倪谦 胡云龙
宁波大榭工程建设有限公司 浙江宏宝项目管理咨询有限公司
摘 要：以某海岛海堤地基处理为研究对象，以地质情况为切入点，采用理论与实例相结合的研究方法，对地基土进行分析和评价，确定地基土承载力参数，分析评价基础方案，最终得出七个方面的结论和建议，通过本文的研究，希望对东南沿海地区软弱土地基处理方面提供一些借鉴。
关键词：腐蚀性评价;不良地质防治;稳定性分析;堤基分析与评价;承载力参数确定;方案分析与评价;
作者简介：倪谦(1971—),男，硕士，高级工程师，研究方向：工程技术;
1区域地质
1.1 岛内情况
宁波海岛，四面环海，山地面积0.41 km2,平地面积0.19 km2。
1.2 区域地质构造
(1)昌化—普陀大断裂
总体走向近东西向，于测区南测通过，由许多平行的断裂组成宽约20 km的断裂带，长150 km左右，断面北倾为主，倾角70°～80°;燕山早期，沿断裂带发育有混合花岗岩及动力变质岩；该断裂形成于晋宁运动晚期，燕山期活动相当强烈，晚近期仍有微弱活动。
(2)温州—镇海大断裂
总体走向NNE向，全长约320 km, 宽5～10 km, 北段宽度较小，仅1～3 km; 由一系列NNE向及NE向断裂组成，断面多倾向NW,倾角陡立；该断裂带直接控制了宁波、宁海等几大白垩纪盆地的形成和发展，形成于燕山中晚期，历史上温州、临海、镇海曾多次发生地震；南溪附近的温泉及深圳一带的陡岸深谷表明此断裂带于晚近时期尚在活动。
(3)鹤溪—奉化大断裂
断面呈舒缓波状，燕山晚期活动又相当强烈。
(4)定海—岱山断裂
走向NNE向(15°～20°),延伸大于35 km, 断面近直立，断裂破碎带宽10～20 m, 为逆断层，形成于燕山期；断裂于测区西侧通过，由于规模较小，对场地稳定性影响不大。
2场地工程地质条件
2.1 地形地貌
陆地地貌可分为侵蚀剥蚀低丘、坡洪积堆积斜地、海岸和海积平原。侵蚀剥蚀低丘位于该岛大部分地段，组成岩性以凝灰岩为主；坡洪积堆积斜地分布于坡麓及沟谷出口处，地形标高3.0～20.0 m, 坡度5°～15°,坡洪积土层厚度约2～6 m, 组成岩性为上更新统坡洪积含碎砾石粉质黏土、含黏性土碎砾石；海岸主要分布于海陆过度地带，未围垦的小型海湾多为砾滩；海边突出的山咀基岩裸露，为岩质海岸，岸线凹凸不平；围垦区为人工海岸，岸线比较平顺；海积平原分布于各海湾小平原，地面标高为-1.0～3.0 m, 场地多分布鱼塘，浅部岩性为全新统上段海相淤泥质土。
海域潮间带以淤泥质滩涂为主，穿鼻岛东北部海域局部表部为粉土，宽度较小，一般10～15 m, 向海方向倾斜，坡度2°～5°;潮间带向外为水下岸坡，坡度10°～20°。
2.2 海水水化学特征及腐蚀性评价
本工程基本处于滩涂范围内，与工程密切相关的环境水主要为海水，此处为盐水，水化学类型为Cl-Na型，根据本次勘察所取得的水质分析成果，在低潮位以下的长期浸水段，海水对混凝土结构具弱腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋具弱腐蚀性；在最高潮位与最低潮位之间的干湿交替段，海水对混凝土结构具中等腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋具强腐蚀性，对钢结构具中等腐蚀性，需按有关规范要求，采取相应的防护措施。
2.3 工程地质层特征评述
①0层：素填土，层厚0.5～2.5 m; ①1层：粉质黏土，层厚1.0～2.3 m; ①2a层：淤泥，层厚0.2～4.4 m; ①2层：黏质粉土，层厚1.3～3.2 m; ①3a层：粉质黏土，层厚1.0～5.0 m;
①3层：淤泥质粉质黏土，层厚0.7～9.0 m; ②1层：淤泥质黏土，层厚0.7～21.2 m; ②2层：淤泥质粉质黏土，层厚0.5～18.5 m; ②2a层：粉质黏土，层厚1.0～14.2 m; ②2b层：淤泥质黏土，层厚1.6～5.5 m; ②3层：中砂，层厚1.3～11.1 m; ②4层：淤泥质粉质黏土，层厚1.3～7.0 m; ③2层：黏土，层厚0.7～21.0 m; ③3层：砂质粉土，层厚4.05～4.8 m; ③4层：圆砾，层厚0.5～4.2 m; ④1层：黏土，层厚0.8～15.0 m; ④2层：粉质黏土，层厚1.9～8.1 m; ④3层：砾砂，层厚0.5～4.0 m; ⑤1层：粉质黏土，层厚1.0～5.0 m; ⑤2层：粉质黏土，层厚3.8～6.1 m; ⑥1层：黏土，层厚4.1～14.8 m; ⑦层：含圆砾粉质黏土，层厚1.1～14.9 m; ⑧1层：强风化凝灰岩，层厚0.4～3.7 m; ⑧2层：中风化凝灰岩，该层揭露较多，物理力学性质好。
2.4 场地不良地质作用及其防治
结合地面调查及访问，拟建场区内及其附近场地目前未发现滑坡、泥石流、地面塌陷和地裂缝及埋藏的河道、沟浜、墓穴、洞穴、防空洞、孤石等不良地质现象。潮间带泥面平缓，向海域微倾斜，坡度约2°～5°,宽度约100 m左右，水下岸坡坡度10°～20°,目前冲淤基本平衡，在自然状态下岸坡稳定性较好，现状地质灾害不发育，场地稳定性较好。但软土地基存在强度低、稳定性差和不均匀沉降变形大等问题，在外力等作用下易产生边坡失稳，其行之有效的防治方法就是采用桩基础或进行地基处理。
2.5 岸坡稳定性分析
拟建场地泥面平缓，向海缓倾，水下泥面标高一般为-1.0～-15.0左右，水流流向、流速变化复杂，局部潮流侵蚀作用较弱，如该岛东侧及西侧，淤积略大于冲刷；其余地段潮流侧蚀作用较强，冲刷大于淤积；泥面有0.2～0.5 m左右的新近淤泥淤积，场地内的老海堤在目前自然条件下未发现过量沉降或向海滑动等不良现象，说明自然岸坡稳定性较好。但在工程建设中，应注意围堤填筑及成陆围填的附加荷载及拟建码头等打桩震动和侧向挤土对堤岸稳定性的影响，尤其在水下岸坡较陡处，要引起高度重视。
3堤基分析与评价
3.1 地基土分析与评价
勘察表明：拟建场地内陆域表部①0层素填土及①1层粉质黏土，物理力学性质尚好，厚度不大；①2a层、①3层、②1层、②2层、②2a层、②2b层、②4层、③2层均为高压缩性海相淤泥质土及软弱黏性土，天然含水量高、强度低、承载力小，未经处理不宜直接作为基础持力层；①3a层粉质黏土、④2层粉质黏土、⑤2层粉质黏土，具中等偏高压缩性，物理力学性质较差；①2层黏质粉土、②3层中砂、③3层砂质粉土、③4层圆砾，具中等压缩性，物理力学性质一般，但分布不均，不建议作为基础持力层使用；④1层黏土、⑤1层粉质黏土、⑥1层黏土及⑦层含圆砾粉质黏土，具中等压缩性，物理力学性质均较好，但皆存在分布不连续，厚度及层面起伏变化较大，且局部缺失等问题；⑧层凝灰岩，物理力学性质好，但层面起伏变化大。
场地内各土层性质均匀性较差，在空间分布上均存在局部缺失的情况，且各土层厚度变化较大，顶板起伏较大；经过综合分析，在受力层范围内，地基土性质差异较大，分布较不均匀，因此地基土均匀性差。
3.2 地基土承载力参数的确定
地基承载力容许值详见表1。
表1 地基土承载力参数确定表 导出到EXCEL
层号
岩土名称
地基土承载力容许值/kPa
层号
岩土名称
地基土承载力容许值/kPa
①1
粉质黏土
65
③2
黏土
90
①2a
淤泥
30
③3
砂质粉土
150
①2
黏质粉土
100
③4
圆砾
250
①3a
粉质黏土
60
④1
黏土
200
①3
淤泥质粉质黏土
40
④2
粉质黏土
140
②1
淤泥质粘土
45
④3
砾砂
250
②2
淤泥质粉质黏土
55
⑤1
粉质黏土
200
②2a
粉质黏土
60
⑤2
粉质黏土
140
②2b
淤泥质粘土
50
⑥1
黏土
200
②3
中砂
200
⑦
含圆砾粉质黏土
280
②4
淤泥质粉质黏土
55
⑧1
强风化凝灰岩
500
③2
黏土
90
⑧2
中等风化凝灰岩
2 000
3.3 基础方案的分析与评价
场地浅部主要由全新世中晚期海相沉积的淤泥质土组成，累积厚度约1.6～28.5 m, 物理力学性质差，具有高含水量、高压缩性，抗剪强度低，承载力小，灵敏度高，遇外力极易产生触变、蠕变及流变等不良工程地质特性，尤其是海域表层0.5～1.0 m左右土质稀软，性质极差，在填方荷载作用下，极易发生剪切破坏，出现回填土沉陷挤淤现象，因此地基稳定性差，若直接采用其作为天然地基浅基础持力层，易引起基础的过量沉降、不均匀沉降及滑移破坏。
根据本地区的建筑经验，本场地软土地基处理深度范围内无砂砾石或硬土层分布地段一般可采用堆载预压排水固结法进行处理，分层填筑，控制分层高度和加载速率，由于软土层渗透性差，孔隙水排泄困难，为了缩短施工周期，可插入塑料排水板加砂垫层或砂井等排水竖井，以增加竖向排水通道，加快软土的排水固结速率；对于地基处理深度范围内存在砂砾石或硬土层的地段，深层水泥搅拌桩的适应性会更好，但局部砂砾石土层连通范围较广的区域，或对水泥搅拌桩的施工质量产生影响；沉管挤密碎石桩适应性好，能为软土的固结排水提供排水通道，加速软土的固结，但在软土地基中难以发挥其挤密效应。
由于场地内局部软土厚度变化较大，在上部较大荷载作用下，若地基处理深度不及软土厚度，其工后沉降变形仍较大，且存在不均匀沉降变形等问题，因此地基处理深度应尽量至软土底部，具体应视堆填高度、堆填速率等而定。对于山前地段软土层厚度较薄处，可利用抛石挤淤直接座落于基岩上。
引堤前缘及近山体地段，基底起伏变化较大，坡度较陡，若地基处理措施不当，如处理深度不够、加载过快等，堤基易沿软硬交界处产生滑移破坏，设计与施工时必须高度重视。在施工过程中应加强施工监测，做到信息化施工，重点对岸坡和堤基沉降、水平位移、孔隙水压力等进行监测，发现异常情况，及时调整堆填速率，确保引堤的稳定和安全。
4充分利用天然建筑材料
堤坝填筑主要包括堤坝主体的填筑及景观绿化所需的有机质土填筑，堤坝主体填料主要采用开山宕渣及高地集中取土填筑，绿化用土宜采用以粘性土为主的山坡表土或路基清表土填筑；该岛多处基岩出露，岩性以凝灰岩为主，根据岩石试验数据，强风化基岩抗压强度建议取5～25 MPa, 中等风化基岩抗压强度建议取26～75 MPa; 第四系覆盖层仅局部见有，厚度1～3 m, 大多为粗粒土，岩性以含碎石粉质黏土为主；宕渣可直接在岛上开采就近取材，资源丰富，运输方便。防渗土料考虑成本因素，可选择该岛外围广泛分布的海相淤泥质土。
5结论与建议
(1)与本工程关系密切的环境水为孔隙潜水和海水，孔隙潜水赋存于淤泥质土和粘性土中，其渗透性差，入渗量微弱，富水性差，水量较贫乏，其成分与海水基本保持一致。本场地内海水为咸水，水化学类型为Cl-Na型，需按有关规范要求，采取相应的防腐蚀措施；
(2)场区主要的不良地质现象为浅部广泛分布的饱和软土，目前来看水下岸坡稳定性较好，但应注意在工程建设中附加荷载及打桩震动和侧向挤土作用下容易产生过量沉降、不均匀沉降、侧向位移甚至剪切破坏等影响，需采取相应的地基处理措施；
(3)场地内地表下20 m深度范围内有饱和黏质粉土(①2a层)、中砂(②3层)存在。其中①2a层黏质粉土因其粒径小于0.005 mm的黏粒含量普遍大于10%,按照《水运工程抗震设计规范》(JTS 146—2012),可不考虑砂土液化影响；②3层中砂按照《水运工程抗震设计规范》(JTS 146—2012)中公式4.2.4-2计算判定为非液化土；同时场地浅部广泛分布的饱和软土，其等效剪切波速一般大于90 m/s, 因此在7度地震条件下，亦可不考虑在地震力作用下发生震陷问题；
(4)场地浅部以淤泥及淤泥质土为主，不宜直接作为浅基础持力层，需对软土地基进行处理；
(5)软基处理深度视上部荷载而定，由于场地软土层厚薄不均，为避免不均匀沉降等问题，建议处理深度应尽量至软土底部，对于山前地段软土层厚度较薄处，可利用抛石自重挤淤进行处理。
(6)软基处理过程中，应加强施工监测，重点对堤基沉降、孔隙水压力和侧向位移等进行观测，根据观测结果随时调整堆载速率，确保引堤的稳定和安全；
(7)天然建筑材料中，宕渣可直接在岛上开采就近取材，防渗土料可选择外围广泛分布的海相淤泥质土，但应先进行专门的试验研究；料场应距离堤脚有一定的安全距离，防止因土料开采引起堤防渗透变形和抗滑稳定问题；建议针对天然建筑材料进行专项调查。
参考文献
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