软弱地基处理技术在尼日利亚防洪堤施建中的研究与应用.doc

软弱地基处理技术在尼日利亚防洪堤施建中的研究与应用任建德 （山西省晋中市水利局，晋中030600 ）摘要：针对如何在软弱地基上设建防洪堤的问题，在2003-2006年南南合作中，中国技援组在尼日利亚认真调研后研究设计了适合在软弱地基上建筑防洪堤的形式、并采用与之相适应的护面结构，不但可节省工程投资、而且加快了施工进度。关键词： 防洪堤 结构形式 设计研究洪涝是尼日利亚国家主要的自然灾害之一。全国自然灾害损失中，洪灾损失占总损失的65%。洪灾的形成因素主要是在大、中、小河流上控制性工程设施少且多年平均降雨量在15002500mm,且主要分布在6、7、8、9四个月，在尼国没有四季，只分雨季和旱季，两季时间基本相等均为半年。雨季期三天两场雨，时间短强度大易产流造峰形成洪灾，旱季期滴雨不见草木皆枯，地面干裂。针对尼国水利工程现状和洪泛灾害的影响，南南合作技组认真调查研究后选定在首都南郊无苏马河径流的洪泛区内设堤建坝在中国赴尼日利亚南南合作技术援助组指导下兴建的呜苏马河（Uosma river）防洪堤位于尼日利亚首都阿布贾南郊嘎嘎拉塔镇（gwagwalata），设计堤身为砂卵石填筑，堤高58m，总长2460m。迎水坡采用25cm厚浆砌预制混凝土块护面，设纵横混凝土梁格加强整体性，坡比为1：1.01：1.5，背水坡采用梁格固坡，坡比为1：1.5，堤顶宽4m，2004年4月开工，10月底竣工经南南合作粮农组织与尼日利亚国家水利部验收为优质工程交付使用。1、结构形式确定及堤基处理堤型选择是否合理，直接影响工程投资大小，结构的安全稳定和施工的难易程度。设计时主要依据堤线布置、地质情况、城市总体规划，本着安全可靠、经济合理、因地制宜的原则，通过分析比较三个方案后选定为适应堤基变形的柔性砂卵石堤身。1、1工程地质情况该段防洪堤主要沿I级阶地前缘的斜坡和漫滩布置，是人工堆积层的主要地段之一，地层主要由建筑垃圾、粉土和砂卵石组成。其建筑垃圾由破瓦、坏土、生活垃圾等组成，厚度一般为2.05m，结构松散，架空现象严重。承载力低，粉土层一般厚度为2.06.0m，呈褐色、褐黄色、灰褐色，湿软可塑状，土性不均一，其间夹0.050.3m的亚黏土透镜体，延伸数厘米至数十米不等；卵石层位于粉土层之下厚3.06.0m，呈稍密状，很湿泡水，卵石粒径一般为28cm，含818cm的漂石，层中夹卵砾石，漂石层透镜体；因此，地质基础应置于承载力相对较高的粉土层或卵石层的下方1.02.0m。起止桩号地质情况厚度承载力摩擦系数0+5500+950建筑垃圾2.0-4.550-600.28粉土层3.5-4.8100-1200.33-0.35卵石层5.0-8.8220-2500.4-0.450+9501+400建筑垃圾2.9-3.960-700.28粉土层2.5-5.5100-1200.33-0.35卵石层3-5.5220-2500.4-0.451+4001+720建筑垃圾3.5-560-700.28粉土层2.4-4.1100-1200.33-0.35卵石层2.9-4.8220-2500.4-0.45建筑垃圾2.2-4.960-700.28粉土层3.8-6.1100-2000.33-0.35卵石层3.5-6220-2500.4-0.452+0583+010建筑垃圾4.2-5.160-700.28粉土层3.2-5.8100-2000.33-0.45卵石层4.3-6.2220-2500.4-0.451.2堤身结构的选定根据工程布置及结构设计，若将基础置于粉土层或卵石层上，平均开挖深度在4m左右，而实际地面高程与堤顶高程差38m，所以有近50%堤身地下埋深大于地面以上的高度，且施工难度增大，工程量和投资增大，工程进度不能满足要求。但由于杂填土厚度较大，承载力低，变形较大，所以必须采用适应变形结构形式和筑堤材料。经认真研究比较后，选定砂卵石填筑堤身，浆砌混凝土预制块护面的结构形式。1.3堤基的具体处理由于采用了柔性堤身，所以对堤基只作如下简单处理，施工时清除表层1.02.0m杂填土，碾压密实后填筑砂卵石，若发现生活垃圾，则全部清除。对于局部松散地段，填筑0.2-0.25m厚大卵石，用16t振动碾碾压加密处理。对于2+0583+010段的堤基，表层1.5-2.0m粉土下有1.1-3.1m厚粉质黏土（即淤泥）层，通过钻探揭示，颜色为深灰色，呈软流塑状，不均匀，承载力标准值为fk=3550KPa,承载力低，变形大，必须处理。若换填砂卵石，则清除困难，挖填方量大，故采用1.5m1.5m梅花形布置 30cm砂孔桩结合纵向排水盲沟，在堤身自重压力下加速排水固结和压缩变形，提高承载力，同时前后用废渣回填压重，防止滑动。表层清除0.30.5m厚耕植土，铺填0.20.25m厚大卵石，用16t振动碾压加密处理。2、填筑质量控制 堤身填筑采用就地取材的砂卵石料，由于填筑量大，选定了三个料场。控制填筑质量是保证堤防安全和减小堤身沉降的关键。2.1填料物理力学性质通过对三个料场的取样试验可看出：堤北1料场（Bank North No1）中砂含泥量，平均为12.1%，堤东2（Bank East No2）料场平均为22.5%，堤南3 （Bank East No3）料场平均为22.5%，折算为整个填料的含泥量大于规范要求的5%。如何确定该项控制指标的大小？经过认真的分析研究，通过室内试验，现场碾压试验和施工中的自检、抽检检验，含泥量指标可放宽10%，且根据料场情况的不同，施工中也未严格控制该指标。为确保堤身稳定，对填料的C、指标和干密度进行严格控制。压实参数的确定根据设计要求的=35，干密度r=2.2t/m3，进行现场碾压试验，以确定最优的压实参数。14t振动碾压，振动档位二档，行车档位一档；铺料厚度655cm，含水量3%5%；碾压遍数810遍；填筑密度：卵石含量大于等于75%时控制压实干密度为2.32t/m3；卵石含量小于75%时控制压实干密度为2.28t/m;由于试验用料取自堤南3料场，所以其它料场砂卵石料压实参数在施工中作了适当调整。2.2施工检测及运行检验施工中加强自检和抽检。通过现场水平滑移法对堤身填筑料的抗剪指标进行了校核，结果与室内大剪指标基本一致，验证了设计参数的合理性。通过施工期及供水期检测，除了局部由于堤身、堤基沉降引起浆砌预制块砂浆开裂以外，堤身是稳定的。3、堤身防护堤身采用砂卵石填筑，属柔性，且堤基为软基，变形量较大，故堤身防护必须采用适应变形的结构。设计考虑5m5m、20cm厚的现浇混凝土护面，施工中改为浆砌20cm厚六角形混凝土预制块，单块重50kg。为了加强整体性，纵横3.55m间距设置40cm40cm现浇混凝土梁格。此结构既适应堤基和堤身变形，有加快了施工进度，且便于运行维修。4、结论及建议1)在软基上可建筑适应变形的堤身并采用与之相适应的护面结构，可节省工程投资、加快施工进度。2)堤身填筑砂卵石含泥量在确保堤身稳定的情况下，可根据当地料场情况适当放宽。3)堤身防护分缝力求从堤脚至堤顶上下一致、对齐，分缝长度不超过10m，缝宽不小于1.5cm，缝内采用二毡（改性油毡）三油充填，避免产生不规则裂缝。4)认真做好排水孔及其后的反滤层，确保不发生渗透破坏。5)认真做好老堤与新堤的结合，力求使堤身产生均匀沉降，避免护面开裂。作者简介:任建德,1953生, 1978年毕业于太原工学院水利系. 高级工程师， 2003-2006赴尼日利亚技术援外，任首都地区（啊布贾FCT）技援组长。收稿日期：2008-05-29 修回日期:2008-06-04Research and Application of the Technique to Treat weak Foundation in Constructing Flood control Dam of NigeriaREN Jian-deAbstract:Aiming at the problem to construct flood control dam on weak foundation in Nigeria,from 2003 to 2006,after earnest investigation and study,the china technique aid team in south-south cooperation presented a design plan of flood control dam suited to weak foundation and gave the correspondent pavement stru