赤溪围海堤牛尾冲水闸基础处理方案优化分析

甄溢涛

(台山市水利工程建设管理中心，广东 台山 529200)

0 前 言

由于各种客观、主观条件以及工程投资的制约，设计方案在工程施工阶段可能存在无法实施的情况，为了让工程能够顺利，就需要对设计方案进行优化，使之适应施工现场的现状，能够顺利实施。文章以台山市赤溪围海堤除险加固工程牛尾冲水闸的基础处理为实例，简单介绍方案优化的思路。

1 工程概况

赤溪镇位于广东江门台山市东南端，沿岸滩涂6万多亩，蚝、虾、蟹等水产品养殖业十分发达，赤溪围海堤位于赤溪镇境内，防护区内总人口1.05万人，捍卫耕地面积10.27万hm2，其中水产养殖面积833.33hm2。根据《防洪标准》(GB 50201-94)和《海堤工程设计规范》(SL435-2008)，本工程防护范围既是以乡村为主的防护区，防护区等级为IV等，防潮标准为20-10a一遇，又是海堤特殊防护区，防潮标准为30-20a一遇，综合考虑，防潮标准取20a一遇；2000年6月《广东省台山市江河流域综合规划报告书》和2011年7月广东省“双千工程”实施内容中，赤溪围海堤的防潮标准均规划为20a一遇，故本次设计，确定赤溪围海堤的防潮标准为20a一遇。沿线穿堤建筑物的防潮标准与海堤相同。

根据设计方案，在每条河涌上新建一座水闸，起到泄洪、挡潮和蓄咸等多项功能。本次讨论的牛尾冲水闸就是其中一个新建水闸。

根据地勘结果，牛尾冲水闸闸基浅部分布厚层淤泥，地基存在变形与抗滑稳定问题。但无渗漏和渗透稳定问题。填筑土和淤泥层均不宜选作基础持力层。残积土(黏土质砂)可选作基础持力层。

闸基岩土层的物理力学性质指标按表1所示选用。

表1 牛尾冲水闸地基岩土力学参数建议值表

根据钻勘成果，牛尾冲水闸位址淤泥层厚度10.3-10.5m，且水闸承载要求较低，优先选用水泥土搅拌桩复合地基或换填硬土处理。

考虑到投资的限制，施工图阶段选用换填硬土处理。

2 原设计方案

牛尾冲水闸为新建水闸，采用涵闸形式，布置3孔，每孔宽2.5m，为保证水闸排水、引水水流顺畅，平面上各闸轴线与闸位堤防轴线垂直，上、下游两岸与闸室边墩利用八字翼墙连接，进口、出口翼墙为M7.5浆砌石挡土墙。

水闸地基均为淤泥层，闸室和翼墙地基均需做处理。水闸地基处理采用两种方案进行比较，第一种方案采用水泥搅拌桩复合地基，桩径0.5m，桩距1m，梅花型布置，搅拌桩穿透淤泥层；第二种方案采用换填基础，先换填块石厚1.5m，再换填掺6%水泥石粉厚0.5m，总换填厚度为2.0m。第一种方案地基沉降量少，但造价高，第二种方案地基沉降稍大，且水闸规模小，整体刚度也大，对地基沉降适应能力强，工程造价低，故综合比较，采用换填基础的处理方案[1]。

具体施工方法为：对闸室段以及连接段基础进行抛石，以及换填6%水泥石粉，换填厚度为2m。断面图如图1、图2所示：

我还是不太明白，二叔解释说，今年他家的葡萄挂果率非常高，有的枝条上甚至挂了四五串，那时心里还暗自高兴，挂得多好啊，产量跟着也就上去了。葡萄果粒长到一半大的时候，要进行疏果了，但二叔手拿剪刀不知该从哪儿下手，这一颗，挺好；那一粒，也不错。最终，他家的疏果成了象征性的工作。

图1 纵断面图

图2 断面图

3 原设计方案的制约

根据设计单位技术交底的意见：由于闸基浅部分布厚层淤泥，换填基础必须整体换填。

设计阶段的施工组织设计中，水闸的建设安排在枯水期进行，只考虑挡住外江的来水，内河的来水量很少，可以采用截流、抽水的方案处理，或者征用旁边的咸围来导流。

准备施工的时候发现，咸围是粗放型养殖的咸围，主要养殖的农产品为生蚝，根据养殖的需求，要进行定期排水、抽水等措施，对围内的水进行更换，必须要设置导流。建设单位尝试临时征用附近的咸围来作临时导流之用，但是，养殖户要么不同意，要么索要高价。

根据养殖户的要求，生产排水导流高程不能高于原河床(-1.0m左右高程)，以致无法按设计要求抛石挤淤后埋设导流管，由于无法一次性全面抛石挤淤，导致底板承载不均匀，引起塌方，就算是在四周打下松木桩以及钢板桩支护，依然于事无补[2]。

鉴于此，现场的客观因素制约了原设计的基础换填方案的实施。

4 优化的方案

根据现场的实际情况，综合考虑了工程投资的制约后，对基础处理的方案选定以下优化方案：取消闸室段以及连接段基础进行抛石，以及换填6%水泥石粉，变更为桩夹石方式，采用长度为4m、尾径为100的松木桩，间距为0.5m，间距埋石挤淤，埋石挤淤厚度为0.5m。

具体施工方法为：开挖出足够的断面后，按照0.5m的间距打下松木桩，松木桩的顶高程控制在-1.8m高程，然后在间距中抛石挤淤，抛石的顶高程为-2.0m，松木桩留出0.2m的长度，与混凝土底板浇筑成整体。优化后的断面图如图3、图4所示：

图3 优化后的纵断面图

图4 优化后的横断面图

5 优化前后方案的对比

在施工的过程中，先打下松木桩之后，可以看成是一个支护措施，在淤泥层中发挥了一定的抗滑作用，没有再产生底板承载不均匀引起的塌方。

本次的方案优化，并没有太大变更了基础处理的方式，对水闸的承载要求也没有作出改变，在安全稳定性上满足设计要求。

在工程投资方面，本次优化增加了松木桩，但是，抛石的工程量减少了，综合统计后可知，基础处理方案优化之后，节省了投资。

投资增减表如表2所示。

表2 台山市赤溪围海堤达标加固工程变更造价对比表牛尾冲水闸基础变更部分

通过对比，方案优化之后，能够在工程中实施，工程的安全稳定性并没有受到影响，工程的投资也在可控范围之内。所以，本次的方案优化达到了预期，具有可行性。

6 结 语

在工程的实施过程中，可能会遇到各种客观条件，导致无法按照设计方案实施的情况，为了确保工程能够按照设计的目的发挥作用，就需要因地制宜，综合考虑工程投资等因素，对设计方案进行优化，使之能够实施并发挥预期的作用。