受新建建筑物影響的既有堤岸結(jié)構(gòu)改造設(shè)計(jì)總結(jié)

朱琳，劉松雪，吳艷

（1.中水北方勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，天津市河西區(qū) 300222；2. 天津開發(fā)區(qū)現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)區(qū)總公司，天津市濱海新區(qū) 300480）

受新建建筑物影響的既有堤岸結(jié)構(gòu)改造設(shè)計(jì)總結(jié)

朱琳1，劉松雪1，吳艷2

（1.中水北方勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，天津市河西區(qū) 300222；2. 天津開發(fā)區(qū)現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)區(qū)總公司，天津市濱海新區(qū) 300480）

既有河道堤岸結(jié)構(gòu)不僅要保證堤岸整體承載能力和防洪排澇的安全穩(wěn)定，同時(shí)經(jīng)過(guò)改造也要適應(yīng)新建建筑物的功能要求。本文以受新建賽艇皮劃艇比賽附屬用房影響的既有堤岸結(jié)構(gòu)改造設(shè)計(jì)為例，簡(jiǎn)述了堤岸結(jié)構(gòu)改造方案中的原則與方法，提出了合理設(shè)計(jì)方案，總結(jié)和回顧了改造方案的設(shè)計(jì)過(guò)程，為今后的類似工程設(shè)計(jì)提供一些有益的借鑒。

新建建筑物；既有堤岸結(jié)構(gòu)

0 引言

在河道岸邊建設(shè)新建建筑物，設(shè)計(jì)者必須考慮新建建筑物同原有堤岸結(jié)構(gòu)在空間上的關(guān)系和老結(jié)構(gòu)及利用[1]，以及對(duì)原堤岸結(jié)構(gòu)的合理改造方案；在保證改造后堤岸結(jié)構(gòu)體系安全的前提下，能夠使得新建建筑物得以順利實(shí)施。針對(duì)第十三屆全運(yùn)會(huì)賽艇皮劃艇項(xiàng)目附屬用房的建設(shè)，本文以受其影響的堤岸結(jié)構(gòu)改造設(shè)計(jì)為例，系統(tǒng)探討了改造設(shè)計(jì)方案，并對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行了總結(jié)與回顧，以期為今后的類似工程設(shè)計(jì)提供良好的借鑒。

1 項(xiàng)目概況

堤岸結(jié)構(gòu)作為城市河道改造項(xiàng)目中的基礎(chǔ)工程，不僅要求保證堤岸整體的安全穩(wěn)定，而且還要盡可能地適應(yīng)景觀、市政、體育賽事等綜合方面的設(shè)計(jì)要求[2]。為迎接2017年全運(yùn)會(huì)賽艇皮劃艇比賽的順利實(shí)施，天津市委市政府組織相關(guān)單位落實(shí)深化海河沿岸水利堤岸工程和綠化景觀工程。力爭(zhēng)在2017年全運(yùn)會(huì)開幕之時(shí)，賽艇皮劃艇項(xiàng)目附屬用房必須達(dá)到功能完備、試用合格的比賽要求，而且堤岸景觀不僅可以滿足比賽、觀賽的配套功能需求，同時(shí)需要成為獨(dú)具特色的經(jīng)濟(jì)帶、文化帶、景觀帶[3]。

通常城市河道堤岸結(jié)構(gòu)形式一般采用板樁結(jié)構(gòu)[4]或密排樁結(jié)構(gòu)[5]，本次改造涉及的堤岸結(jié)構(gòu)形式就是混凝土密排樁結(jié)構(gòu)形式-前直立式胸墻樁排墻加鋼拉桿錨碇結(jié)構(gòu)[6]。賽艇皮劃艇項(xiàng)目附屬用房建設(shè)在天津市吉兆橋和外環(huán)橋之間的海河左岸，最近處距堤岸線約11m（見圖1）。護(hù)岸為直徑600mm的密排灌注樁，中心間距為0.7m，其上設(shè)置胸墻，頂高程為1.75m，胸墻上設(shè)置錨頭和鋼拉桿，錨碇設(shè)施為錨碇板結(jié)構(gòu)，錨碇板距離前胸墻19.85m，因此堤岸岸線以內(nèi)約20m范圍均為該堤岸結(jié)構(gòu)所占區(qū)域；距堤岸岸線約25～38m是防洪土堤，堤頂高程為4.5m。所以，該建筑物的主體、基礎(chǔ)在平面上與海河該段的堤岸結(jié)構(gòu)和防洪堤均會(huì)發(fā)生沖突，需要對(duì)堤岸結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，以適應(yīng)新建附屬用房的實(shí)施。

2 方案比選和設(shè)計(jì)

原有堤岸為現(xiàn)澆混凝土樁排墻加鋼拉桿錨碇板結(jié)構(gòu)體系，本次改造方案設(shè)計(jì)考慮兩種方案。方案一是采用前直立樁排墻加后間隔錨碇樁結(jié)構(gòu)體系，方案二是采用前直立樁排墻加土層錨桿結(jié)構(gòu)體系。方案一，需要先將現(xiàn)狀堤岸表層土等荷載卸荷，再將埋深1.5～3.0m的原有鋼拉桿、錨碇板和碎石土挖出后，進(jìn)行后間隔樁體系施工，待其達(dá)到一定強(qiáng)度即可進(jìn)行鋼拉桿張拉。新建建筑物的樁基礎(chǔ)可以與間隔樁同步施工。方案二，在表層卸荷和拆除鋼拉桿、錨碇板和碎石土的基礎(chǔ)上，仍需要將堤岸前胸墻拆除，并同步進(jìn)行建筑物樁基施工，待建筑物樁基達(dá)到一定強(qiáng)度后，在建筑物樁與樁的空隙之間進(jìn)行土層錨桿的鉆孔、注漿、張拉等工序施工，期間需要再重新澆筑前堤岸胸墻。

圖1 附屬用房與原堤岸結(jié)構(gòu)空間關(guān)系圖Fig.1 Spatial relationship diagram of the ancillary building and original embankment structure

經(jīng)比較，兩種方案均能實(shí)現(xiàn)堤岸體系與新建建筑物的安全和協(xié)調(diào)共建，但是，方案一在設(shè)計(jì)上考慮保留原有前胸墻，僅將影響建筑物的部分堤岸結(jié)構(gòu)拆除，拆除工程量小，改造難度較小，造價(jià)較少，同時(shí)建筑物和堤岸改造可以同步施工，能夠加快施工進(jìn)度；而方案二增加拆除和重新澆筑前堤岸胸墻，并需要跟建筑物進(jìn)行交叉施工，相互制約，影響施工進(jìn)度，造價(jià)較高；并且土層錨桿需要在建筑物樁基礎(chǔ)空隙之間施工，難度較大，施工質(zhì)量相對(duì)難于控制。綜合考慮，本次改造最終采用方案一（前直立樁排墻加后間隔錨碇樁結(jié)構(gòu)體系）。

對(duì)于該段堤岸結(jié)構(gòu)，先將堤岸線以后35m范圍內(nèi)、高程0.5m以上的土挖開，為前堤岸結(jié)構(gòu)卸荷，同時(shí)將鋼拉桿和錨碇板出露后，將錨碇板結(jié)構(gòu)拆除，并挖除錨碇板前面的碎石土；松張鋼拉桿，拆除遠(yuǎn)離岸線的三段鋼拉桿。然后，在距離胸墻前緣線9.65m處設(shè)置直徑為800mm的混凝土灌注樁（錨碇樁），間隔布置，中心間距為2.0m，其上設(shè)置通長(zhǎng)的帽梁，將新設(shè)置的鋼拉桿錨入其中后，與之前預(yù)埋入原胸墻內(nèi)的原有第一段鋼拉桿連接，重新張拉。間隔錨碇樁位置與鋼拉桿位置采用對(duì)應(yīng)布置。實(shí)施后的堤岸間隔錨碇樁與附屬用房的基礎(chǔ)灌注樁的中心間距為均不小于2.49m（見圖2）。

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)總結(jié)

本次設(shè)計(jì)僅對(duì)原堤岸結(jié)構(gòu)的錨碇系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，原胸墻和灌注樁排墻護(hù)岸維持不變，因此，根據(jù)《板樁碼頭設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》，對(duì)于本段的間隔樁加樁排墻堤岸結(jié)構(gòu)計(jì)算內(nèi)容[7]如下：

圖2 附屬用房與改造后堤岸結(jié)構(gòu)空間關(guān)系圖Fig.2 Spatial relationship diagram of the ancillary building and reconstructed embankment structure

（1）考慮兩種設(shè)計(jì)狀況即持久狀況、偶然狀況，相應(yīng)的作用效應(yīng)組合有：

1） 設(shè)計(jì)最高水位、設(shè)計(jì)低水位、極端低水位狀態(tài)下的永久作用與可變作用效應(yīng)組合。

2）設(shè)計(jì)最高水位、設(shè)計(jì)低水位狀態(tài)下的永久作用與可變作用效應(yīng)組合，組合中包括地震作用。

3）水位驟降狀態(tài)下的永久作用與可變作用效應(yīng)組合。

（2）板樁墻的“踢腳” 穩(wěn)定性計(jì)算、堤岸的整體穩(wěn)定性計(jì)算。

（3）板樁墻、鋼拉桿等結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算[8]。

本次錨碇樁的穩(wěn)定性依據(jù)《板樁碼頭設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》（JTS 167-3—2009）第5章要求，采用手工計(jì)算。本工程沒有對(duì)密排板樁墻進(jìn)行改動(dòng)，其后的地面荷載情況與改造前基本相同，因此本次密排板樁墻“踢腳”穩(wěn)定性、堤岸的整體穩(wěn)定性就不再另行計(jì)算和設(shè)計(jì)，具體可參考原有《海河堤岸結(jié)構(gòu)工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告（春意橋至吉兆橋右岸、吉兆橋至外環(huán)橋段左岸）》[6]相關(guān)內(nèi)容。

錨碇樁的計(jì)算：

錨碇樁的長(zhǎng)度和內(nèi)力可按受拉桿拉力作用的樁計(jì)算。根據(jù)堤岸結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果，拉桿拉力標(biāo)準(zhǔn)值為211.4kN（見表 1）。

（1）錨碇樁強(qiáng)度計(jì)算。

（2）錨碇樁穩(wěn)定性計(jì)算。

錨碇樁的計(jì)算寬度可按式（1）確定。

表1 錨碇樁計(jì)算結(jié)果Tab.1 Calculated result of anchor piles

式中: BK——錨碇樁的計(jì)算寬度，m；

n——組成1個(gè)錨碇的樁數(shù)，根；

bz——單根樁的寬度，m。

錨碇樁的穩(wěn)定性要求見式（2）

γE——主動(dòng)土壓力分項(xiàng)系數(shù)，取1.35；

Eax—— 錨碇樁后土體本身產(chǎn)生的主動(dòng)土壓力水平分力的標(biāo)準(zhǔn)值，kN；

γRA——拉桿拉力的分項(xiàng)系數(shù)，取1.35；

RAX——拉桿拉力水平分力的標(biāo)準(zhǔn)值，kN；

ψ——作用組合系數(shù)，取0.7；

Eqx—— 錨碇樁后地面可變作用產(chǎn)生的主動(dòng)土壓力水平分力的標(biāo)準(zhǔn)值， kN；

Epx—— 錨碇樁前被動(dòng)土壓力水平分力的標(biāo)準(zhǔn)值，kN；

第二，如何防范水權(quán)交易損害水源地居民的權(quán)益？從我國(guó)現(xiàn)有的水權(quán)交易實(shí)踐來(lái)看，水權(quán)交易不但無(wú)法對(duì)既有的用水者予以補(bǔ)償，反而可能會(huì)損害水源地用水戶的權(quán)益。譬如，在東陽(yáng)義烏案例中，東陽(yáng)市政府和義烏市政府的水權(quán)交易遭到水源地用水者—東陽(yáng)市橫錦水庫(kù)灌區(qū)的農(nóng)民—的強(qiáng)烈反對(duì)。理論上，用水者是水權(quán)交易市場(chǎng)的支持者而非反對(duì)者，因?yàn)榻灰子欣蓤D。那么橫錦水庫(kù)灌區(qū)的農(nóng)民作為用水者為何極力抵制且反對(duì)呢？因?yàn)?，橫錦水庫(kù)灌區(qū)的農(nóng)民認(rèn)為，東陽(yáng)義烏水權(quán)交易侵犯了他們的實(shí)際利益。

γR——抗力分項(xiàng)系數(shù)，取1.25。

圖3 改造后堤岸結(jié)構(gòu)計(jì)算模型簡(jiǎn)圖Fig.3 Simplified diagram of the calculated model of reconstructed embankment structure

經(jīng)過(guò)計(jì)算，錨碇樁抗滑穩(wěn)定系數(shù)為1.31，滿足要求。

4 結(jié)束語(yǔ)

城市河道堤岸結(jié)構(gòu)不僅要保證堤岸整體承載能力和防洪排澇的安全穩(wěn)定，同時(shí)也要適應(yīng)景觀綠化、新建建筑物與市政工程等方面的功能要求。本文以受新建賽艇皮劃艇比賽附屬用房影響的既有堤岸結(jié)構(gòu)改造設(shè)計(jì)為例，簡(jiǎn)述了堤岸結(jié)構(gòu)改造選型中的原則與方法，在限定的約束條件下提出了合理設(shè)計(jì)方案，并總結(jié)了改造方案的設(shè)計(jì)過(guò)程，為今后的類似工程設(shè)計(jì)提供一些有益的借鑒。

[1] 張樑，徐麗，陶連銀. 天津市海河堤岸改造中老結(jié)構(gòu)利用的探討[J]. 海河水利，2011，NO4：33-34.ZHANG Liang， XU Li， TAO Lianyin. Discussion on Utilization of Old Structure in Reconstruction of Haihe River Embankment in Tianjin [J]. Haihe Water Resources，2012，NO3：15-17.

[2] 張樑，徐麗，莊小軍. 海河堤岸改造結(jié)構(gòu)選型綜述[J]. 海河水利，2012，NO3：15-17.ZHANG Liang， XU Li， ZHUANG Xiaojun. Summary of the Selection of Reconstruction Structure of Haihe River Embankment [J]. Haihe Water Resources，2012，NO3：15-17.

[3] 賈德昌. 海河神韻耀津門——記近十年天津海河兩岸綜合開發(fā)[J]. 中國(guó)工程咨詢，2012，12（147）：6-10.JIA Dechang. The Charm of Haihe River Illuminates Tianjin—Comprehensive Development of Both Sides of Haihe River in Recent Ten Years [J]. Chinese Consulting engineers， 2012， 12（147）:6-10.

[4] 李榮慶，貢金鑫，楊麗民. 板樁結(jié)構(gòu)可靠分析[J]. 水利學(xué)報(bào)，2007.10，38（10）：1265-1271.LI Rongqing， GONG Jinxing， YANG Limin. Reliability Analysis of Sheet-pile Structures. Journal of Hydraulic Engineering，2007.10， 38（10）:1265-1271.

[5] 蔡俠，楊麗美，田華. 海河堤岸改造工程中各種護(hù)岸結(jié)構(gòu)的應(yīng)用[J]. 內(nèi)蒙古水利，2010，3（127）：133-134.CAI Xia， YANG Limei， TIAN Hua. The Application of Various Revetment Structures in Reconstruction of Haihe River Embankment [J]. Inner Mongolia Water Resources， 2010， 3（127）:133-134.

[6] 呂中維，張建坤，劉松雪，等. 天津海河堤岸結(jié)構(gòu)工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告（春意橋至吉兆橋右岸、吉兆橋至外環(huán)橋段左岸）[R].天津：中水北方勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，2013.1：5～7.

[7] 中交第一航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司. 板樁碼頭設(shè)計(jì)與施工規(guī)范[S] . 北京：人民交通出版社，2009.4.

[8] 李榮慶，貢金鑫，楊麗民. 板樁碼頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目標(biāo)可靠指標(biāo)和抗力系數(shù)[J]. 水利水運(yùn)工程學(xué)報(bào)，2008.6，NO2：71-77.LI Rongqing， GONG Jinxing， YANG Limin. Target Reliability Index and Resistance Factor for Design of Sheet Pile quays[J].Hydro-science and Engineering， 2008.6， NO2: 71-77.

[9] 李作光，范永思.豐滿大壩重建工程基礎(chǔ)開挖對(duì)老壩壩基揚(yáng)壓和漏水觀測(cè)值影響分析[J].水電與抽水蓄能，2015，1（2）：45-51.LI Zuoguang，F(xiàn)AN Yongsi.Reconstruction of Fengman Dam Excavation the Uplift Pressure on Dam Foundation and Leaking Data Analysis[J].Hydropower and Pumped Storage，2015，1（2）:45-51.

Design Summary of Existing Embankment Structure Reconstruction Affected by New Buildings

ZHU Lin1, LIU Songxue1, WU Yan2
(1.China Water Resources Beifang Investigation, Design & Research CO.LTD, Tianjin, 300222, China；2. TEDA Industrial Park, Tianjin,300480，China)

Existing river embankment structure should not only guarantee the overall carrying capacity of the embankment and the security and stability of flood control and drainage，but also adapt to the functional requirement of new buildings after reconstruction.In this paper， take the design of existing embankment structure reconstruction affected by the newly built ancillary building for the rowing and canoeing race for example，the principles and methods of the embankment structure reconstruction are briefly described，and reasonable design scheme is proposed. At the same time，the design process of the reconstructed scheme is summarized and reviewed， which will provide some useful references for the similar engineering design in the future.

new buildings；existing embankment structure

TV22

A

570.25

10.3969/j.issn.2096-093X.2017.01.017

2016-01-13

2016-02-25

朱琳（1979—），男，河北人，一級(jí)注冊(cè)結(jié)構(gòu)工程師、一級(jí)注冊(cè)建造師、高級(jí)工程師，主要研究方向：民用建筑和水利工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。Email: tidizl@163.com

劉松雪，（1984—），女，山東人，一級(jí)注冊(cè)結(jié)構(gòu)工程師、工程師，主要研究方向：民用建筑和水利工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。Email:756631831@qq.com

吳艷（1981—），女，安徽人，國(guó)家一級(jí)注冊(cè)造價(jià)師、工程師，主要研究方向：建筑行業(yè)造價(jià)和工程管理工作。Email:wuy@teda.gov.cn