鄭紅

（沈陽市水利規(guī)劃院，遼寧沈陽110015）

長螺旋鉆孔混凝土灌注樁護(hù)岸加固設(shè)計(jì)

鄭紅

（沈陽市水利規(guī)劃院，遼寧沈陽110015）

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市內(nèi)生態(tài)景觀河道的治理逐漸提上日程。大遼河營口市城區(qū)渡口至成福里小區(qū)段防洪治理工程除具有城市防洪功能外，還應(yīng)滿足生態(tài)與景觀要求，另外為減小工程實(shí)施過程中對周邊環(huán)境和城市功能的影響，本工程采用了長螺旋鉆孔混凝土灌注樁對原有護(hù)岸進(jìn)行加固的設(shè)計(jì)方案，以達(dá)到消除原護(hù)岸安全隱患、提升城市景觀的目的，對同類工程具有一定的借鑒意義。

護(hù)岸加固；混凝土灌注樁；長螺旋孔；防洪治理工程；營口市

1　工程概況

營口市位于我國東北松遼平原南部，遼東半島西北部，大遼河入?？诘淖蟀?。營口市域總面積5 402 km2，東部為丘陵，西部為渤海海岸，中部為平原，海岸線長122 km。營口市北枕遼河而建，城市中心主要位于大遼河南岸。根據(jù)《營口市城市總體規(guī)劃（2011-2030）》，營口市將以河海林泉自然資源為依托，逐漸發(fā)展為生態(tài)宜居城市。形成沿大遼河、大清河、沙河、熊岳河、浮渡河、碧流河等六大重點(diǎn)流域的濱水生態(tài)綠化廊道。目前根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)營口境內(nèi)城市段遼河護(hù)岸工程存在以下問題：1）防洪標(biāo)準(zhǔn)低、不適應(yīng)城市發(fā)展需要；2）防洪工程設(shè)施不完備、部分損毀嚴(yán)重；3）支流、潮溝河道淤積、污染嚴(yán)重；4）由于歷史原因，沿岸建設(shè)無統(tǒng)一規(guī)劃。以上因素極大地阻礙了營口市的快速發(fā)展，特別是影響了城市的北轉(zhuǎn)戰(zhàn)略和城市綜合體建設(shè)的實(shí)現(xiàn)。因此，對遼河沿岸特別是護(hù)岸的統(tǒng)一規(guī)劃和建設(shè)工作已經(jīng)迫在眉睫。

工程治理范圍為營口市大遼河左岸渡口至成福里小區(qū)段遼河護(hù)岸，治理岸線長3 473.42 m。該段堤線保護(hù)范圍主要為遼河公園，護(hù)岸多建于五六十年代，其中1994年至1998年曾對局部段進(jìn)行了維修和加固，但由于年久失修，目前原護(hù)岸結(jié)構(gòu)已出現(xiàn)大范圍傾斜、坍塌、開裂、混凝土保護(hù)層破損、露筋等現(xiàn)象，存在一定的安全隱患。

2　水文

大遼河位于遼寧省中南部，在三岔河接納渾河、太子河后，流經(jīng)海城、盤山、大石橋、大洼于營口市四道溝入海。大遼河河流全長97 km，總集水面積1 962 km2。該工程所在地位于營口市北部，所在地下游海區(qū)屬于不規(guī)則的半日潮，平均漲潮歷時(shí)5.73 h，平均落潮歷時(shí)6.7 h，潮流有明顯的往復(fù)性質(zhì)。營口市城區(qū)多年平均氣溫9.4℃，極端最低氣溫-28.4℃，極端最高氣溫34.7℃；多年平均降水量655.7 mm，年內(nèi)降水分配不均勻，流域多年平均蒸發(fā)量1 658.8 mm。最大積雪深度21 cm，最大凍土深度1.01 m。工程所在地沒有實(shí)測風(fēng)況資料，營口市多年平均風(fēng)速4.1 m/s，最大風(fēng)速21.7 m/s，風(fēng)向?yàn)镾S W。

3　工程地質(zhì)

工程區(qū)位于遼河平原的下遼河地區(qū)，所處大地構(gòu)造位置屬陰山東西復(fù)雜構(gòu)造帶東端與新華夏系第二個(gè)一級隆起帶交接部位。遼河平原總體上呈北東向展布于遼寧中部，東為遼東長期緩慢上升隆起區(qū)，西為遼西間隙性長期上升隆起區(qū)，中為遼河平原的凹陷區(qū)，地貌上形成兩隆夾中凹的地勢特征。濱海帶地勢低洼，沼澤化、鹽漬化嚴(yán)重。工程區(qū)勘探揭露的地層主要為第四系全新統(tǒng)地層，地層巖性主要為人工堆積的結(jié)構(gòu)層、填筑土沼澤堆積的軟粘性土及沖積、海積成因的低液限粘土、低液限粉土、含砂低液限粉土、粉土質(zhì)砂和級配不良砂等。工程區(qū)地震基本烈度為Ⅶ度。地震動峰值加速度為0.15 g。

4　護(hù)岸加固設(shè)計(jì)及穩(wěn)定性分析

4.1加固設(shè)計(jì)

工程依據(jù)GB50286-2013《堤防工程設(shè)計(jì)范》、GB/T50805-2012《城市防洪工程設(shè)計(jì)規(guī)范》、《遼河流域防洪規(guī)劃報(bào)告》（2003.11）和《營口市城市防洪規(guī)劃報(bào)告》（2004.08）等相關(guān)資料進(jìn)行設(shè)計(jì)，治理工程設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)為重現(xiàn)期100年防洪標(biāo)準(zhǔn)，工程級別為2級。該工程原護(hù)岸型式多為板樁式擋墻和漿砌石重力式擋墻，此次設(shè)計(jì)對護(hù)岸采用雙排混凝土灌注樁加固方案。考慮原護(hù)岸高度較高，又緊鄰遼河公園和遼河主航道，為減少工程施工對遼河公園以及遼河主航道正常運(yùn)營的影響，護(hù)岸加固方案為在護(hù)岸頂部原堤頂路上設(shè)雙排直徑為0.8 m的混凝土灌注樁加固方案，兩排混凝土灌注樁中心間距為5.20 m。其中前排（迎水側(cè)）樁長11.4 m，樁中心間距1.8 m；后排樁長8.8 m，樁中心間距0.9 m；樁上部為高2.6 m、厚0.8 m的混凝土墻。最頂部設(shè)厚0.6 m、寬7.5 m的混凝土板，將前排混凝土灌注樁與后排混凝土墻相連；中部設(shè)截面0.6 m×0.8 m的混凝土框格梁，將前排混凝土灌注樁與后排混凝土墻相連。護(hù)岸頂設(shè)6.0 m寬防汛路，路面結(jié)構(gòu)為彩色瀝青混凝土，路面基礎(chǔ)利用灌注樁頂部混凝土板，迎水側(cè)設(shè)0.6 m高防浪墻和0.6 m高的防護(hù)欄桿。原板樁式擋墻和漿砌石重力式擋墻外側(cè)設(shè)厚度為0.35 m混凝土護(hù)面，護(hù)面采用直徑25 mm的預(yù)應(yīng)力錨桿和雙排0.2 m×0.2 m預(yù)制混凝土方梁將混凝土護(hù)面和混凝土灌注樁相連。對擋墻重新設(shè)置排水管，以保證排水通暢。護(hù)岸河道側(cè)堤腳，采用厚度0.3 m的格賓石籠沉排防護(hù)。防護(hù)范圍至坡度不小于1∶3，并設(shè)5 m長水平段。

考慮營口地區(qū)地質(zhì)情況復(fù)雜，地層主要以軟粘性土、粉土和細(xì)砂為主，且有豐富的地下水，若采用傳統(tǒng)的人工挖孔樁和常規(guī)的回旋沖擊鉆進(jìn)行施工，施工工期將嚴(yán)重滯后。本著縮短施工工期、減少工程對遼河公園以及遼河主航道正常運(yùn)營的影響，此次設(shè)計(jì)推薦采用長螺旋鉆孔混凝土灌注樁施工方案進(jìn)行混凝土灌注樁施工。長螺旋鉆孔灌注樁施工，有施工周期短、造價(jià)相對較低、不受地下水位影響以及對土質(zhì)基礎(chǔ)適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。長螺旋鉆孔灌注樁施工技術(shù)即長螺旋鉆孔泵送超流態(tài)混凝土后再放置鋼筋籠的技術(shù)，它由日本CIP工法演變而來，與一般的鉆樁不同，采用專用的長螺旋鉆孔機(jī)鉆至預(yù)定深度，再通過打開鉆頭門向內(nèi)孔連續(xù)泵注超流態(tài)混凝土，同時(shí)提升鉆桿，一直到樁頂為止，最后再插入鋼筋籠而形成樁體。它是一種新型的樁基礎(chǔ)施工技術(shù)，具有適應(yīng)性強(qiáng)、成樁速度快、樁身質(zhì)量好、單樁承載力高、與旋挖鉆相比具有成孔費(fèi)用低、現(xiàn)場施工干擾小等技術(shù)優(yōu)點(diǎn)。

4.2穩(wěn)定性分析

雙排樁式擋墻穩(wěn)定，按照J(rèn)GJ120-2012《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》有關(guān)規(guī)定計(jì)算。

4.2.1嵌固穩(wěn)定

雙排樁結(jié)構(gòu)的嵌固深度符合嵌固穩(wěn)定的要求：式中：Ke——嵌固穩(wěn)定安全系數(shù)，安全等級為一級、二級、三級的支擋式結(jié)構(gòu)，分別不應(yīng)小于1.25，1.20，1.15；Eak，Epk——基坑外側(cè)主動土壓力、基坑內(nèi)側(cè)被動土壓力的標(biāo)準(zhǔn)值，kN；aa，ap——分別為基坑外側(cè)主動土壓力、基坑內(nèi)側(cè)被動土壓力的合力作用點(diǎn)至擋土構(gòu)件底端的距離，m；G——排樁、樁頂連梁和樁間土的自重之和，kN；aG——雙排樁、樁頂連梁和樁間土的重心至前排樁邊緣的水平距離，m。

4.2.2整體穩(wěn)定性驗(yàn)算1）整體穩(wěn)定性可采用圓弧滑動條分法進(jìn)行驗(yàn)算；2）采用圓弧滑動條分法時(shí)，其整體穩(wěn)定性應(yīng)符合下列規(guī)定：式中：Ks——圓弧滑動整體穩(wěn)定安全系數(shù)；安全等級為一級、二級、三級的錨拉式支擋結(jié)構(gòu)，Ks分別不應(yīng)小于1.35，1.30，1.25；Ks，i——第i個(gè)滑動圓弧的抗滑力矩與滑動力矩的比值，抗滑力矩與滑動力矩之比的最小值宜通過搜索不同圓心及半徑的所有潛在滑動圓弧確定；cj，φj——第j土條滑弧面處土的粘聚力（kPa）、內(nèi)摩擦角；bj——第j土條的寬度，m；θj——第j土條滑弧面中點(diǎn)處的法線與垂直面的夾角；lj——第j土條的滑弧段長度，m，取lj＝bj/cosθj；qj——作用在第j土條上的附加分布荷載標(biāo)準(zhǔn)值，kPa；△Gj——第j土條的自重，kN，按天然重度計(jì)算；uj——第j土條在滑弧面上的孔隙水壓力，kPa；R′k，k——第k層錨桿對圓弧滑動體的極限拉力值，kN；αk——第k層錨桿的傾角；Sx，k——第k層錨桿的水平間距，m；ψv——計(jì)算系數(shù)，可按ψv=0.5sin（θk＋αk）tanφ取值，此處，φ為第k層錨桿與滑弧交點(diǎn)處土的內(nèi)摩擦角。

雙排樁嵌固深度、嵌固穩(wěn)定及整體穩(wěn)定計(jì)算成果見表1。

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，設(shè)計(jì)滿足規(guī)范允許值要求。

5　結(jié)語

大遼河營口市城區(qū)渡口至成福里小區(qū)段防洪治理工程原護(hù)岸修建年代較早，不同段位置、不同護(hù)岸型式均存在著不同程度的破壞，雖然局部段經(jīng)過維修加固，但加固后的護(hù)岸損毀也較為嚴(yán)重，存在一定的安全隱患。工程失穩(wěn)后產(chǎn)生的后果較為嚴(yán)重，將嚴(yán)重危及人民生命財(cái)產(chǎn)安全。

表1　雙排樁嵌固計(jì)算成果表

護(hù)岸工程區(qū)位于營口市主城區(qū)，為減少工程施工對市民日常生活的影響，護(hù)岸的設(shè)計(jì)方案除了安全可靠，投資經(jīng)濟(jì)外，還同時(shí)滿足了項(xiàng)目工期要求短、與遼河公園景觀協(xié)調(diào)、盡量減少占用公園綠地和公園設(shè)施、減少對市民正常生活的影響以及對大遼河航運(yùn)影響的要求，工程的設(shè)計(jì)理念和施工方案對同類工程具有極大的借鑒意義。

TV543；TV861

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1002-0624（2016）01-0008-03

2015-10-09