城市河道工程地基基礎設計探討

徐澤友 曹昭輝

(南京南大巖土工程技術有限公司，江蘇 南京 210000)

1 概述

城市的地貌結構因人類追求經(jīng)濟發(fā)展造成變化或破壞，必須遵循城市建設與生態(tài)環(huán)境相協(xié)調(diào)的可持續(xù)發(fā)展理論，建設美好宜居的美麗山水城市，以取得良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

南京國家級森林公園老山南部分布數(shù)千米自然水系，中部零散分布千余畝濕地公園，是優(yōu)良的天然綠色生態(tài)景區(qū)，擬通過開挖河道、河道護岸和建設溢流壩，將沿線湖塘自然相連，形成雨季時泄洪排水、平時宜居的自然生態(tài)游覽區(qū)。本文對擬建河道地基基礎設計進行探討，對河道、擋墻、溢流壩不同地質(zhì)條件的地基基礎提出可供參考的設計方案，確保河道建成后運行安全。

2 場地工程地質(zhì)條件

2.1 工程概況

擬建河道項目位于南京市浦口區(qū)海峽兩岸科工園內(nèi)，總體自西北～東南階梯狀走向，西北起于沿山大道，向南穿越寧合高速后繼續(xù)向南至海橋路，折向東止于綠水灣路(建設中)，匯入綠水河。北段、中段支流分別規(guī)劃淮月湖景區(qū)、晶溪湖景區(qū)，河道全長約4 300 m。

河道兩側護坡設計坡率1∶2～1∶4，擬采用綠濱墊生態(tài)格網(wǎng)護坡支護形式，河底為自然河底。擬建溢流壩壩高約2.5 m，擬采用C30鋼筋混凝土重力式擋墻，壩底單位面積荷載標準值約100 kN/m2。

2.2 勘探要求

在擬建河道左線、右線交替布孔，勘探點間距不大于100.0 m；針對擬建溢流壩位置，每道溢流壩橫向布置2個～4個勘察孔，間距不大于20.0 m。

勘探點深度根據(jù)場地地質(zhì)條件，應滿足河道開挖和壩堤地基基礎設計深度要求，具體為：

控制性勘探點按進入河底或壩底開挖標高下中風化巖6 m控制，一般性勘探點按進入河底或壩底開挖標高下中風化巖4 m控制；對于強風化巖深度較大的地段，勘探點深度按進入河底或壩底開挖標高下強風化巖不小于10 m控制。

2.3 工程地質(zhì)條件

建設場地地貌單元為階地，發(fā)育有坳溝亞地貌。

各巖土層物理指標和力學指標如表1所示。

表1 巖土層物理指標和力學指標

2.4 水文地質(zhì)條件

2.4.1場地地表水

擬建河道沿線及周邊附近有6處溝塘分布，水深0.5 m～2.0 m,淤泥厚度0.5 m～0.9 m。

2.4.2場地地下水

根據(jù)勘探揭示的地層結構，場地地下水主要為潛水、承壓水和基巖裂隙水。

3 地基基礎方案評價

擬建河道和擋墻基底巖土層為①層素填土，②-1,②-2層粉質(zhì)粘土，④層粉質(zhì)粘土混卵礫石、⑤-1層強風化泥質(zhì)粉砂巖。各土層平面分布、厚度、強度和壓縮性差異大。

擬建溢流壩基底巖土層為②-1,②-2層粉質(zhì)粘土，③層粉質(zhì)粘土，④層粉質(zhì)粘土混卵礫石,⑤-1層強風化泥質(zhì)粉砂巖，局部為⑤-2層中風化泥質(zhì)粉砂巖。部分地段跨越了不同的地貌單元，基底巖土層工程性質(zhì)差異大。

3.1 河道地基基礎方案

擬建河道荷載較小，除部分地段基底土層為強度低、壓縮性高的①層填土需要挖除換填處理外，其余巖土層均可作為河底護底持力層采用。

3.2 擋墻地基基礎方案

擬建擋墻基底巖土層工程性質(zhì)差異大，本工程對擋墻地基基礎設計的建議如下：

1)擋墻基底為人工填土層時，建議進行挖除換填處理，當換填有難度時可考慮采用水泥土攪拌樁的地基處理方案；

2)擋墻基底有②-2層軟塑粉質(zhì)粘土分布時，建議采用水泥土攪拌樁加固的地基處理方案；

3)擋墻基底為除②-2層軟塑粉質(zhì)粘土外的自然沉積土層與基巖分布的不均勻土巖地基時，考慮到巖層與土層壓縮性差異巨大，為控制差異沉降，建議設置沉降縫調(diào)節(jié)地基不均勻沉降。

3.3 溢流壩地基基礎方案

擬建河道沿線分布有24座溢流壩，根據(jù)溢流壩所在位置、底板設計標高、擋墻型式、基底荷載等特征，對溢流壩地基基礎設計的建議如下：

1)溢流壩基底若為人工填土，建議進行挖除換填，當換填有難度時可考慮采用水泥土攪拌樁的地基處理方案；

2)若溢流壩基底有②-2層軟塑粉質(zhì)粘土，考慮到②-2層粉質(zhì)粘土強度低、壓縮性高，工程性質(zhì)差，承載力和抗變形能力均不能滿足天然地基基礎設計的要求；同時，②-2層軟塑粉質(zhì)粘土與其余巖土層工程性質(zhì)差異較大，采用天然地基方案易引起擋墻的不均勻沉降，建議對②-2層軟塑粉質(zhì)粘土采用水泥土攪拌樁的地基處理方案；

3)若溢流壩基底為除②-2層軟塑粉質(zhì)粘土外的自然沉積土層與基巖分布的不均勻土巖地基時，建議通過設置沉降縫調(diào)節(jié)地基不均勻沉降。

4 地基處理方案評價

擋墻或溢流壩基底水泥土攪拌樁設計方案如下。

4.1 地基處理設計計算參數(shù)

1)復合地基承載力特征估算。

地基處理深度應滿足強度及變形驗算要求。水泥土攪拌樁復合地基承載力特征值應通過現(xiàn)場單樁或多樁復合地基靜載試驗確定。初步設計時可按照JGJ 79—2012建筑地基處理技術規(guī)范公式7.1.5-2估算，估算公式為：

式中：fspk——復合地基承載力特征值，kPa；

λ——單樁承載力發(fā)揮系數(shù)，取1.0；

我們在初中數(shù)學課堂教學中非?？粗卣n堂效率和課堂質(zhì)量，社會在快速發(fā)展，教育也在不斷變革，傳統(tǒng)的初中數(shù)學模式已經(jīng)不能完全適應現(xiàn)在的教育環(huán)境。我們需要不斷創(chuàng)新教學方式、優(yōu)化教學模式，此外，培養(yǎng)學生的學習能力也是我們在教學過程中要重視的。教師科學合理的教學模式與學生較強的學習能力相結合才能夠真正提高初中數(shù)學課堂質(zhì)效，也能夠促進學生的全面發(fā)展。

m——面積置換率；

Ra——單樁豎向承載力特征值，kN；

Ap——樁的截面面積，m2；

β——樁間土承載力發(fā)揮系數(shù)，建議取0.2；

fsk——處理后樁間土承載力特征值,kPa，可取天然地基承載力特征值，按表1取用。

2)單樁豎向承載力特征值Ra建議采用單樁載荷試驗確定，取單樁豎向極限承載力的1/2初步估算時，可按下式估算：

式中：Ra——單樁豎向承載力特征值，kN；

lpi——樁長范圍內(nèi)第i層土的厚度，m；

up——樁的周長，m；

n——樁長范圍內(nèi)所劃分的土層數(shù)；

αp——樁端端阻力發(fā)揮系數(shù)，水泥土攪拌樁地基處理建議取0.5；

qp——樁端端阻力特征值，kPa，水泥土攪拌樁地基處理可取未經(jīng)修正的樁端地基土承載力特征值，可按表1取用；

qsi——樁周第i層土的側阻力，按表2取值。

表2 樁周土的側阻力特征值取值

4.2 地基處理設計與施工的建議

1)采用地基處理設計方案時，處理深度應滿足構筑物對地基強度及變形的要求。

2)水泥土攪拌樁設計前，應進行處理地基土的室內(nèi)配比試驗。地基處理的效果和質(zhì)量應按相關規(guī)范要求進行檢測。施工中應嚴格監(jiān)理，控制施工質(zhì)量。

3)上表提供的水泥土攪拌樁參數(shù)僅供設計估算單樁承載力時使用。水泥土攪拌樁地基竣工驗收時，承載力檢驗應采用復合地基載荷試驗和單樁載荷試驗。

4)地基處理施工前，應探明場內(nèi)及周圍附近的地下管線分布情況，采用妥善的遷移和保護措施。