錨索灌注樁板墻在河道護(hù)岸工程中的應(yīng)用分析

南英堯

（惠州市華禹水利水電工程勘測設(shè)計(jì)有限公司，廣東 惠州516000）

1 工程概況

東莞市區(qū)某河道左岸河段樁號Z0+162.92～Z0+209.63 段需要新建護(hù)岸擋墻，該段現(xiàn)狀岸坡為土質(zhì)邊坡，邊坡坡比不足1∶1，坡高約8～10m，且已有局部塌陷，此段岸坡后建有污水處理廠廠區(qū)，現(xiàn)場不具備大開挖條件。經(jīng)綜合分析，新建護(hù)岸宜采用非開挖式灌注樁板墻護(hù)岸結(jié)構(gòu)，再根據(jù)計(jì)算決定是否需要增加錨索等輔助支護(hù)措施。

2 支護(hù)計(jì)算原理

懸臂式灌注樁板墻宜采用平面桿系結(jié)構(gòu)彈性支點(diǎn)法進(jìn)行分析。錨拉式灌注樁板墻可將整個(gè)結(jié)構(gòu)分解為擋土結(jié)構(gòu)、錨拉結(jié)構(gòu)（錨索及冠梁）分別進(jìn)行分析；擋土結(jié)構(gòu)宜采用平面桿系結(jié)構(gòu)彈性支點(diǎn)法分析；作用在錨拉結(jié)構(gòu)上的荷載應(yīng)取擋土結(jié)構(gòu)分析時(shí)得出的支點(diǎn)力。

1）懸臂式灌注樁板墻的樁嵌固深度應(yīng)符合下式嵌固穩(wěn)定性的要求：

式中，Ke為嵌固穩(wěn)定安全系數(shù)，該工程取1.25；Eak、Epk分別為岸坡外側(cè)主動土壓力、河道內(nèi)側(cè)被動土壓力標(biāo)準(zhǔn)值，kN；aa1、ap1分別為岸坡外側(cè)主動土壓力、河道內(nèi)側(cè)被動土壓力合力作用點(diǎn)至擋土構(gòu)件底端的距離，m。

2）錨索灌注樁板墻嵌固深度應(yīng)符合下式嵌固穩(wěn)定性的要求：

式中，aa2、ap2分別為岸坡外側(cè)主動土壓力、河道內(nèi)側(cè)被動土壓力合力作用點(diǎn)至支點(diǎn)的距離，m。

3）懸臂式灌注樁板墻和錨索式灌注樁板墻均應(yīng)按以下進(jìn)行整體滑動穩(wěn)定性驗(yàn)算：（1）整體滑動穩(wěn)定性可采用圓弧滑動條分發(fā)進(jìn)行驗(yàn)算；（2）采用圓弧滑動條分發(fā)時(shí)，其整體滑動穩(wěn)定性應(yīng)符合以下規(guī)定：

式中，Ks為圓弧滑動穩(wěn)定安全系數(shù)，本工程取1.35；Ks，i為第i 個(gè)圓弧滑動體的抗滑力矩與滑動力矩的比值；cj、φj分別為第j土條滑弧面處土的黏聚力（kPa）與內(nèi)摩擦角（°）；bj為第j 土條的寬度，m；θj為第j 土條滑弧面中點(diǎn)處的法線與垂直面的夾角，（°）；lj為第j 土條的滑弧長度，m，取lj=bj/cosθj；qj為第j土條上的附加分布荷載標(biāo)準(zhǔn)值，kPa；ΔGj為第j 土條的自重，kN；uj為第j 土條滑弧面上的水壓力，kPa；R′K，k為第k 層錨索在滑動面意外的錨固段的極限抗拔承載力標(biāo)準(zhǔn)值與錨索桿體受拉承載力標(biāo)準(zhǔn)值（fptkAp）的較小值，kN；αk為第k 層錨索的傾角，（°）；θk為滑弧面在第k 層錨索處的法線與垂直面的夾角，（°）；Sx，k為第k 層錨索的水平間距，m；ψv為計(jì)算系數(shù)，可按ψv=0.5sin（θk+ak）tanφ 取值；為第k 層錨索與滑弧交點(diǎn)處土的內(nèi)摩擦角，（°）。

3 支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算成果

根據(jù)上述計(jì)算原理，最后驗(yàn)算求得本工程護(hù)岸支護(hù)方案為：采用φ1 500mmC30 鋼筋混凝土灌注樁支護(hù)，嵌固深度9～15m，樁中心距為2m，迎水面采用150mm 厚C30 鋼筋混凝土掛板，并于灌注樁冠梁處設(shè)置一道預(yù)應(yīng)力錨索，錨索間距為2m，與水平面夾角為30°，設(shè)計(jì)值為450～650kN。

4 錨索樁板墻護(hù)岸施工工藝

填筑灌注樁板墻樁基施工平臺→灌注樁鉆孔→鋼筋籠制作→灌注樁混凝土樁身澆筑→灌注樁冠梁施工→冠梁處錨索施工→拆除樁基施工平臺→臨河側(cè)掛板施工成墻。

4.1 鉆孔樁施工工藝要求

鉆孔樁施工工藝要求如下：（1）布孔：鉆孔樁施工工藝要求如下：按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行布孔，保證布孔位置的準(zhǔn)確性；（2）確保樁長設(shè)計(jì)的合理性；（3）鉆孔樁分二序隔樁施工，在第一序混凝土達(dá)到70%的設(shè)計(jì)強(qiáng)度后開始第二序成孔施工；（4）鋼筋籠制作及安裝：縱向鋼筋的接口應(yīng)優(yōu)先采用焊接，接口必須按規(guī)范要求錯(cuò)開，鋼筋籠外側(cè)需設(shè)定位鋼筋環(huán)以確保鋼筋保護(hù)層厚度；（5）鉆孔樁施工容許偏差：樁徑的容許偏差為±50mm、垂直度容許偏差為1%；（6）灌注混凝土?xí)r應(yīng)確保水下混凝土的質(zhì)量。

4.2 錨索施工工藝要求

錨索施工工藝的要求包括：（1）錨索采用5 束（1×7-φ15.20mm）鋼絞線，鋼絞線強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為1 860MPa；錨索下料長度應(yīng)滿足錨索自由段、錨固段長度之和，且錨頭外露長度須滿足臺座及張拉作業(yè)要求；沿錨桿軸線方向每隔2.0m 設(shè)置1 個(gè)定位支架，錨索桿體防腐應(yīng)嚴(yán)格按照CECS 22：2005《巖土錨桿（索）技術(shù)規(guī)程》[1]執(zhí)行，采用Ⅰ級防腐保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)；（2）錨索鉆孔水平方向孔距在垂直方向誤差宜≤100mm，偏斜度應(yīng)≤3%；（3）錨索注漿一次注漿采用水灰比為0.5～0.55 的純水泥漿，二次高壓注漿采用水灰比為0.45～0.55 的純水泥漿，注漿體的設(shè)計(jì)強(qiáng)度≥30MPa；（4）錨索錨固體強(qiáng)度應(yīng)≥20MPa 并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級的80%后方可張拉錨索，張拉應(yīng)有序進(jìn)行，順序需考慮到臨近錨索的相互影響因素。

5 實(shí)際應(yīng)用情況

該工程岸坡周邊專設(shè)固定監(jiān)測點(diǎn)。根據(jù)GB 50330—2013《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》[2]，邊坡監(jiān)測應(yīng)符合下列規(guī)定：（1）坡頂位移觀測，應(yīng)在每一典型邊坡段的支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部設(shè)置不少于3 個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的觀測網(wǎng)，觀測位移量、移動速度和移動方向；（2）錨索拉力和預(yù)應(yīng)力損失監(jiān)測，應(yīng)選擇有代表性的錨索測定錨索預(yù)應(yīng)力損失；（3）預(yù)應(yīng)力錨索的應(yīng)力監(jiān)測根數(shù)不宜少于錨索總數(shù)的5%，且均不應(yīng)少于3 根；（4）監(jiān)測工作可根據(jù)邊坡穩(wěn)定性、周邊環(huán)境和施工進(jìn)程等因素動態(tài)調(diào)整；（5）邊坡工程施工初期，監(jiān)測宜每天一次，且應(yīng)根據(jù)地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜程度、周邊建（構(gòu)）筑物、管線對邊坡變形敏感程度、氣候條件和監(jiān)測數(shù)據(jù)調(diào)整監(jiān)測時(shí)間及頻率，當(dāng)出現(xiàn)險(xiǎn)情時(shí)應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測。

經(jīng)過施工期間和施工后3 個(gè)月的監(jiān)測，岸坡頂部水平位移和支護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)位移的觀測值都在設(shè)計(jì)要求范圍內(nèi)?，F(xiàn)該段護(hù)岸錨索灌注裝板墻已安全運(yùn)行一年多，且通過了2 個(gè)汛期的考驗(yàn)，運(yùn)行良好，周邊建筑物也穩(wěn)定如初。實(shí)踐證明，錨索灌注樁板墻方案是安全、有效和可行的。

6 結(jié)語

隨著城市化建設(shè)的發(fā)展，城市建設(shè)用地越來越少，市政配套設(shè)施和居民樓大都臨河而建，河道的建設(shè)普遍滯后，致使新建河道擋墻如果采用舊有大開挖形式的支護(hù)方案難以實(shí)施，因此，需要根據(jù)河岸的特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并參考周圍的地質(zhì)條件，對具體工程需求進(jìn)行分析，從而進(jìn)一步制訂護(hù)岸方案。