朱 浩，譚志國(guó)，朱春光 ，李 益

（1.南京市水利投資有限公司，江蘇 南京 210012；2.南京市長(zhǎng)江河道管理處，江蘇 南京 210011；3.南京市滁河河道管理處，江蘇 南京 210048）

為了滿足沿江城市交通建設(shè)的要求，近年來(lái)我國(guó)修建的大型過(guò)江過(guò)河隧道越來(lái)越多，但由于地質(zhì)條件相對(duì)復(fù)雜、城市建設(shè)擾動(dòng)增多，經(jīng)常會(huì)發(fā)生堤防建設(shè)時(shí)穩(wěn)定情況滿足規(guī)范要求，實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生滲流的案例。

目前，江堤運(yùn)行中往往會(huì)采用多種管養(yǎng)機(jī)制，但由于管理養(yǎng)護(hù)人員技術(shù)的不全面和對(duì)其它建設(shè)的擾動(dòng)情況估計(jì)不足，亟需一個(gè)合理的處置方案滿足江堤的安全運(yùn)行和應(yīng)急消險(xiǎn)的需求。

1 堤防概況

南京某段江堤位于三汊河口～有恒渡口段江堤北段，長(zhǎng)約630 m，堤后原址主要為學(xué)校、船廠，北側(cè)為市民廣場(chǎng)，南側(cè)為江邊道路，有一過(guò)江通道N線下穿該段堤防。

該段江堤為最早實(shí)施的南京市濱江風(fēng)光帶改造工程之一，由江堤改造和環(huán)境景觀改造兩部分組成。主要工程為：墻后（堤頂）建設(shè)觀江步道，墻前建設(shè)臨江步道，建設(shè)平臺(tái)及附屬設(shè)施，環(huán)境景觀改造等。江堤提升改造工程2012年10月開(kāi)工，2013年6月基本完成。堤防斷面設(shè)計(jì)圖見(jiàn)圖1。

N線隧道與該段江堤交叉處江堤防洪墻頂高程約12.6 m；堤頂高程約12.2 m，堤頂總寬約11～20 m（慢行道寬8 m），堤后地面高程8.4～8.5 m。N線隧道下穿江堤段平面交角約17°，盾構(gòu)外徑14.5 m，盾構(gòu)縱坡約4.6%，盾構(gòu)、堤防軸線交叉點(diǎn)處盾構(gòu)頂高程-14 m。

圖1 堤防斷面設(shè)計(jì)圖

2 滲流及應(yīng)急處置情況

2016年7月3日晚，該段江堤背水坡堤腳（高程8.4 m）部位發(fā)現(xiàn)散浸，并有3處較為明顯的集中滲水，水量較大，期間江水位9.3 m左右。經(jīng)立即施打養(yǎng)水盆、加強(qiáng)巡查觀測(cè)等措施，險(xiǎn)情得到了有效處置[1]。

搶險(xiǎn)期間堤后擋墻分縫處有滲水點(diǎn)；另發(fā)現(xiàn)一處集中匯水出口，一處有冒水點(diǎn)；滲水點(diǎn)、集中水流和冒水點(diǎn)均為清水。局部區(qū)域地面有鼓起點(diǎn)（冒水點(diǎn)），現(xiàn)場(chǎng)可見(jiàn)有多處積水區(qū)。

3 探測(cè)及滲漏原因分析

3.1 第一次探測(cè)、監(jiān)測(cè)（7月?lián)岆U(xiǎn)期間，江水位約9.4 m）

險(xiǎn)情發(fā)生時(shí)，對(duì)該段江堤開(kāi)展變形監(jiān)測(cè)，高密度電法和探地雷達(dá)探測(cè)等。監(jiān)測(cè)和探測(cè)結(jié)果：堤防表面沒(méi)有發(fā)生危及結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定的有害變形，堤防整體穩(wěn)定，堤防滲流總體處于穩(wěn)定狀態(tài)，沒(méi)有出現(xiàn)明顯的沖蝕和空洞；學(xué)校操場(chǎng)下方（過(guò)江隧道穿越區(qū)）有脫空區(qū)。監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖2。

3.2 第二次探測(cè)、監(jiān)測(cè)（2016年9月下旬，江水位約4.34 m）

為與7月初搶險(xiǎn)期間的探測(cè)成果做比較，9月26日～27日采用高密度電法和探地雷達(dá)（35MHz、100MHz兩種天線）對(duì)該段堤防及堤后操場(chǎng)區(qū)域再次進(jìn)行了探測(cè)。

本次高密度電法探測(cè)結(jié)果和前次比較，反演結(jié)果一致性較好，所獲得的地層高、低阻分布情況基本相同，變化主要體現(xiàn)在低阻區(qū)域范圍變小，埋深有所降低。這也說(shuō)明隨著長(zhǎng)江水位降低，堤身地下水位下降，堤防淺層土體視電阻率升高，原先滲水區(qū)低阻區(qū)域埋深明顯下降，高富水異常區(qū)范圍減小。探測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖2 高密度電法視電阻率反演云圖（第一次探測(cè)，44 m測(cè)深）

圖3 高密度電法視電阻率反演云圖（第二次探測(cè)，60 m測(cè)深）

探地雷達(dá)探測(cè)結(jié)果顯示堤防的高富水異常和局部滲水異常消失，堤防局部地段堤身存在軟弱區(qū)，主要分布在堤防的迎水面；操場(chǎng)地面下方的富水異常消失，但混凝土底板下方的脫空異常更明顯，局部存在土體軟弱區(qū)。

2次探測(cè)結(jié)果：堤防滲漏隱患的位置和范圍基本一致，基本圈定了探測(cè)范圍內(nèi)的滲漏隱患點(diǎn)。第一次探測(cè)隱患高程在7～0 m，第二次探測(cè)為7～-4 m。堤防低頻雷達(dá)和高密度電法探測(cè)成果和解釋剖面圖像對(duì)比見(jiàn)圖4。

圖4 堤防低頻雷達(dá)和高密度電法探測(cè)成果和解釋剖面圖像對(duì)比

3.3 滲漏原因分析

（1）勘察資料

本次勘察揭露的江堤土層由上至下依次為堤身填土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土及粉質(zhì)粘土夾粉砂層，分布較為穩(wěn)定，與過(guò)江通道勘察成果基本一致；主要參數(shù)指標(biāo)中，土體抗剪強(qiáng)度指標(biāo)接近（本次略?。?；滲透系數(shù)指標(biāo)勘察結(jié)果：①1層填土（混粘性土碎石，層厚1.1～9.1 m）滲透性為中等～強(qiáng)透水，比過(guò)江通道勘察指標(biāo)略大。

（2）物探成果

2次高密度電法探測(cè)結(jié)果，第一次探測(cè)，江堤存在5處滲漏高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，位于堤頂以下5～12 m（高程7～0 m）；第二次探測(cè)，隱患位置（滲水區(qū)低阻區(qū)）與第一次基本一致，但埋深下降。雷達(dá)探測(cè)結(jié)果滲漏隱患區(qū)位置與高密度電法基本一致，隱患深度5～16 m（高程7～-4 m）。

隧道下穿操場(chǎng)區(qū)域，第一次雷達(dá)探測(cè)結(jié)果操場(chǎng)下方地層存在7處脫空異常區(qū)，脫空區(qū)域的四周介質(zhì)松散，平面分布在隧道中軸線向兩側(cè)各20 m范圍以內(nèi)，深度在操場(chǎng)地面以下15 m以內(nèi)；第二次探測(cè)有5處異常區(qū)，脫空更為明顯，局部有軟弱區(qū)。

（3）堤防（防洪墻）安全性初步判別

根據(jù)第一次探測(cè)（搶險(xiǎn)期間的應(yīng)急監(jiān)測(cè)）結(jié)果，堤頂最大沉降約2 mm，迎水側(cè)最大水平位移約4 mm（位于隧道下穿江堤段，綜合樓前江堤）；洪水過(guò)后經(jīng)多次現(xiàn)場(chǎng)查看，也未發(fā)現(xiàn)堤防有明顯變形。初步判斷堤防整體是穩(wěn)定安全的。

（4）滲漏原因初步分析

本段江堤涉及隧道穿越、濱江環(huán)境整治、學(xué)校建設(shè)等，情況較為復(fù)雜。隧道下穿江堤，江堤堤身及下部堤基可能受到擾動(dòng)，局部堤防土質(zhì)變松散，綜合險(xiǎn)情、探測(cè)及勘察，江堤有疑似滲水通道。

4 消險(xiǎn)加固方案

消險(xiǎn)加固方案包括江堤消險(xiǎn)及過(guò)江通道N線隧道穿越江堤沿線（隧道縱軸線方向）的土體加固兩大部分[2]。

4.1 江堤消險(xiǎn)

（1）防滲

江堤險(xiǎn)情主要為滲水，防滲（截滲）采用垂直防滲墻型式?，F(xiàn)狀江堤堤頂總寬在11 m以上，防滲墻布置于堤頂?？紤]險(xiǎn)情較為復(fù)雜，且該段江堤位于城區(qū)較為重要，采用前后兩道防滲墻方案，前排防滲墻采用多頭小直徑深攪樁成墻，后排采用高壓旋噴樁成墻。

防滲范圍：隱患段，另外后方有滲水點(diǎn)，考慮適當(dāng)往兩側(cè)延伸，堤防防滲長(zhǎng)度500 m。

防滲深度：按探測(cè)結(jié)果隱患深度、距盾構(gòu)頂?shù)陌踩嚯x和工藝，前排深攪樁防滲墻防滲底高程-6.0 m；后排高噴樁防滲墻底高程-11.0 m。前后兩排防滲墻頂高程，按不低于設(shè)計(jì)洪水位，均為11.0 m。

（2）灌漿

考慮到隧道對(duì)江堤堤基的擾動(dòng)，以及岸坡整體穩(wěn)定安全系數(shù)富裕度不大，對(duì)隧道、江堤交叉段堤防兩側(cè)（灘地和背水坡）堤基土體進(jìn)行灌漿增加密實(shí)度，加固土體。

4.2 隧道沿線土體加固

隧道穿越江堤沿線，操場(chǎng)下方有脫空區(qū)，局部存在土體軟弱區(qū)；擬采用灌漿方案對(duì)隧道穿堤沿線土體進(jìn)行加固，包括堤前灘地及堤后操場(chǎng)區(qū)域。

根據(jù)物探成果，橫向灌漿范圍為隧道邊線兩側(cè)各15 m范圍內(nèi)；加固深度由地面往下至隧道水平軸深度。

5 滲流、邊坡穩(wěn)定及防洪墻穩(wěn)定復(fù)核

5.1 滲流穩(wěn)定復(fù)核

結(jié)合地勘及地形，滲流計(jì)算按堤后地面較低的原則，選取4個(gè)計(jì)算斷面，采取相應(yīng)的土層計(jì)算指標(biāo)，運(yùn)用北京理正軟件設(shè)計(jì)研究院編制的平面滲流分析軟件，進(jìn)行有限元法計(jì)算（計(jì)算工況為迎水坡設(shè)計(jì)洪水位10.63 m穩(wěn)定滲流情況下堤防的滲流穩(wěn)定，堤后地下水位按地面高程考慮），計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 滲流計(jì)算結(jié)果表

根據(jù)表1計(jì)算結(jié)果，采取垂直防滲墻截滲措施后，各計(jì)算斷面設(shè)計(jì)洪水情況下，理論計(jì)算滲流量較小，計(jì)算滲流出口比降均滿足規(guī)范要求。

5.2 邊坡穩(wěn)定復(fù)核

土層計(jì)算指標(biāo)采用本次勘察成果（填土層采用過(guò)江通道勘察成果指標(biāo)打八折），選取不利工況對(duì)堤防迎水坡進(jìn)行計(jì)算，具體如下：

（1）正常運(yùn)用工況

工況一：坡前水位為長(zhǎng)江多年平均水位，背水坡水位為相應(yīng)的地面高程；

工況二：水位降落期，坡前水位取設(shè)計(jì)洪水位降到汛期低水位7.41 m，坡后地下水位與工況一相同。

（2）非常運(yùn)用工況

非常情況是指堤防在非常或短暫的條件下遭遇意外情況失穩(wěn)，常計(jì)算地震工況或施工短暫期工況。

工況三：地震工況，按區(qū)域區(qū)設(shè)防烈度為7°，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.10 g。采用正常工況一+地震。

工況四：施工期，坡前水位為長(zhǎng)江低水位，背水坡水位為地面以下1.5 m。計(jì)算時(shí)考慮堤頂有荷載10 kN/m2計(jì)。計(jì)算工況見(jiàn)表2。采用瑞典條分法進(jìn)行計(jì)算，采用北京理正軟件設(shè)計(jì)研究院編制的邊坡穩(wěn)定計(jì)算軟件計(jì)算。計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3。

由表3計(jì)算結(jié)果可知，抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)滿足規(guī)范要求。

表2 計(jì)算工況表

表3 抗滑穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果表

5.3 防洪墻穩(wěn)定復(fù)核

根據(jù)地質(zhì)報(bào)告及《水工擋土墻設(shè)計(jì)規(guī)范》，選取土層計(jì)算指標(biāo)。通過(guò)分析只選取最不利工況進(jìn)行復(fù)核[3-4]，考慮在正常和持久的條件下工作時(shí)，墻前無(wú)水、墻后地下水位為8.5 m，計(jì)算時(shí)考慮堤頂有荷載的影響，本次計(jì)算荷載按10 kN/m2計(jì)。計(jì)算常水位運(yùn)行期以及常水位運(yùn)行期+地震作用2種情況，進(jìn)行防洪墻抗滑、抗傾覆穩(wěn)定計(jì)算，結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 防洪墻穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果

由表4計(jì)算結(jié)果可知，防洪墻抗滑穩(wěn)定、抗傾穩(wěn)定均滿足規(guī)范要求。

6 結(jié)論及建議

某隧道穿越段江堤發(fā)生了滲流后，通過(guò)對(duì)地質(zhì)條件、探測(cè)結(jié)果等方面的分析，獲得滲流產(chǎn)生的原因：該段江堤情況復(fù)雜，歷經(jīng)多次工程建設(shè)，江堤堤身及下部堤基可能受到擾動(dòng)，局部堤防土質(zhì)變松散，形成了滲水通道。應(yīng)急處置后，結(jié)合江堤實(shí)際情況，提出了江堤防滲、灌漿及隧道沿線土體灌漿加固的消險(xiǎn)加固方案，并在實(shí)施后進(jìn)行了滲流、邊坡穩(wěn)定及防洪墻穩(wěn)定復(fù)核，結(jié)果均滿足規(guī)范要求。

江堤范圍內(nèi)的工程建設(shè)過(guò)程中，堤身的垂直、水平位移監(jiān)測(cè)、浸潤(rùn)線觀測(cè)及日常巡查極為重要，所有觀測(cè)資料按規(guī)定記錄、整理分析。情況出現(xiàn)異常時(shí)，應(yīng)立即停止施工，分析其原因，并采取措施及時(shí)處理，避免事故的進(jìn)一步發(fā)展。