摘要：堤防稳定计算主要包括渗流及渗透稳定计算、抗滑稳定计算和沉降计算，很少进行地基承载力计算。为避免堤防工程中由于地基承载力不足造成塌陷发生事故，本文提出了采用按限制塑性开展区开展深度的方法进行大堤地基承载力验算，为工程设计和安全复核提供参考。
关键词：大堤地基承载力;控制计算点;最小粘结力;基土粘结力
Abstract: In order to avoid collapse due to inadequate bearing capacity of foundation embankment project accident, this paper presents the limit plasticity to carry out the area to carry out the depth of the embankment, foundation bearing capacity checking, provide a reference for the engineering design and safety review.
Key words: levee foundation bearing capacity; control calculation point; minimum bond strength; bond strength of the base soil
中图分类号：TU470 文献标识码：A 文章编号：
1 引言
《堤防工程设计规范》(GB50286-98)中，堤防稳定计算主要包括渗流及渗透稳定计算、抗滑稳定计算和沉降计算。且规范中均有具体方法及计算公式，关于地基承载力计算，除《水闸设计规范》中有所提及按限制塑性开展区开展深度的方法计算土质地基允许承载力外，并无其他复核验算方法。而在一些工程中，由于地基承载力不足造成塌陷的事故也屡有发生，如浦东机场外侧滩涂促淤圈围工程—3#围区圈围工程施工时发生塌陷。可见，对堤防工程进行地基允许承载力验算很有必要。
2 计算原理
根据《水闸设计规范》“附录H地基允许承载力计算”，按限制塑性开展区开展深度的方法计算土质地基允许承载力。计算荷载分均布竖向荷载及竖向三角形分布荷载和水平向荷载，各部分荷载在限制塑性开展控制点产生的三个方向的地基应力分别叠加后计算控制点Ck值，Ck—满足极限平衡条件时所需的地基土最小粘结力(kPa)。
各荷载作用下的地基应力计算详见《水闸设计规范》“附录H地基允许承载力计算”。
3 工程应用
3.1 工程概况
横沙渔港位于长兴岛东南，横沙航道西岸，是上海市唯一的国家一级渔港，横沙渔港核心功能区位于渔港码头西侧，其东侧、北侧均为毛竹圩大堤。渔港核心功能区总面积约13万m2，分为加工物流区、冷藏补给区和基地配套区等三大功能区。主要建筑包括：2座冷藏组合库、1座交易大厅、1座油库以及2栋宿舍楼。
3.2 基本资料
大堤工程等级为Ⅰ等、1级，按地震基本烈度7度设防。地基承载力验算水位组合为：大堤内侧地下水取地表下1.00m，大堤外侧潮位取多年平均潮位2.02m。
3.3 工程地质
根据《长兴岛毛竹圩滩涂圈围达标工程工程地质勘察报告》，土层物理力学指标取用见表1所示。
表1 土层物理力学参数表
|
土层代号 |
土层名称 |
容重γ(kN/m3) |
凝聚力C (kPa) |
内摩擦角φ(度) |
|
①2-1 |
堤身填土 |
18.6 |
7 |
31.0 |
|
①2-2 |
堤身填土 |
18.6 |
16 |
22.0 |
|
①3 |
淤泥质粉质粘土 |
17.7 |
10 |
24.5 |
|
②3 |
砂质粉土 |
18.5 |
4 |
33.0 |
|
②3t |
粉质粘土 |
18.1 |
11 |
24.0 |
|
④ |
淤泥质粘土 |
16.4 |
14 |
11.5 |
|
⑤ |
粘土 |
16.7 |
17 |
11.0 |
3.4 核心功能区建设项目运行期地基承载力复核
选取了9个具有代表性的典型断面进行核心功能区建设项目运行期大堤地基承载力复核验算。
核心功能区建设项目运行期大堤地基承载力复核的控制计算深度一般取1/4或1/3堤基宽度，大堤堤底一般较宽，因此计算宽度常采用1/4堤基宽度。堤底计算宽度, 一般不包括镇压层前较薄的抛石护底的宽度。各断面的计算深度见表2，各断面在运行期的地基承载力计算成果见表3。
表2 大堤运行期地基承载力复核各断面控制计算深度统计表
|
计算断面 |
1号断面 |
2号断面 |
3号断面 |
4号断面 |
5号断面 |
6号断面 |
7号断面 |
8号断面 |
9号断面 |
|
计算深度（m） |
13.35 |
14.53 |
14.53 |
14.53 |
14.53 |
14.53 |
14.53 |
14.53 |
14.53 |
表3 大堤运行期地基承载力复核成果表
|
断面编号 |
项目名称 |
临海侧镇压层脚下方(kPa) |
临海侧堤脚下方(kPa) |
背海侧堤脚下方(kPa) |
背海侧镇压层脚下方(kPa) |
基土土层C（kPa） |
备注 |
|
1 |
19层宿舍楼 |
12.14 |
12.61 |
-0.09 |
-6.42 |
11.07 |
|
|
2 |
景观堆土 |
13.85 |
13.87 |
-5.76 |
6.66 |
10.60 |
|
|
3 |
堤身内侧布置有交通桥 |
14.00 |
14.15 |
-7.64 |
4.05 |
11.22 |
|
|
4 |
2层交易大厅 |
13.69 |
13.83 |
-10.47 |
4.08 |
11.22 |
交通桥上无车辆荷载 |
|
14.77 |
14.89 |
-6.79 |
2.33 |
交通桥上有消防车辆荷载 |
|
5 |
8层1~2#冷库穿堂 |
14.17 |
14.33 |
-9.71 |
6.53 |
12.02 |
交通桥上无车辆荷载 |
|
14.59 |
14.73 |
-9.97 |
5.90 |
交通桥上有普通车辆荷载 |
|
6 |
7层1~2#冷库收发货间 |
14.48 |
14.59 |
-15.56 |
11.94 |
12.02 |
|
|
7 |
5层3#冷库和交通桥 |
14.20 |
14.36 |
-9.35 |
5.66 |
11.98 |
交通桥上无车辆荷载 |
|
14.66 |
14.80 |
-9.99 |
6.63 |
交通桥有普通车辆荷载 |
|
8 |
5层3#冷库 |
14.45 |
14.57 |
-13.12 |
10.28 |
11.98 |
|
|
9 |
油罐 |
13.95 |
14.22 |
1.22 |
-0.86 |
12.05 |
|
在运行期工况下，对大堤断面进行地基承载力复核，对有交通桥的断面，分为有车辆荷载和无车辆荷载的情况进行复核。从计算成果可以看出，临海侧镇压层下和堤脚下控制计算点的最小粘结力均大于基土土层粘结力，不满足要求。
4 工程解决方案
4.1保滩方案
由于核心功能区运行期大堤堤身外坡地基承载力不满足要求，外坡有塌陷的风险，故初拟了保滩方案。根据镇压加固要求，结合今后按200年一遇高潮位加12级风的防御标准进行加高加固达标工程建设的防渗要求，结合横沙渔港景观绿化要求，在毛竹圩大堤外侧建保滩工程;高桩承台的板桩在-2.5m线，顶高程及填土高程均为4.0m，临海面距外坡脚35.3m。考虑到今后拟在北侧堤北侧实施圈围工程，考虑在北侧堤外设抛石镇压层，宽15m，厚1.5m。
4.2保滩方案地基承载力复核
设施保滩方案后，核心功能区运行期地基承载力复核成果见表4。
表4 设施保滩方案后核心功能区运行期堤身地基承载力复核成果表
|
断面编号 |
项目名称 |
临海侧镇压层脚下方(kPa) |
临海侧堤脚下方(kPa) |
背海侧堤脚下方(kPa) |
背海侧镇压层脚下方(kPa) |
基土土层粘结力C（kPa） |
备注 |
|
1 |
19层宿舍楼 |
6.98 |
7.72 |
-0.37 |
-6.82 |
11.07 |
|
|
2 |
景观堆土 |
8.79 |
-12.61 |
6.68 |
6.93 |
10.60 |
|
|
3 |
堤身内侧布置有交通桥 |
10.26 |
-8.29 |
2.61 |
4.22 |
11.22 |
|
|
4 |
2层交易大厅 |
10.28 |
-7.83 |
-0.83 |
0.48 |
11.22 |
交通桥上无车辆荷载 |
|
10.24 |
-8.66 |
1.00 |
0.75 |
交通桥上作用消防车辆荷载 |
|
5 |
8层1~2#冷库穿堂 |
11.09 |
-6.34 |
-4.81 |
-2.16 |
12.02 |
交通桥上无车辆荷载 |
|
11.06 |
-6.78 |
-2.78 |
-0.87 |
交通桥上作用普通车辆荷载 |
|
6 |
7层1~2#冷库收发货间 |
11.01 |
-7.05 |
-0.24 |
4.95 |
12.02 |
|
|
7 |
5层3#冷库和交通桥 |
11.10 |
-6.31 |
-4.33 |
-2.09 |
11.98 |
交通桥上无车辆荷载 |
|
11.07 |
-6.84 |
-2.71 |
-0.39 |
交通桥上作用普通车辆荷载 |
|
8 |
5层3#冷库 |
11.05 |
-6.81 |
0.41 |
4.36 |
11.98 |
|
|
9 |
油罐 |
11.38 |
-4.78 |
2.94 |
1.89 |
12.05 |
|
堤身设施保滩方案后，在核心功能区运行期堤身基土各控制点计算粘结力均小于基土土层粘结力，满足要求。
5 结语
本文通过对横沙渔港核心功能区大堤地基承载力计算分析，定量提出堤脚下方控制点计算粘结力超过地基粘结力，平均超过22.5%，最大超过30.0%;大堤外坡有塌陷风险，需要镇压加固，并提出了推荐的工程解决方案——保滩方案。可见，大堤堤身稳定安全计算不仅包括抗滑稳定验算、渗流稳定验算、沉降验算，还应进行大堤地基承载力验算，减小大堤因地基承载力不足而塌陷的风险。
参考文献：
[1] 水利部水利水电规划设计总院. 堤防工程设计规范(GB50286-98) [S].中国计划出版社, 1998.
[2] 江苏省水利勘测设计研究院. 水闸设计规范(SL265-2001)[S]. 中国水利水电出版社, 2001.
[3] 上海现代建筑设计(集团)有限公司.上海市地基基础设计规范(DGJ08-11-2010)[S]. 上海, 2010.
[4] 卢廷浩. 土力学[M]. 河海大学出版社, 2005: P267-P270.
[5] 王岩松, 张宏斌. 地基承载力计算理论发展与应用[J]. 长春工业大学学报(自然科学版), 2005(26): 169-172.
[6] 贾晓青, 张慧. 软土地基承载力计算及其影响因素分析[J]. 人民长江, 2008(39): 109-111.
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文章名称：
大堤地基承载力计算分析研究
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