溫福波

(遼寧省營(yíng)口市鲅魚(yú)圈區(qū)水利局，遼寧 營(yíng)口 115007)

1 概 述

鲅魚(yú)圈海濱浴場(chǎng)海堤工程堤防整治基本按原堤防線進(jìn)行規(guī)劃布置，整治的原則是首先保證防洪安全，其次是海堤景觀建設(shè)。

工程具體布置：新建海堤長(zhǎng)734m，堤腳及迎水坡采用混凝土預(yù)制件拼裝方案，堤腳為5m鋼板樁，堤坡由3種型式的預(yù)制板與預(yù)制臺(tái)階拼裝組成；景觀臺(tái)布置數(shù)量5個(gè)，景觀臺(tái)間距100m，景觀臺(tái)尺寸長(zhǎng)20m，寬5.4m，景觀臺(tái)高2.6m；綠化及亮化工程。

2 工程概況及地質(zhì)狀況

鲅魚(yú)圈海堤工程位于營(yíng)口開(kāi)發(fā)區(qū)，在鲅魚(yú)圈月亮湖公園西南側(cè)，金泰酒店北側(cè)，海堤走向?yàn)闁|北-西南，長(zhǎng)度約734m，處于二道河河口與號(hào)房河河口之間，樁頂?shù)孛鏄?biāo)高為1.75m(港口高程)，基礎(chǔ)最大沖蝕深度1-2m，預(yù)設(shè)計(jì)采用拉森鋼板樁打入深度5m，中間不設(shè)支撐。

基礎(chǔ)所處范圍內(nèi)地層分布情況如下：

①粉質(zhì)黏土: 淺黃色，可塑，含鐵錳質(zhì)結(jié)核。僅見(jiàn)于1號(hào)孔, 層厚2.8m。

②粗砂: 黃褐色，中密，濕，水下飽和，成分為長(zhǎng)石、石英，含少量圓礫及黏性土夾層。局部夾礫砂。該層在各孔中均有揭示，層厚1.8-4.3m，層底埋深4.1-4.6m，層頂高程-2.30-1.10m(注：黃海高程)。

③中粗砂: 黃褐色，密實(shí)，飽和，成分為長(zhǎng)石、石英，局部含少量圓礫及黏性土薄夾層。該層在各孔中均有揭示，層厚2.5-4.4m，層底埋深6.8-8.8m，層頂高程-3.00-4.10m。

④礫砂：黃褐色、飽和，中密-密實(shí),礫含量25-35%, 礫徑2-20mm，大者20-30mm，呈次棱角狀，成分較雜，局部混少量黏性土。該層僅在2#、4#孔中有揭示，層厚1.1-2.3m，層底埋深7.9-9.2m，層頂高程-5.80-6.00m。

⑤中砂：黃褐色，密實(shí)，飽和，粒徑均勻，礦物成分以長(zhǎng)石、石英碎屑為主，局部夾粉砂及粗砂層。該層在各孔中均有揭示，本次勘察未穿透該層，最大揭露厚度4.1米。

⑤1粉質(zhì)黏土: 黃褐色，可塑，含鐵錳質(zhì)結(jié)核。僅見(jiàn)于3號(hào)孔。該層在僅在3#孔中揭示，層厚2.5m。

3 防護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算

3.1 基本假定

1)施工荷載均勻分布20kPa。

2)水土壓力分算，土體力學(xué)指標(biāo)取直剪固結(jié)快剪峰值的平均值。

3)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中取綜合安全系數(shù)。

3.2 計(jì)算

采用相當(dāng)梁法進(jìn)行計(jì)算如下，

1)粉質(zhì)黏土φ=18.9°,粗砂φ=30.9°,土體力學(xué)指標(biāo)加標(biāo)平均得：

φ=24.9°

主動(dòng)土壓力系數(shù)Ka=tg2(45-φ/2)=0.407

被動(dòng)土壓力系數(shù)Kp=tg2(45+φ/2)=2.45

主動(dòng)土壓力Pa=(q+Σri×hi)×Ka= (20 + 19.8×2) × 0.407=24.26kPa

被動(dòng)土壓力Pp=Σri×hi×Kp=19.8×3×2.45=145.53kPa

2)水壓力計(jì)算(按靜水壓力計(jì)算)：

rw×Δhw1=10×2=20kPa

rw×Δhw2=10×3=30kPa

3)水土壓力之和：

主動(dòng)側(cè)：Pa+rw×Δhw1=24.26+20=44.26kPa

被動(dòng)側(cè)：Pp+rw×Δhw2=145.53+30=175.53kPa

4)內(nèi)力計(jì)算(按相當(dāng)梁方法)：

考慮板樁板墻與土體的磨擦作用，將板樁墻前和墻后的被動(dòng)土壓力分別乘以修正系數(shù)(為安全起見(jiàn)，對(duì)主動(dòng)土壓力側(cè)不予折減)：

墻前：Kp1=K1×Kp=1.7×2.45=4.165

墻后：Kp2=K2×Kp=0.55×2.45=1.348

主動(dòng)土壓力與被動(dòng)土壓力之和為0點(diǎn)到開(kāi)挖面的距離：

(1)

用相當(dāng)梁計(jì)算：

44.26×2×1/2=44.26kN

44.26×1.09×1/2=24.12kN

M= (1.09 + 2×1/ 3) ×44.26+ 24.12×2/3×1.09 = 95.28kPa

采用拉森式鋼板樁取1m 做為計(jì)算單元，型號(hào)為WRU23。拉森鋼板樁規(guī)格見(jiàn)表1。

表1 拉森鋼板樁規(guī)格表

wx=2318cm3

鋼板樁正應(yīng)力：

σ=M/Wx=95.28×103/(2.318×10-3)=39.65×106(N/mm2)

小于鋼材的設(shè)計(jì)應(yīng)力210N/mm2

5)插入深度：

P0=44.26+24.12=68.38kN

(2)

t0=y+x=1.09+2.35=3.44m

t=t0×K=3.44×1.1=3.78m

樁長(zhǎng)：

T=t+h0=3.78+2.0=5.78m

T=t+h0=3.78+1.0=4.78m

當(dāng)鋼板樁靠海側(cè)沖蝕深度為2m時(shí)，需要鋼板樁長(zhǎng)度為5.78m；當(dāng)鋼板樁靠海側(cè)沖蝕深度為1m時(shí)，需要鋼板樁長(zhǎng)度為4.78m?？紤]到海堤的實(shí)際運(yùn)行條件，當(dāng)海面沙灘沖蝕深度超過(guò)1.0m時(shí)即影響海灘的景觀效果，需要采用推土機(jī)將流失的沙土推平，保證游人娛樂(lè)的需要，同時(shí)鋼板樁上部設(shè)有0.5m高的鋼筋混凝土帽梁保護(hù)鋼板樁，因此，本設(shè)計(jì)鋼板樁總長(zhǎng)度為5m。

6)因板樁前砂土沖蝕深度大約為1m，基坑開(kāi)挖深度較淺，基坑抗隆起，抗管涌根據(jù)經(jīng)驗(yàn)不做計(jì)算。

7)抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算：

被動(dòng)側(cè)壓力： Pp=175.53×3×1/2=263.30kN

作用點(diǎn)距水土壓力為0 點(diǎn)距離：

dp=(3-1.09)×2/3=1.27m

Mrc=263.30×1.27=334.39(KN.M)

主動(dòng)側(cè)壓力Pa1： Pa1=44.26×2×1/2=44.26KN

距水土壓力為0 點(diǎn)距離

da 1=2×1/3+1.09=1.76m

主動(dòng)側(cè)壓力Pa2： Pa2=24.26×3=72.78KN

距水土壓力為0 點(diǎn)距離

da 2=3×1/2-1.09=0.41m

主動(dòng)側(cè)壓力Pa3： Pa3=20×3×1/2=30KN

距水土壓力為0 點(diǎn)距離：

da 3=3×1/2-1.09=0.41m

Moc=Pa 1×da 1+Pa 2×da 2+Pa 3×da 3=

=44.26×1.76+72.78×0.41+30×0.41=120.04kN·m

Kq=Mrc/Moc=334.39/120.04=2.79>2 滿足要求。

3.3 構(gòu)造要求

在轉(zhuǎn)角處的支護(hù)鋼板樁，應(yīng)根據(jù)轉(zhuǎn)角的平面形狀做成相應(yīng)的異形轉(zhuǎn)角板樁。板樁總厚度為9mm，按運(yùn)行30a計(jì)算，扣除腐蝕厚度之后，約余6mm，鋼板樁正應(yīng)力亦滿足要求。

4 鋼板樁工程

護(hù)岸采用鋼板樁護(hù)腳，鋼板樁安裝采用一臺(tái)125t汽車(chē)式起重機(jī)安裝施工。

1)鋼板樁進(jìn)場(chǎng)應(yīng)具有產(chǎn)品出廠質(zhì)量證明文件，鋼板樁品種、規(guī)格和材質(zhì)應(yīng)按批次進(jìn)行驗(yàn)收，其結(jié)果應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求，并符合現(xiàn)行國(guó)家產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或合同的規(guī)定。

異型鋼板樁的加工制作應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求、國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》(GB50205)、《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程》(JGJ81)和《水運(yùn)工程質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》(JTS257)的有關(guān)規(guī)定。加工后鋼板樁的鎖口應(yīng)保持平直、通順。異型鋼板樁制作的允許偏差應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定。

2)打設(shè)鋼板樁。鋼板樁的施工工藝流程為：吊起振動(dòng)錘—安裝錘夾器—同時(shí)吊起鋼板—夾住鋼板—吊動(dòng)鋼板對(duì)中調(diào)校垂直、周正—開(kāi)動(dòng)振動(dòng)錘緩慢振動(dòng)鋼板入土—至設(shè)計(jì)深度—振動(dòng)錘移位。通過(guò)上述工序循環(huán)將帶鎖口的拉森鋼板樁按設(shè)計(jì)位置打入土中。

施工中應(yīng)注意的事項(xiàng)：①在正式打樁前一般要先清除地下障礙物和試樁，以掌握各項(xiàng)參數(shù)是否正常。② 正式打樁時(shí)從轉(zhuǎn)角的位置開(kāi)始打入。

3)帽梁澆筑：鋼板樁安裝完成后，將進(jìn)行鋼筋綁扎，支模板、澆筑混凝土，使所有插入的鋼板樁從頂端聯(lián)結(jié)成一個(gè)整體。

5 結(jié) 語(yǔ)

工程先施工堤腳鋼板樁，其優(yōu)點(diǎn)是施工工序少、施工進(jìn)度快，在陸地、沼澤地、水域中均可施工，避免了修筑圍堰和降水所引起的工期長(zhǎng)、土方量大的缺點(diǎn)。因此本工程主體工程施工不修筑施工圍堰。

[1]賓光楣.堤岸防護(hù)工程綜述[J].人民黃河，2001(02)：21-23，45.

[2]葉新,藍(lán)斌.鋼板樁圍堰施工工藝和技術(shù)措施[J].中國(guó)市政工程，2008 (01)：42-43，49，9.

[3]朱錫昶,葛燕,朱雅仙,等.海水中近60年鋼板樁的腐蝕狀況[J].海洋工程，2003 (02)：87-91.