城區(qū)河道岸坡加固方案優(yōu)化設(shè)計

甄樹鋒，郝 曄，郝紅漫

（山東黃河工程集團有限公司，山東 濟南 250000）

在水利、公路、鐵路等行業(yè)的邊坡工程施工中，若存在軟弱土層，極易發(fā)生側(cè)滑失穩(wěn)破壞。為防止此類災(zāi)害的發(fā)生及滿足現(xiàn)代工程建設(shè)安全的需要，邊坡穩(wěn)定分析和加固方法研究已成為工程建設(shè)中不可回避的課題。特別是在城區(qū)河道邊坡改造工程中，由于其內(nèi)多埋設(shè)有若干管線，因此在其改造方案設(shè)計過程中不僅需要滿足本工程的安全需要，同時應(yīng)滿足其他構(gòu)造物的布設(shè)需求。本文針對濟南市小清河河道改造工程，對其部分典型斷面的邊坡穩(wěn)定及改造方案進行了論證分析，對類似工程的設(shè)計工作具有一定的借鑒意義。

1 工程概況

小清河是山東省泄洪、排澇、通航、灌溉、排污等綜合性大型人工河道，同時也是濟南市主城區(qū)唯一排水入口。近年來由于工業(yè)和生活廢水的大量排入，其生態(tài)環(huán)境遭到嚴重破壞。為改善現(xiàn)狀，對其進行了綜合治理。在設(shè)計過程中，經(jīng)勘探發(fā)現(xiàn)部分河段岸坡處分布有厚度不等的軟土層，該層抗剪強度指標低、安全系數(shù)低，需加固處理；且該地段的一定距離范圍內(nèi)（水平距離一般為6~13 m）有污水管道（圬工管），一旦岸坡出現(xiàn)較大的滑移量，極易遭到破壞。

2 穩(wěn)定性分析

考慮到岸坡上部構(gòu)筑物及圬工管的重要性，采用理正軟件中的瑞典條分法對其典型斷面進行了計算分析，以確定岸坡的安全系數(shù)和最危險滑裂面與污水管道的相對位置（見表1）。

表1中計算參數(shù)分別為平均值和最小值。按照抗剪強度的平均值和最小值計算時，其安全系數(shù)均不能滿足要求，且最危險滑裂面通過污水管道，若不進行加固處理，岸堤及污水管道的穩(wěn)定性無法得到保障。

表1 典型斷面分析計算參數(shù)及結(jié)果

3 方案設(shè)計及對比

3.1 方案簡介

在計算分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)污水管道距離岸坡?lián)跬翂Φ木嚯x、安全系數(shù)大小和地質(zhì)條件的不同提出了分段治理的技術(shù)思路。根據(jù)岸坡加固所需不平衡力大小進行了方案設(shè)計。

1）方案一：鋼管樁+錨桿聯(lián)合加固。在設(shè)計擋土墻墻趾處設(shè)置一排鋼管樁和斜向錨桿，并在其頂部設(shè)置一道聯(lián)系梁。鋼管樁間距1.0 m，鋼管深度9 m。錨桿水平間距1.5 m，錨桿與水平夾角30°，錨桿長度15 m。聯(lián)系梁為C20鋼筋混凝土，梁內(nèi)鋼筋與錨桿、鋼管焊接在一起，鋼管內(nèi)灌注C20混凝土（見圖1）。

2）方案二：鋼筋混凝土抗滑樁加固。鋼筋混凝土抗滑樁間距1.2 m，樁徑0.8 m，在其頂部設(shè)置C30鋼筋混凝土冠梁。對于土層較厚河段，樁長取15 m；對于基巖埋深較淺河段，保證樁身入巖（中風化）1.5 m即可（見圖 2）。

3）方案三：強夯置換碎石墩加固。由于表層為淤泥質(zhì)軟土可采用強夯置換，利用夯擊能將碎石、礦渣等材料強力擠入地基，在地基中形成碎石墩，并與墩間土形成碎石墩復合地基，提高地基承載力、增加其抗滑穩(wěn)定性。加固范圍為：自擋土墻底邊向河床1～3 m平臺內(nèi)，梅花形布設(shè)；碎石墩的樁徑1.0 m，樁距2.0 m，樁深度8.0 m；樁頂設(shè)置1 m厚的碎石墊層。碎石墩材料采用20～50 cm的塊石，最大粒徑不宜大于80 cm（見圖3）。

3.2 方案對比

綜合考慮3種方案的加固效果、工程造價、施工難易程度以及對周圍建筑物的影響等方面因素，對比分析如表2示。由此可知：方案選擇時可結(jié)合工程特點，根據(jù)對比結(jié)果進行分段加固方案設(shè)計，如：對于需抗滑力大的重點加固區(qū)段可適當選取方案一和方案二；對于需抗滑力較小的遠離市區(qū)河段可選取方案三。

表2 方案簡要對比表

4 結(jié)語

對于分布有軟土層的城區(qū)河道岸坡，可使用瑞典條分法對其進行穩(wěn)定性分析，確定安全系數(shù)大小和最危險滑裂面位置；同時考慮邊坡內(nèi)部構(gòu)筑物與最危險滑裂面的相對位置，根據(jù)計算剩余推力大小對邊坡進行加固方案優(yōu)化設(shè)計；然后綜合考慮設(shè)計方案的加固效果、工程造價、施工難易程度以及對周圍建筑物的影響等方面因素合理確定最優(yōu)方案。