摘 要 软土地基在堤防建设或加固中不可避免地遇到地基稳定及地基沉降变形等工程地质问题，软土堤基的加固及处理直接关系到堤防建设的成败。在工程实践中不断积累总结堤防软基工程处理的经验无疑是十分必要的。本文作者对湖北省黄梅县西隔堤试验段的成果进行系统的分析和总结。该试验段现场选择三大段7小段的不同施工分段堤段并采取了加筑反压平台、土工织物加筋和采用插塑板加速排水固结等综合加固措施，通过对施工前后现场取样进行土工试验来评价工程加固效果，从而为优选高效、适用、经济的综合加固措施提供了决策依据。
关键词 软基加固 试验段 塑料排水板 效果分析



引言
华阳河分蓄洪区位于长江中游段左岸华阳河流域平原湖区下端，与鄱阳湖出口湖口隔江相望。蓄洪区横跨湖北、安徽两省，是一个由龙感湖、官湖、黄湖和泊湖等湖泊所组成的蓄滞洪区。
分蓄洪区围堤由湖北省的西隔堤、黄广大堤（曹家湾~段窑）及安徽省的同马大堤（段窑~华阳船闸）、东隔堤（华阳船闸~老电厂山头）组成。
华阳河水系的特点是外洪内涝矛盾突出，黄梅县境内湖区均属华阳河水系，历史上洪涝灾害频繁。为使西隔堤能尽快达到长江中下游防洪标准，适应长江中下游防洪要求，针对西隔堤堤基堤身土质不良（有三段滑塌严重堤段）等具体情况，试验段加固措施为：软基堤防加筑反压平台、土工织物加筋和采用插塑板加速排水固结等。
为了了解该软基堤段按不同加固措施施工后被处理软基的物理力学特征，特别是检验试验段插塑板加速排水固结的效果，用于对比不同施工措施对软基堤防的适应性。我在系统分析加固施工前后勘察成果的基础上，并参考《湖北省华阳河分蓄洪区西隔堤王山腰试验段技施设计报告》编写了本文。








1试验段工程地质条件
1.1王山腰试验段工程地质条件
西隔堤王山腰试验段位于华阳河西隔堤桩号15+880～16+480，长600米。试验段为围湖筑堤段，堤外为龙感湖，堤内地面高程9.8米左右，地势低平开阔。距离堤脚20～35米沿堤分布取土坑，坑宽150～200米，深3～4.7米。未施工前，堤顶高程16～18米（不计子堤高程），多为16.5～17米。地表水水位：堤内9～10米，堤外龙感湖9.5～13米。
试验段堤基土层分布自上而下描述如下：
1)、淤泥质粘性土（包括淤泥质粘土和淤泥质粉质粘土）：灰、灰黑色，含螺贝壳及腐殖物，层厚4～9米左右，堤基表层连续分布。天然含水量39.9%～47.1%，含水量较高，大于或接近液限含水量，液性指数0.79～1.35，呈软塑～流塑状态；孔隙比接近或大于1；压缩系数0.39～0.82MPa-1，属中等～高压缩性土；渗透系数9.47×10-7～8.52×10-6cm/s。
2)、砂壤土：灰色，层厚1～5.4米，顶板高程1.8米，天然含水量29.8%，接近液限含水量；液性指数0.78～0.98，呈软塑状态；孔隙比0.780，小于1；压缩系数0.18MPa-1，属中等压缩性土；渗透系数2.8×10-4cm/s。
3)、粘土：灰色，偶含螺贝壳及腐殖物，层厚1米。呈透镜状分布，天然含水量33.4%，小于液限含水量；液性指数0.51，呈可塑状态；孔隙比0.870，小于1；压缩系数0.47MPa-1，属中等压缩性土；渗透系数3.53×10-6cm/s。
4)、粉砂：灰色，顶板高程-1～0米，勘探孔未揭穿此层，据区域地质资料及电测深成果，砂层厚度大于70米。
通过加固施工前试验段孔隙水压力计埋设时现场取原状土样的土工试验分析，并对土的物理力学指标进行分层、分施工段（见表1）。
表1 试验段施工分段
施工分段 桩号 说明

1 16+480～16+430 长50米，拟一次加高至设计堤顶高程


2 16+430～16+280 长150米，初拟加高至高程18米，一年后加至设计堤顶高程


3 16+280～16+230 长50米，土工织物加筋，初拟加高至高程18米，一年后加至设计堤顶高程。
4 16+230～16+180 长50米，设置间距2.0米塑料排水板段和排水垫层，初拟加高至高程18米，一年后加至设计堤顶高程。
5 16+180～16+080 长100米，设置间距1.8米塑料排水板段和土工织物～砂排水垫层，初拟加高至高程18米，半年后加至设计堤顶高程。

6 16+080～15+980 长100米，设置间距1.4米塑料排水板段和土工织物～砂排水垫层，初拟加高至高程18米，半年后加至设计堤顶高程。
7 15+980～15+880 长100米，设置间距1.0米塑料排水板段和土工织物～砂排水垫层，初拟加高至高程18米，半年后加至设计堤顶高程。



1.2王山腰试验段主要工程地质问题
王山腰试验段是华阳河西隔堤三大险段之一。王山腰试验段堤身堤基均为淤泥质软土，堤基在地表水的长期浸渗作用下，土层具有含水量高、孔隙比大、呈软塑至流塑状态、承载力低、具有中等和高压缩性和弱透水的特点。因此堤身沉陷、滑塌、鼓胀、拉裂突出，变形险情特别严重。
王山腰试验段存在的主要工程地质问题是：
1）堤基稳定问题
根据土的物理力学性质，不作地基处理，采用边坡约1：2，可能填筑填土的最大高度（极限高度）可用下式估算：
Hc=5.52×Cu/R或近似算式Hc=0.3Cu
Hc：待求极限高度（m）
Cu：软土天然强度（kPa）
R：填土的天然湿容重（kN/m3）
填土的天然湿容重=17.9～18.1kN/m3,通过粗略计算，试验段内极限高度Hc=2.5～4.2m。
设计堤顶高程为23.00米时，填筑填土的高度将超过极限高度，堤基不稳，在这次试验段设计中，为了减小软基上筑堤的难度，将设计堤顶高程降为22.18米。当前试验段实际堤顶高程最高仅20.68米。填土厚度2.68米，未超过堤顶极限高度4.2米，堤基基本稳定。
2）堤基沉陷变形问题
以堤基下伏粘性土层为压缩层，采用分层总和法估算，对有侧限和有侧胀两种情况下的沉陷变形特征进行演算，其公式：
1． 有侧限条件的沉陷量：
2． 有侧胀条件的沉陷量：
式中：
n－堤基受压土层数量
ai，ui－i层土在应力Pi时的压缩系和侧胀系数，取0.40
hi，Pi－i层土层厚度和所受的平均压力
ei1－i层土压缩前的孔隙比

根据粗略估算，堤顶以下最厚堤基下伏软土层的有侧限沉陷量约为0.44米（分层总和法计算软土地区沉陷量一般偏小），有侧胀沉陷量约为0.95米。需说明的是软土变形沉陷量相当一部分是由于侧向变形引起的，而侧向变形又于堤基土的性状，堤身断面尺寸和施工速率有关，目前很难在理论上得到满意的解答，此次估算中，有侧胀情况下的沉陷变形计算值有可能偏小，沉陷变形应该根据实测资料推求才能符合实际工况。
2西隔堤试验段堤基软基处理效果对比
西隔堤王山腰试验段1997年底结束施工，王山腰试验段实际断面中堤顶及平台附加荷载18kPa-90kPa。
西隔堤试验段堤基软基是比较典型的浅层软土地基类型，主要工程地质问题为堤坡稳定问题和堤基沉降变形问题，一般为了满足上面两个问题要求，或是加宽基础断面，或是对软土堤基进行一定固结处理，使之满足工程需要。设计上初拟7种不同施工措施进行技术经济比较。堤基软土的改善与否，也可以较直观的从堤基软土的性状是否得改善，如试验段加固前后堤基软土层的含水量是否降低、孔隙比是否减小、液性指数是否减小、凝聚力和摩擦角是否增加，以及压缩系数是否变小等来对比。
堤基软土是指堤基下伏的淤泥质粘性土，淤泥质的首要特征是含水量较高并高于液限，孔隙比在1~1.5之间，具有高压缩性，低强度，透水性差等特征。在上覆荷载作用下，荷载不超过地基所能承受的极限荷载时，堤基软土层产生压缩和固结变形，土中的水排除相应淤泥质粘性土层的含水量降低，其中也包括承担部分上部总应力的孔隙水压力的孔隙水含量的降低，而淤泥质粘性土层含水量的降低，其淤泥质特征产生变化，当含水量小于其液限时，流~软塑状态渐变为可塑状态，淤泥质土的工程性质得以改善，相应土的强度得以提高，因此可通过了解软土层物理力学性质的变化来判断其强度的增加，本次选取含水量、孔隙比、液限指数、压缩系数、凝聚力及摩擦角6项指标来分段对比。
西隔堤试验段堤基软基的沉降变形与堤基土的性状，堤身断面尺寸和施工速率有关，堤基软基土层在上覆荷载的作用下的变形包括土层压缩变形和土层孔隙水压力消散渗透固结变形。采取不同工程措施的目的在于观测检验都是堤基软基的条件下上述7种不同工程措施对于软土地层压缩变形及渗透固结的效果，渗透固结是指饱和土体在一定荷载下土体孔隙的水排出，土体孔隙被压缩的过程。本次通过试验段堤基软基土层采取原状土样进行土工试验的方法目的在于直接对比经过7种不同工程措施的处理后堤基软基土层的性状的变化