插板樁護岸樁頂位移過大原因探討

徐 靜，周慶連，李 強，蘇 凱，蘇葉平

（1.揚州市勘測設計研究院有限公司，江蘇 揚州 225007；2.連云港市水利規(guī)劃設計院有限公司，江蘇 連云港 222006；3.南京河川建設工程有限公司，江蘇 南京 211500；4.江蘇省工程勘測研究院有限責任公司，江蘇 揚州 225007；5.江蘇省水利勘測設計研究院有限公司，江蘇 揚州 225127）

現(xiàn)在平原區(qū)中小河流治理，由于河道兩岸沒有征地指標，大量采用插板樁護岸，必須統(tǒng)籌考慮岸坡防護及樁基穩(wěn)定，淤土段尤其要考慮樁頂位移。水利工程中插板樁護岸即樁板式擋土墻具有穩(wěn)定性強、施工簡便、造價較低、美觀實用及快速施工期短等優(yōu)點，在河道整治工程中應用越來越廣泛［1］。水利工程規(guī)范標準體系中并未有關樁板式擋土墻理論深入貫宣，給設計人員在插板樁護岸選擇相關計算理論、計算模型等等時帶來一定難度，尤其在河道深厚淤泥軟土經(jīng)驗不足導致樁頂位移過大。

1 工程概況

為提高一條河道的引水灌溉能力以及排澇能力，亟需擴挖該河道斷面。由于該河道整治范圍內(nèi)的河道寬度較窄，同時受到周邊基本農(nóng)田及行政區(qū)域邊界的限制，則該河道整治不具備自然放坡的條件，因此河道整治兩岸采用預制插板樁護岸結(jié)構(gòu)型式。

該河道設計河道口寬7 m，河底高程17.0 m，河道浚深2 m左右。設計護岸頂高程19.0 m，方樁防護采用C30 預制混凝土方樁，樁長8.0 m，樁間距2 m，樁寬0.3 m，樁厚0.35 m，樁頂現(xiàn)澆C30 鋼筋混凝土蓋梁及仿石欄桿，樁后垂直鋪設預制鋼筋混凝土擋土板，為防止漏土，板底至蓋梁頂后鋪設一層無紡土工布，若樁后與預制板間有空隙用HXP8 聚乙烯閉孔泡沫板填充。插板樁護岸結(jié)構(gòu)型式詳見圖1、圖2。

圖1 插板樁護岸結(jié)構(gòu)剖面

圖2 插板樁護岸平面

2 工程地質(zhì)

場地地貌分區(qū)屬徐淮黃泛平原區(qū)（Ⅱ），地貌類型屬廢黃河、淮河泛濫沖積低洼平原中的堤側(cè)低洼平原（51），地面高程19.0~31.0 m，大多在21.0 m 左右。場地區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造穩(wěn)定性較差。工程區(qū)Ⅱ類場地時地震基本動峰值加速度為0.20 g，相應的地震烈度為Ⅷ度，屬抗震不利地段。該場地分布有①層、④層淤軟土，其中①層深厚淤泥質(zhì)土接近5 m 厚；①′、②、④′層砂壤土液化土層；分布有承壓水，且承壓水對工程施工有一定的影響。依據(jù)SL704—2015《水閘與泵站工程地質(zhì)勘察規(guī)范》附錄A［2］，本工程場地復雜場地劃分為較復雜場地。該河道最不利工程地質(zhì)剖面圖詳見圖3。

圖3 最不利工程地質(zhì)剖面（85高程單位：m）

3 工程后續(xù)評價

該河道插板樁護岸在施工后發(fā)現(xiàn)插板樁樁頂水平位移遠超規(guī)范規(guī)定限值，整體傾向河中心，觀感不佳，且插板樁有失穩(wěn)風險。根據(jù)《鐵路路基支擋結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》（TB10025—2019）條文14.2.9第3條規(guī)定：樁板式擋土墻樁頂水平總位移限制值可采用懸臂段長度的1/100 控制，且不宜大于100 mm［3］。該插板樁護岸最大樁頂水平位移不超過20 mm，實際觀測水平位移已超過100 mm，遠超相關規(guī)范規(guī)定值。

4 原因分析

4.1 地質(zhì)剖面選擇

地質(zhì)剖面應選擇最不利地質(zhì)條件，即接近5 m厚①層深厚淤泥質(zhì)土。根據(jù)《鐵路工程特殊巖土勘察規(guī)程》（TB10038—2022）相關規(guī)定［4］，淤泥質(zhì)土屬于特殊巖土的軟土類別，天然含水量高，天然孔隙比大，壓縮性高，強度低，力學性能低。實際上該插板樁護岸方案設計時并未選擇深厚淤泥質(zhì)土的地質(zhì)剖面進行穩(wěn)定計算。

4.2 計算模型

插板樁護岸方案在設計時，按照《水工擋土墻設計規(guī)范》（SL379—2007）6.4.1 條文［5］復核抗傾覆穩(wěn)定。計算模型又按照《建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程》（JGJ120—2012）相關規(guī)定［6］編寫的程序，并將中間插板作為止水帷幕考慮計算，計算結(jié)果如表1所示。

表1 抗傾覆穩(wěn)定計算成果

實際上《水工擋土墻設計規(guī)范》（SL379—2007）6.4.1 條文［5］只適合常規(guī)重力式擋土墻、扶壁式擋土墻、板樁式擋土墻、錨定墻及錨桿式擋土墻，且《建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程》（JGJ120—2012）土壓力基于朗肯土壓力理論［6］。由此可知，插板樁護岸設計方案選擇的計算模型及理論極為混亂。

插板樁結(jié)構(gòu)計算模型應按照樁板式擋土墻理論，參考《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB50330—2013）［7］、《鐵路路基支擋結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》（TB10025—2019）［3］有關樁板式擋土墻計算公式，中間插板參與荷載計算。

4.3 計算參數(shù)

樁板式擋土墻內(nèi)力及位移計算采用的彈性地基梁m法。m為土的抗力系數(shù)的比例系數(shù)，其取值大小尤為關鍵，對計算成果的可靠性影響很大。應參考《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB50330—2013）［7］、《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ120—2008）［8］、《鐵路路基支擋結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》（TB10025—2019）［3］相關m建議值。見表2~4。

表2 《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》m值范圍

表3 《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》m值范圍

表4 《鐵路路基支擋結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》m值范圍

插板樁護岸方案在設計時，m值按《建筑基坑支護技術(shù)規(guī)程》（JGJ120—2012）條文4.16 經(jīng)驗公式計算，有一定的局限性。實際上應按照以上相關規(guī)范的3個表取值，尤其①層深厚淤泥質(zhì)土m取值應更慎重。

4.4 施工因素

在河道施工時，采用干法施工進行了部分清淤再插板樁護岸施工，由于河道無水，導致插板樁墻前壓力減小。這也是導致插板樁樁頂水平位移過大的因素之一。

5 事后復核

按相關樁板式擋土墻理論，深厚淤泥質(zhì)土m值取500 kN/m4，插板樁樁頂水平位移復核計算結(jié)果為94 mm，與觀測樁頂水平位移實測值較為接近。

6 建 議

（1）對于存在深厚淤泥軟土的河道整治工程，采用插板樁護岸時應按照相關樁板式擋土墻理論進行設計，淤泥軟土m取值應慎重，取下限值進行一定降低為宜。

（2）對于深厚淤泥軟土的河道整治工程，應采用拉錨結(jié)構(gòu)插板樁護岸或者其他結(jié)構(gòu)型式。

（3）設計人員應加強巖土理論學習。