人或其他原因 , 使承包 人在完成工程合同中增加了额外费用 , 对并非承包人的过 错所造成的实际损失 , 通过合法途径和程序要求发包人给 予合理补偿 。工程索赔按索赔要求分为工期索赔和费用索 赔 。加强索赔管理主要措施有 :(1) 加强索赔的前瞻性 , 有效避免过多索赔事件的发 生 。如 , 杭州三堡排涝工程前期准备工程由于前期勘探位 置与实际施工位置有出入 , 在钱塘江引排水分部工程灌注 桩施工中出现与招标给定的地质条件不符的情况 , 原先的6 结语综上所述 , 施工阶段工程造价的控制与