围海大堤临时排水口沉陷分析及修复处理.pdf

严 路 易 围海大 堤 临 时排 水 口 沉 陷分 析 及 修 复 处 理 O 。 。 。 。 。； ： 。 。 。 。 。 。 ： O 。 。 。 。 。 。 ； ： 。 。 。 。 。 。 ； 严路 易 ( 上海宏波工程咨询管理有限公司 2 0 0 2 3 2 ) 【 摘要】 本文对围海大堤建成后在运行维护过程 中临时排水 口段堤顶路面发生塌陷的原因进行 了分析， 介绍了 相应的修复措施， 并就如何避免类似破坏提出针对性措施， 以供其他工程参考指正。 【 关键词 】 围海大堤排水口 沉陷修复处理 1 S程概况 某 圈 围工 程 地处 上海 长 江 口南 岸 ，围堤 长 度 约 1 7 2 k in， 围堤 于 2 0 0 6 年 3月建成 。2 0 0 9年 3 月底 ， 在巡 查大堤过程中，发现局部堤段堤顶路面出现开裂及凹陷 等情况 ， 进一步利用地波雷达进行物探 ， 发现几处凹陷下 部存在不同程度的空洞，且集中发生在堤身临时排水口 处。 为进一步探 明原因， 对其中的 9 号临时排水 口处的堤 顶进行开挖检查 ， 共开挖检查井 3 个 ， 2 个检查井直径约 3 0 c m， 挖深约 3 m； 1 个检查井直径约 l m， 挖深 4 m 。经人 员下井检查 ，发现离堤顶路面约 2 7 2 8 m处出现空穴 ， 其走 向沿井壁 向外海侧 约 1 m， 再折线 向下延伸 ， 空穴呈 不规则形状 ， 紧贴堤身充泥管袋袋布边缘 ， 宽约 3 0 c m、 高 约 7 0 c m， 现场用钢卷尺放入量估其深度 ， 估计至临时排 水管底部 ， 空穴深大于 5 m。 2 塌 陷原因分析 根据现场检查情况 ，紧贴空穴 的堤身充泥管袋为斜 向布置 ， 充泥管袋上部土方排列紧密 ， 从深入空穴内量测 的卷尺收回时呈干燥的情况推断 ， 空穴 内干燥无水 。 经分 析造成空穴的原因为： 发生塌陷部位正处于临时排水口， 该部位有 4根穿过堤身的直径为 8 0 0 m m、 长度为 1 2 m的 临时排水钢管 。 钢管连接部分通过法兰螺栓连接 ， 由于堤 身结构 为内外侧充泥管袋加 中心部 分采用粉质砂 土吹 填 ， 堤身基础 为淤泥质土 ， 施工期及完成后沉降量较大 。 按 照 堤防工程设计 规范 ( G B 5 0 2 8 6 -9 8 ) 推荐 的分层 总和法采用地基各土层的e 曲线计算最终沉降量 ； 公 路软土地基路基设计与施工技术规范 ( J T J 0 1 7 9 6 ) 推 荐方法计算任意时刻地基 的沉降 ，由此可以计算各分级 加载下的沉降量以及竣工后基准期的残余沉降量。最终 沉降量 的计算公式为 s ： m 等 i：1 1 式中 最终沉降量 ， m m； n 压缩层范围的土层数 ； e 广第 i 土层在平均 自重应力作用下的孔隙比； e 一第 i 土层在平均自重应力和平均附加应力 共同作用下的孑 L 隙比； 一 第 i 土层 的厚度 ， m； m 修正系数 ， 一般 堤基 的 m= 1 0 ， 对 于海堤 软 土地基可采用 1 3 1 6 。 工程设计在参考 邻近工程海堤实测 沉降结果分析 后，确定该工程岸线筑堤当m ： 1 3 时与实际沉降量比较 接近吻合， 故该工程中取m = 1 3 0 。 根据设计计算，施工期及工程后期沉降以及堤身 自身的排水固结，整个堤身沉降量在竣工验收时将达 VOI 31 NO 08 2 01 1 水利建设与管理 2 0 1 1 年 第 8 期 到 0 7 m左右 ，基 准期 ( 2 0年计 )最 终沉降量将 达到 1 2 9 m。 而 临时排水 口穿堤钢 管接 口为 法兰 刚性连接 ， 限 制了变形 ， 承受堤 身变形 压力过 大从 而发 生断裂 ， 库区 内的积水 在通过排水管 向外 海排放过程 中，很容易将 粉砂 质堤芯土外 排流失 ， 逐渐形成 空穴 ， 从而形成堤身 凹陷。 3 修复处理方案 3 1 现场排摸检查 3 1 1 检查堤身是否存在空穴 因此根据现场堤顶防浪墙以及路面实际情况 ，对有 路面沉陷以及沉 陷过程 中钢管断裂经过 的 1 号 、 5号 、 6 号 、 7 号 、 8 号临排位置进行针对性 的开挖检查 。 查看后初 步确定开挖检查范围如下 ： 1 号 、 6号各开挖 1 个孔 ； 5 号 开挖 2 个孔 ，位置初选在对 角线上 ； 7号开挖 3 个孔 ， 位 置初选在对角线上 ； 8 号先在下沉处开挖 1 个孔 ； 9 号在 已开挖孔 的东北角加挖 1 个孔 。开挖后发现每个排水 口 均不同程度地存在空洞。 3 1 2 检查排水管是否有渗漏水 由于大堤在投入运行前临时排水 口拍门外 口、 检修 井 口、 内侧 集水井 口均 已进行封堵 ， 因此在对堤身及堤 顶修复处理前 ， 全 面检查排水管 的封堵密实性 。如在原 进出 口管周 围存在渗水 ， 或开挖检查 中发现空穴内土体 非常潮湿 ， 可初步判断管封堵不密实 ， 需根据具体情况 另外处理 。 3 2 空穴处理方案 在现场探明空穴情况基础上 ， 采取的处理 的步骤为 ： 空穴回填一压密注浆一路面修复。 3 2 1 挖孔检查后的临排空穴处理 挖孔检查后对发现堤身存在空洞 ，采用灌砂灌水充 填处理： 通过检查井倒人细砂， 而后灌水， 利用浆液 自重 流入坝体空穴内填充， 堵塞洞穴， 需分多次进行 ， 以使砂 体密实。待充填以及检查孑 L 回填完毕后，在堤顶对空穴 位置先进行浅层覆盖层注浆， 再进行深层注浆。 3 2 2 检查井恢复处理 检查井在空穴灌浆完成后， 利用开挖土分层回填、 夯 实 ， 并加水进行密实。 Wa t e r R e s o u r c e s D e v e lo p me n t A n d Ma n a g e me n t 3 2 - 3 堤身加固处理 由于堤顶下为吹填粉砂土 ， 土体松散 ， 在临排位置因 钢管的刚性所限，堤身土与地基土的压缩沉降变形不同 步， 土体 的密实度较差。为消除坝体隐患 ， 提高堤身防渗 能力和稳定性 ， 对于所有临排上部堤身土 ， 采用压密注浆 方式进行加固。 3 2 3 1 加固处理原则 a 有沉陷的堤身段 ， 布置 5 排注浆孔 ， 在 堤顶 的 内 外侧各布置 1 排间距 l m的注浆孔进行封浆加固 ，中间 按梅花形布置间距 2 - 3 m的注浆孔 。 b 无 沉陷的堤身段 ， 布置 3 排注浆孔 ， 在堤顶的 内 外侧各布置 1 排间距 l m的注浆孔进行封浆加 固，中间 布置 1 排间距 2 - 3 m的注浆孔 。范围：横 向为堤顶宽约 6 m ( D 除防浪墙底板宽度以及路肩混凝土埂 ) ， 纵 向在临 排位置以外两侧各扩大 4 m，注浆深度以管底为控制 ， 如 注浆管深度至排水管顶时 ， 可适当加大注浆压力 ， 以使浆 液扩散至管底 。 3 2 3 2 压密注浆 的技术要求 a 注浆及浆液配比： 临时排水 口堤身处土体均采用水泥一水玻璃双液 注浆 ， 固化剂采用 4 2 5 号普通硅盐水泥。 水玻璃掺量应通 过试验确定 ， 一般为 0 5 3 ； 水泥浆的水灰比为 0 6 2 0 ， 根据现场试验针对水 泥的实际情况加入一定 比例的外加剂 。为增加浆液的流 动性， 有利于浆液扩散 、 填充缝隙 ， 掺入粉煤灰 ， 用量为水 泥用量的 2 0 5 0 。 b 施工要求 ： 注浆孔： 封浆孔间距为 1 m， 其余注浆孔按梅花形 布置 ， 间距 2 - 3 m。 注浆加固深度约 6 m， 加 固范围至管底； 浆液注入量大于 1 5 ，可根据现场试验结果 ， 适 当调整注浆量 ； 注浆时， 注浆点的覆盖厚度应不小于 2 m， 注浆压 力在下部( 即排水 管上下 2 m左右范 围) 为 0 2 0 5 M P a ， 其余部位 为 0 2 0 3 M P a( 具体压力可 由现场试孔确定 ) 。 注浆量启浆时为0 2 r n 3 ， 封浆时为 0 1 m 。 对于空穴灌砂回 填后的注浆首先应注浆封顶 ， 然后 由下向上进行注浆 ， 防 止浆液上 冒； 严路 易 围海大 堤临时排水 口沉陷分析及修复处理 注浆采用帷幕法施工， 先打外围， 后内部； 注浆跳 孔间隔施工 ， 防止窜浆 ， 起管时交叉进行 ， 以保 证压浆 的 均匀扩撒和挤压 ； 注浆垂直偏差应小 于 1 。用带有活堵 头的金属 管注浆时每次上拔或下钻高度宜为 0 5 m。 注浆的流量为 7 - 1 0 L m i n 。 对于局部可能空隙较大处充填型注浆流量不 宜大于 2 0 L m i n ； 浆体应经过搅拌机充分搅拌均匀后才能开始压 注， 并应在注浆过程中不停缓慢搅拌， 搅拌时间应小于浆 液初凝时间； 水温不得超过 3 0 3 5 ， 并不得将盛浆桶和注浆管 路在注浆体静止状态暴露于阳光下， 防止浆液凝固； 每一单孑 L 第一次( 或每一次 ) 灌入一定预估的浆量 后 ， 应立 即停止压浆 ， 关 闭注浆管上安装 的球 阀， 接着压 其他注浆管， 待其浆液稳定后再提管 0 5 m， 再压浆， 这样 压浆 、 稳定 、 拔管直至设计标高 。注浆时应 时刻注意是否 有堤顶面 、 坡面 冒浆或上抬现象 ， 一旦发现 ， 应立 即停止 注浆 ， 调查 冒浆原 因， 调整注浆压力 、 流量 ， 并对外侧孔洞 采取封堵措施 ； 现场注浆施工中需注意对周边环境的影响，并采 取适当的监测 、 保护措施 ； 注浆用水不得采用 p H值小于 4的酸性水和工 业废水 ； 注浆施工质量控制参照 上海市地基处理技术 规 范 ( D B J 0 8 4 0 9 4 ) 严格 执行 ， 并 做好 自检工 作 。 施工单位需根据 实际施 工机具和技术 条件做好施工组 织设计 。 C 质量检验 ： 检测 内容 ： 注浆施工期质量检验包括机械性能 、 材 料质量 、 掺合 比试验等 ， 检查注浆高程 、 注浆孑 L 垂直度 、 水 泥掺量 、 上提注浆速度 、 外掺剂掺量 、 水灰 比、 注浆起止 时 间、 注浆量 的均匀度 、 跳孑 L 施工间歇时间等 ； 注浆 的连续性测试 ：探测注浆之 间水 平搭接情 况 ， 有无断浆、 裂缝、 未搭接 、 空洞等现象， 一般可采用 无损 检测。 3 - 3 堤顶路面修复 先用铣刨机铣刨掉原沥青混凝土面层 ，再用压路机 碾压几遍 ， 确保新筑路 面高程与相邻路段高程顺接 ， 再在 基层上铺一层沥青 ， 然后铺筑沥青混凝土面层 ， 新筑沥青 混凝 土面层 同原设 计 ( 细料厚 度为 3 c m，粗 料厚度 为 8 c m) 。 若面层 与基层 、 底基层之间有空隙 ， 则填相应厚度 的粗粒沥青混凝土 ； 若基层粉煤灰三渣层松散 ， 则挖除基 层后分层 回填沥青碎石 ； 若发现基层或底基层下有空洞 ， 则可用级配碎石夯实回填作为底基层 。 级配范围应满足 公路路面基层施工技术规范 ( J T J 0 3 4 -2 0 0 0 ) 要求。 沥青混合料需满足 公路沥青路面施工 技术规范 ( J T G F 4 0 - - 2 0 0 4 ) 要求。 回填用压路机压实， 压 实度不小于 9 7 。 3 4 修复效果 临时排水 口在南北涵 闸建成后 已分别实施封堵。现 场检查发现 1 号 、 5 号 、 6 号 、 7号 、 8 号 、 9 号 临时排水 口 上部堤顶沥青路面有局部沉陷现象 ，这几座排水 口在堤 身土方基本完成或运行期 ，先后有多根钢管法兰接 口处 发生断裂 ， 引起堤身土方局部明显下沉 ， 现场确定对发现 断裂的钢管进行封堵，对上部堤身的空洞分批多次灌水 填砂密实， 并对堤身进行了压密注浆加固， 通过加固处理 后 ， 经过连续半年的沉降观测， 堤身非正常沉陷现象未再 出现 。 4 预防措施 上海地区圈围工程临时排水大部分采用排水管穿越 堤身的方式 ，为避免发生类似因排水管破坏渗漏导致堤 身的破坏情况发生 ， 建议采取以下相应措施 ： a 临时排水管设计 时，堤身段应加设柔性 软管 ， 增 大管身对大堤沉降变形适应性 ，避免排水管法兰变形破 坏造成渗漏 ； 或者增加对排水管部位基础处理措施 。 b 排水管安装 时 ，在底部增设袋装 碎石或充泥 管 袋 ， 使 软接头形成一定的反弯预拱 ， 抵消一部分后期的沉 陷变形量。 C 围堤施工结束后及时对 临时排水 口进行封堵 。 临 时排水口堤身部分接头变形过大而造成管身脱节 ， 从而 形成渗漏通道，是造成围堤建成后塌陷破坏的主要原 因。 因此 ， 该工程 围区 内完成吹填后 ， 马上对 临时排水 口 进行封堵 ， 同时沟通围区内水系 ， 杜绝内外侧水流发生 贯通渗漏。A VoI 31 NO O8 2 01 1