組合支護(hù)技術(shù)在河堤護(hù)岸工程中的應(yīng)用

段 玫

（昆明市水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院 云南昆明 650231)

1 項(xiàng)目概況

寶象分洪河防洪整治工程位于昆明主城東南片區(qū)，為滇池入湖河道之一。50年一遇設(shè)計(jì)流量131.0m3/s，河堤高度4.2m，河寬 20m。河道兩岸民房密集，多為3～4層村民自建僅1～2年的新搬遷房，離河道邊最近距離僅 5.0m，右岸緊鄰官小路。為達(dá)到保留兩岸民房以降低拆遷難度、投資及右岸現(xiàn)有官小路通行的目的，需尋求一個(gè)能使河堤直壁式開挖施工且能確保周邊建筑物及基礎(chǔ)設(shè)施安全的護(hù)堤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工方案。

2 河堤護(hù)岸設(shè)計(jì)

2.1 地質(zhì)條件

本工程場(chǎng)地地形平坦，屬于昆明湖積盆地湖積相沉積地貌，河道地基土根據(jù)鉆探揭露地層及各層土物理力學(xué)指標(biāo)見表1。

河堤基礎(chǔ)處于③黏土、粉質(zhì)黏土、有機(jī)質(zhì)黏土層中，兩岸民房基礎(chǔ)為毛石或鋼筋混凝土淺基，埋深 1.5m左右，且施工前民房突擊加層后大大增加了軟土地基的附加荷載?？辈炱陂g為旱季，穩(wěn)定地下水埋深 2.85～3.30m。根據(jù)地勘報(bào)告判別結(jié)果，工程區(qū)內(nèi)⑥層粉細(xì)砂、粉土不會(huì)產(chǎn)生液化。

表1 各層土物理力學(xué)指標(biāo)表

2.2 河堤護(hù)岸方案比選

在認(rèn)真分析河道地質(zhì)條件及周邊環(huán)境受到很大限制的情況下，分析研究了現(xiàn)有國(guó)內(nèi)外各種圍護(hù)技術(shù)和工程實(shí)例，提出了河堤外打鋼板樁或深攪樁支護(hù)后再開挖護(hù)砌河堤，混凝土預(yù)制樁或灌注排樁支護(hù)加樁間板等方案進(jìn)行比較。經(jīng)分析計(jì)算，采用單一處理技術(shù)難以滿足堤岸的穩(wěn)定和變形要求，且不經(jīng)濟(jì)。而灌注排樁加深層攪拌樁和樁間板多種工程措施組合方案，可以做到臨時(shí)支護(hù)與永久護(hù)岸相結(jié)合，節(jié)省投資，且縮短了工期。該方案建安工程費(fèi)比預(yù)制樁方案減少 373.4萬(wàn)元。

2.3 組合支護(hù)技術(shù)設(shè)計(jì)

2.3.1 組合護(hù)岸技術(shù)的選用

灌注排樁與深層攪拌樁支護(hù)組合技術(shù)作為一種成熟、安全可靠的工程措施，廣泛運(yùn)用于深基坑支護(hù)的設(shè)計(jì)與施工中。通過(guò)排樁支護(hù)與深層攪拌樁共同承擔(dān)水土壓力,形成穩(wěn)定封閉的基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)。但此圍護(hù)大多只作為深基坑開挖和永久地下構(gòu)筑物施工過(guò)程中的臨時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu),較少作為永久建筑物。在認(rèn)真分析地勘資料的基礎(chǔ)上,針對(duì)該河段兩岸民房密集且施工前突擊加蓋使得地面荷載和被動(dòng)土壓力增大，同時(shí)由于該河道屬季節(jié)性河流,枯期水量極少,汛期洪量大且匯集較快,易造成河道內(nèi)水位短期變幅較大,引起河堤內(nèi)外側(cè)水土壓力經(jīng)常性的調(diào)整,以及施工場(chǎng)地受限需考慮臨時(shí)支護(hù)與永久護(hù)岸相結(jié)合的實(shí)際，在常規(guī)排樁支護(hù)與深層攪拌樁組合技術(shù)的基礎(chǔ)上增加樁間深攪樁及樁前深攪樁。樁間深攪樁形成樁間連續(xù)墻，可使單獨(dú)的灌注排樁擋土的整體能力大為增加，并為后期樁間板形成永久性護(hù)堤提供了基面。為提高排樁的抗剪、抗滑能力和穩(wěn)定性，增強(qiáng)河床抗隆起能力，于灌注樁前河堤內(nèi)增加深層攪拌樁加固被動(dòng)區(qū)土體，最后通過(guò)樁間板的連接，使樁與樁間板形成連續(xù)墻式護(hù)堤。該組合方案中各種工程處理措施發(fā)揮其各自作用，共同形成穩(wěn)固的圍護(hù)結(jié)構(gòu)及連續(xù)墻式護(hù)堤，做到臨時(shí)支護(hù)與永久護(hù)岸相結(jié)合，確保了河堤直壁式開挖施工和周邊建筑物的安全。其平面布置見圖1，組合護(hù)岸技術(shù)施工順序見圖2。

圖1 組合技術(shù)平面布置圖

2.3.2 組合結(jié)構(gòu)各部分設(shè)計(jì)

（1)灌注排樁。灌注排樁剛度大，抗彎能力強(qiáng)，變形相對(duì)較小，有利于保護(hù)周圍建筑物。在河堤開挖中按支護(hù)樁使用作為擋土圍護(hù)設(shè)施，開挖后可作為河岸堤防的永久組成結(jié)構(gòu)。該設(shè)計(jì)中灌注排樁為主要受力支護(hù)結(jié)構(gòu)。作為支護(hù)樁其抗滑、抗傾覆、抗隆起的計(jì)算，按照懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)，采用彈性力學(xué)法計(jì)算。經(jīng)分別對(duì)樁徑φ 1000mm（樁中心距 3.0m)和φ1200mm（樁中心距3.6m)、樁長(zhǎng)12m和15m以及根據(jù)周邊建筑物距河道邊的遠(yuǎn)近，分4段進(jìn)行不同工況組合，分層取地基物理力學(xué)參數(shù)，采用《深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》計(jì)算軟件計(jì)算。計(jì)算結(jié)果表明：在樁徑φ 1000mm和φ1200mm、樁長(zhǎng) 12m和房屋距樁最近5.0m最不利工況下，均滿足結(jié)構(gòu)安全要求，設(shè)計(jì)允許地表沉降在 50mm以內(nèi)?？紤]到φ1200mm樁與樁間板的連接面較大，可使樁與樁間板的連接更加牢固，且能加快施工進(jìn)度，河堤采用φ 1200mm灌注樁支護(hù)，樁間距為3.6m，樁長(zhǎng)12m。

1)整體穩(wěn)定驗(yàn)算。河堤圍護(hù)結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定驗(yàn)算采用瑞典條分法，土條寬度取 0.4m，按總應(yīng)力法計(jì)算，考慮堤內(nèi)外有地下水位差情況，經(jīng)計(jì)算，整體穩(wěn)定安全系數(shù)Ks=1.84，滿足要求。

2)抗傾覆穩(wěn)定驗(yàn)算。經(jīng)計(jì)算，抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)Ks=2.02＞1.2，滿足規(guī)范要求。

圖2 組合護(hù)岸技術(shù)施工順序

3)基底抗隆起穩(wěn)定驗(yàn)算。因河堤外的荷載及由于土方開挖造成的河堤內(nèi)外的壓差，使支護(hù)樁端以下土體從河道內(nèi)向上涌土，可按下式和圖3進(jìn)行驗(yàn)算。

圖3 基底抗隆起穩(wěn)定性驗(yàn)算

經(jīng)計(jì)算 γD= 2.93＞1.4，滿足規(guī)范要求。

（2)深層攪拌樁。深層攪拌樁體穩(wěn)定性按擋墻設(shè)計(jì)方法計(jì)算，其內(nèi)力及位移按彈性抗力法計(jì)算.經(jīng)對(duì)攪拌樁滑動(dòng)穩(wěn)定性、傾覆穩(wěn)定性、地基強(qiáng)度和內(nèi)力及位移驗(yàn)算，計(jì)算結(jié)果均滿足規(guī)范要求。

本工程中在堤岸邊共設(shè)置兩層攪拌樁。1)灌注排樁后設(shè)置一排深層攪拌樁，該排深層攪拌樁為先期施工工程，一方面起防滲帷幕作用，另一方面，利用攪拌體本身強(qiáng)度起一定的支護(hù)作用，使土體對(duì)灌注排樁作用力位置降低，使其受力更趨合理，可減少岸邊土體及超載對(duì)護(hù)岸的壓力。2)排樁間設(shè)置深層攪拌樁，除進(jìn)一步加強(qiáng)止水作用外，同時(shí)與灌注樁聯(lián)成一體，共同承擔(dān)水土壓力。所形成的樁間連續(xù)墻，使其具有塊體構(gòu)件性質(zhì)，整體擋土能力比單獨(dú)灌注排樁大為增加。灌注樁除主要利用其抗拉、抗彎能力外，由于它均勻分布于深層攪拌樁群體中，對(duì)水泥土樁的變形裂縫開展有著良好的約束作用，使水泥土的止水作用提高。這樣，將兩種性能特點(diǎn)不同的樁體組合成整體后，使擋土和止水能力均有明顯提高。技術(shù)合理，材盡其用，同時(shí)支護(hù)排樁與樁間深層攪拌樁形成的連續(xù)墻式結(jié)構(gòu)，可作為后期現(xiàn)澆鋼筋混凝土樁間板的內(nèi)模。

灌注樁加攪拌樁組合形成以灌注樁為支座，由深層攪拌樁排列成多跨連續(xù)墻進(jìn)行擋土防滲的墻式支護(hù)結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)將垂直于河堤的水土壓力傳遞給灌注樁，經(jīng)對(duì)灌注樁各工況計(jì)算后知，其剪力值在基底即河床面處取得最大值。因河堤地基土層較軟，地面荷載較大，為提高排樁的抗剪、抗滑能力，增強(qiáng)河床抗隆起能力，控制排樁位移，使多跨連續(xù)墻的整體穩(wěn)定性得到加強(qiáng)，在灌注樁前被動(dòng)區(qū)，沿垂直于墻體的方向增加3排深層攪拌樁，間距500mm，范圍5.0m。

（3)其他結(jié)構(gòu)。由于地質(zhì)條件比較差，樁周土體彈性抗力系數(shù)小，因此灌注排樁墻樁頂位移較大。為控制排樁擋墻墻頂位移，同時(shí)提高支護(hù)樁整體抗傾作用，在樁頂做1200mm×500mm的連續(xù)臥梁，構(gòu)成自立式支護(hù)體系。

由于河岸道路、房屋及施工場(chǎng)地所限的實(shí)際，需采用臨時(shí)支護(hù)與永久護(hù)岸相結(jié)合一次完成河堤護(hù)岸?？紤]支護(hù)排樁與樁間板連接的可靠性及施工難度，進(jìn)行了樁內(nèi)預(yù)埋鋼筋和預(yù)留鋼管比較。因樁內(nèi)預(yù)留的鋼管剝離較容易，樁間連續(xù)墻的鋼筋可穿過(guò)鋼管與樁間板鋼筋相連。鋼筋連續(xù)，可使樁間荷載傳至支護(hù)樁，河堤整體性較好。因此，采用通過(guò)在灌注樁內(nèi)預(yù)留鋼管穿鋼筋與樁間連續(xù)墻鋼筋連接現(xiàn)澆混凝土，形成整體樁間板護(hù)堤立面?？蓽p小河道糙率，有利行洪。

3 河堤護(hù)岸組合技術(shù)應(yīng)用

該方案利用灌注樁剛度大，能抵抗較大的側(cè)向土壓力的特點(diǎn)，形成支護(hù)主體。通過(guò)設(shè)置樁頂連續(xù)臥梁以提高排樁整體抗傾性能并控制排樁擋墻墻頂位移。為提高排樁水平抗力和降低排樁埋置部分樁身彎矩值，在樁前加設(shè)深層攪拌樁以局部加固地基，提高排樁的穩(wěn)定性和抗隆起能力。加之在排樁間及樁后設(shè)置的深層攪拌樁形成防滲及擋土，較好的發(fā)揮了各種措施的效果。有效控制了河堤開挖過(guò)程中圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形位移，防止了由此引起的地面沉降，確保了河堤直壁式開挖施工和周邊建筑物的安全。同時(shí)，通過(guò)排樁內(nèi)鋼筋與樁間鋼筋連接現(xiàn)澆混凝土形成連續(xù)墻式護(hù)堤，實(shí)現(xiàn)臨時(shí)支護(hù)與永久護(hù)岸相結(jié)合。

在施工過(guò)程中使用了旋挖鉆直接取土造孔，不僅成樁垂直度好，工期較快，而且避免了常規(guī)鉆孔灌注樁泥漿護(hù)壁帶來(lái)的環(huán)境污染。支護(hù)排樁施工偏差及變形小于 10cm，確保了護(hù)岸線型的外觀要求，保留了河堤兩岸建筑物，并確保了施工期河岸交通正常通行，節(jié)省投資5000余萬(wàn)元。經(jīng)檢測(cè)河堤最大水平位移36mm，最大不均勻沉降 31mm，其沉降、變形小于設(shè)計(jì)允許值。，同時(shí)由第三方云南省建筑質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站對(duì)河堤兩岸民房進(jìn)行了檢測(cè)，房屋均未出現(xiàn)裂縫。現(xiàn)已經(jīng)過(guò)5年枯、汛期運(yùn)行檢驗(yàn)，工程安全。

4 結(jié)語(yǔ)

官渡古鎮(zhèn)段河堤采用了灌注排樁加深層攪拌樁支護(hù)和樁間板多種工程措施組合的河堤護(hù)岸技術(shù)，較好的發(fā)揮了各種措施的長(zhǎng)處，做到臨時(shí)支護(hù)與永久護(hù)岸相結(jié)合。成功解決了在河堤兩岸建筑物密集、地基條件復(fù)雜、采用單一處理方案難以滿足穩(wěn)定和變形要求的情況下，確保河堤直壁式開挖施工和周邊建筑物安全的設(shè)計(jì)、施工難題。為基礎(chǔ)較軟河道以及兩岸民房密集區(qū)進(jìn)行河堤護(hù)岸等同類工程提供了成功的借鑒經(jīng)驗(yàn)。

1 賀艷.鉆孔灌注排樁加攪拌樁在基坑支護(hù)工程中的設(shè)計(jì)應(yīng)用.科協(xié)論壇，2008（6)（下)：24-25.

2 李巨文，史三元.深層攪拌樁一鉆孔灌注樁組合支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工.建筑結(jié)構(gòu),1999（5)：15-17.