钱粮湖垸采桑湖段堤基沉陷变形问题

洞庭湖区广泛分布巨厚的第四系冲、湖积相松散堆积层，岩性及其结构均比较复杂，其中较广泛地发育有淤泥质类软土层，埋藏浅，有的甚至直接出露地表。因其具有天然含水量高、孔隙比大，抗剪强度低、易压缩等不良工程地质特性，因此，在上部荷载作用下，不少堤段发生沉陷变形，从而成为洞庭湖区汛期又一主要险情。钱粮湖垸采桑湖堤段就是其中之一，兹概述如下。

（一）险情概述

采桑湖堤段位于钱粮湖东北部（31+100～32+900），东临东洞庭湖，西为采桑湖渔场。多年来一直存在沉陷以及由沉陷引起的堤身开裂，滑坡坍塌等问题。因此，在历年汛期抗洪险中均被列为防护重点。

该堤段在1959年因围湖造田时开始修建，当大堤建至30.97m高程时，于1959年12月9日，31+240～32+750段堤身出现明显的沉陷，下沉量达0.2～0.6m，并在堤顶、内外坡及平台上均见有规模较大的裂缝，裂缝宽0.1～0.18m，可见深度1.8～2.3m，上宽下窄，向外坡倾斜，呈锯齿状分布，延伸较长，最长可达910m左右。以后至1972年连续14年时间，曾多次组织集中劳力进行抢险整治，如加高培厚，修筑内外平台等，但大堤仍然下沉不止，始终达不到设计高程，而且更趋恶化，内外平台及外坡产生滑移，开裂及外鼓等现象。1973年至1984年有关部门对其进一步进行整治，除加高培厚堤身外，尚对内外坡平台进行加宽培厚，并在外坡二级平台上栽植防浪林、采用块石护坡，但仍未能治本，1985年春季，在堤顶外肩31+240～32+150段的浆砌石防浪墙上亦见多处开裂，将其切断，出现倒塌。堤外块石护坡下滑隆起严重，内坡出现纵向裂缝，宽0.2～0.9m，长达30～250m，呈弧形状向坡外倾斜。鉴于该处险情时有发生，省市有关部门极为重视，于1986年采用挖泥船对30+650～32+200沿堤脚全程进行吹填固基，吹填宽度50～60m，吹填高程达到29.97m时效果尚可，未出现较大异常现象。1996年汛期高洪水位时，于32+360～32+620处内坡出现严重滑坡，临时抢险采用抛石压脚。可当外湖水位下降时，又引起外坡滑动坍塌。该段自1997年以来，均一直持续出现明显滑移与沉陷变形，堤身下沉0.5～0.8m，使堤顶水泥路面悬空，堤外脚15～20m处出现小鼓丘。1998年汛期因大堤沉陷，产生长达600m的裂缝，其中有93m长的堤段产生滑坡。正因为该段堤不断产生沉陷滑移，以致险象环生，所以近几年汛期均投入了大量的人力物力。

（二）沉陷变形原因分析

现场调查与勘察表明，该段堤基堤身沉陷变形的原因是多方面的，是内外地质营力作用的结果。表现在：

（1）土层结构因素。据钻孔揭示，地基上部大部分为全新统湖积堆积（lQ4）的淤泥质粘土以及状态较差粘土、粉质粘土，厚度2～8m（原厚度要大，因塑流挤出，使之变薄）。其孔隙比大，含水量高，力学强度及承载能力低，具高压缩性，呈软塑状态。现场标贯试验N63.5=2.5～5.6击，室内试验表明：天然含水量34.3%～50.8%，天然干密度1.14～1.40g/cm3，孔隙比0.955～1.376，压缩系数0.451～0.760MPa-1，内摩擦角8°～9.5°。允许承载力80～95kPa。(www.xing528.com)

此外，本堤段地基下部尚分布一层较厚的网纹状粘土（alQ2），厚度一般2.0～4.5m，最厚可达8.5～12.8m，该土层含灰白色高岭土，铁锰质等成分，含水量高，呈软塑至可塑状态，具高压缩性，承载力低，现场标贯试验平均值N63.5=6.8击，天然含水量33.9%，天然干密度1.40g/cm3；孔隙比0.949，压缩系数0.497MPa-1，内摩擦角8.8°，允许承载力125kPa左右。

上述两种土层状态较差，承载力低，不能满足堤身对堤基承载力的要求，是产生沉陷变形的主要原因。

（2）地下水因素。地基土层大部分时间处于地下水位以下，基本上呈饱和状态。土层的承载力有一部分由孔隙水压力承担。当上部堤身荷载加重且超过土体颗粒骨架所能承受的压力时，孔隙水就要缓缓排出。因此，土层的承载力随时间而呈动态变化，但因粘性土的渗透性小，固结排水过程相当漫长。此堤段堤身两侧湖滩均存在淤泥质土（lQ4），而堤基表部的湖积土（lQ4），状态略好于两侧的湖积土，就证实这一过程的存在。

从微观结构看，粒间还存在弱结合水。虽然这种水具有一定的粘滞水，使颗粒形成水胶联结。但在上部荷载长期作用下，当其克服了这种阻力，可使整个土体骨架产生蠕动，使土体存在缓慢变形。

（3）堤身填筑土质量差。采桑湖防洪大堤堤身土除个别地段填土质量较好外，其余基本上以粉质粘土为主，其中夹有较厚淤泥质类土。勘探和试验表明，本堤段填土不均一，孔隙比大，含水量高，力学强度低，在上部不断加载作用下，是造成该堤段堤身出现垮塌、滑坡、开裂、沉陷变形等不良地质现象原因之一。

（4）地形地貌因素。采桑湖堤段位于古老的东洞庭湖畔，原地貌复杂，从地形地貌分析，采桑湖原系与东洞庭湖连接的湖汊。据调查，在1958年建堤时，为减少修堤工作量，选择在湖汊颈瓶部位修此堤防围截。但尚未做任何勘探工作和基础处理，而湖汊部位淤泥质软基厚度大，力学性状差，在上部堤身荷载作用下产生不均匀沉陷，引起堤身开裂，内外滑坡等。据钻探揭露，桩号31+630～32+150地形上为一深槽，该段大堤沉陷变形极度为严重，其现状表现为堤顶面见明显的沉陷及开裂，外坡块石护坡架空，外鼓变形及滑动塌陷，将1973年所建堤外肩浆砌块石防浪墙（墙宽0.8～1.0m，墙高1.5～1.8m）剪断倒塌，并随之滑移到堤外坡中部，下滑深度达2.5～3.0m，将外坡压脚平台挤向外滩。