李 燦 ，徐 靜

（1.浙江廣川工程咨詢(xún)有限公司，浙江 杭州 310020；2.浙江省水利防災(zāi)減災(zāi)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 杭州 310020 ；3.浙江水利水電學(xué)院，浙江 杭州 310018）

1 問(wèn)題的提出

隨著我國(guó)基礎(chǔ)建設(shè)的快速發(fā)展，不同工程之間交叉影響越來(lái)越多。在城市基礎(chǔ)建設(shè)中，為了突出和展現(xiàn)沿江特色風(fēng)光，濱江市政道路及景觀工程往往緊貼既有防洪堤后方布置，新建濱江市政道路及景觀工程填土較高，斷面較寬，對(duì)既有防洪堤帶來(lái)一定的安全隱患。因此，在這種情況下對(duì)既有防洪堤進(jìn)行安全性評(píng)價(jià)非常必要。本文以甌江北岸道路及景觀改造提升工程為例，進(jìn)行景觀工程對(duì)防洪堤的安全影響分析，為類(lèi)似工程提供借鑒。

2 工程概況

甌江北岸道路及景觀改造提升工程位于甌江北岸，三江段是其中的一段，東至七都北汊橋，西北至三江半島整體沿江段，長(zhǎng)約11.6 km。工程建設(shè)包括騎行道、漫步道和跑步道3道瀝青路面澆筑、廣場(chǎng)鋪裝、綠化種植和改造、排水設(shè)施鋪設(shè)和景觀燈安裝等。該斷面地基為表層4.00 ～ 5.00 m粉砂混淤泥，其下為深厚含泥細(xì)砂層和淤泥層。

甌江北岸現(xiàn)有防洪堤堤身采用輕型框架形式，堤頂高程6.20 m，凈寬11.30 m?？蚣軆?nèi)側(cè)地基土采用排水板加水泥攪拌樁加固。C型排水板打至 - 24.00 m高程，間距1.50 m，橫向16排；水泥攪拌樁樁長(zhǎng)18.00 m，縱向間距1.50 m?？蚣苌细查]氣土方，并以1:4放坡至地面。基礎(chǔ)采用直徑80 cm的C30混凝土灌注樁，樁長(zhǎng)36.00 m，樁基橫向3排，外海側(cè)樁距中間排樁4.00 m，縱向間距8.00 m，內(nèi)側(cè)樁距中間排樁5.00 m，內(nèi)側(cè)樁與中間排樁縱向間距4.00 m。堤后地面原始地面高程為- 1.20 m，規(guī)劃高程4.50 m，填筑高度5.70 m。

3 計(jì)算模型

為了分析堤后填高對(duì)框架堤身結(jié)構(gòu)的影響，本次采用Midas gts/NX進(jìn)行有限元分析。Midas GTS NX是針對(duì)巖土工程而開(kāi)發(fā)的有限元軟件，該軟件具有簡(jiǎn)潔的界面、前后處理功能強(qiáng)大的巖土材料模型庫(kù)，能滿足大部分巖土體的破壞模式。因此，用該軟件對(duì)建筑物地基基礎(chǔ)進(jìn)行數(shù)值模擬，比較接近真實(shí)情況，且計(jì)算結(jié)果相對(duì)可靠。

單個(gè)輕型框架單元長(zhǎng)28.00 m，橫向295.00 m，豎向共有7層土層，總厚度為65.00 m。

3.1 材料參數(shù)

地基土體假設(shè)為彈塑性體，采用摩爾—庫(kù)倫土體本構(gòu)模型。樁基框架結(jié)構(gòu)、堤身、拋石和卵石層假定為各向同性線彈性體，服從廣義胡克定律，材料參數(shù)參考工程地勘報(bào)告中土體物理學(xué)指標(biāo)，主要材料參數(shù)見(jiàn)表1，樁土接觸模型參數(shù)見(jiàn)表2。

表1 模型材料參數(shù)表

續(xù)表1

表2 樁土接觸模型參數(shù)表

3.2 網(wǎng)格劃分

模型土體框架結(jié)構(gòu)為四面體網(wǎng)格，框架結(jié)構(gòu)、回填土、鎮(zhèn)壓層、攪拌樁地基及表層土層網(wǎng)格播種尺寸控制在1.00 m以?xún)?nèi)，下部土層5.00 m以?xún)?nèi)。灌注樁采用1D線性梁?jiǎn)卧?/p>

3.3 邊界和施工階段

模型的邊界約束條件為：模型X、Y、Z方向邊界面的單元節(jié)點(diǎn)法向位移約束，線性灌注樁單元豎向繞度約束。模型施工階段分為：地面吹填（4.50 m高程，初始階段，位移清零）、樁基工程施工、上部框架施工、閉氣土方回填、堤后地面填筑。施工階段模擬見(jiàn)表3。

表3 施工階段模擬表

4 防洪堤位移分析

通過(guò)模型分析計(jì)算，防洪堤的主要位移結(jié)果如下。

4.1 土體沉降

地基主要階段豎向沉降數(shù)據(jù)見(jiàn)表4，模型沉降曲線見(jiàn)圖1。

圖1 模型沉降曲線圖

從圖1可知，堤后回填會(huì)導(dǎo)致堤內(nèi)側(cè)土體發(fā)生沉降，當(dāng)回填高程6.20 m時(shí)，堤內(nèi)側(cè)最大沉降為34.5 cm，回填高程達(dá)到7.00 m時(shí)，堤內(nèi)側(cè)最大沉降為45.4 cm，可見(jiàn)回填對(duì)堤內(nèi)側(cè)沉降具有一定的影響。同時(shí)，堤后回填會(huì)導(dǎo)致4 - 2層淤泥往外江側(cè)移動(dòng)，導(dǎo)致堤外土體隆起，回填高程6.20 m時(shí)，堤外土體隆起為2.7 cm，回填高程7.00 m時(shí)，堤外土體隆起為3.4 cm，可見(jiàn)，堤后回填對(duì)于外側(cè)土體位移有限，但如果堤后大范圍超高回填，勢(shì)必導(dǎo)致軟土層發(fā)生位移，影響防洪堤的安全。

4.2 土體水平位移

地基主要階段水平位移數(shù)據(jù)見(jiàn)表5，模型水平位移曲線見(jiàn)圖2。

表5 地基主要階段水平位移 m

圖2 模型水平位移曲線圖

從圖2可知，堤后回填將導(dǎo)致4 - 2淤泥層發(fā)生水平位移，填筑6.20 m時(shí)，水平位移11.2 cm，填筑7.00 m時(shí)，水平位移達(dá)到了18.1 cm，且位移區(qū)域由外江側(cè)向內(nèi)側(cè)移動(dòng)，可見(jiàn)，堤后回填將加速土體的位移，從而影響防洪堤的穩(wěn)定性，因此，建議回填高度不得超過(guò)6.20 m，若超過(guò)6.20 m，需要對(duì)土體進(jìn)行處理，有效消除土體產(chǎn)生的附加應(yīng)力。

4.3 樁基及框架沉降

樁基框架主要階段沉降見(jiàn)表6，各施工階段樁基沉降曲線見(jiàn)圖3，各施工階段框架沉降曲線見(jiàn)圖4。

表6 樁基框架主要階段沉降表 m

圖3 各施工階段樁基沉降曲線圖

圖4 各施工階段框架沉降曲線圖

從表6中可知，堤后地面回填會(huì)導(dǎo)致樁基發(fā)生沉降，沉降影響有限，最大沉降出現(xiàn)在內(nèi)側(cè)樁基，樁基沉降為11.8 cm，由于樁基進(jìn)入持力層，樁基沉降在施工階段已基本完成，景觀回填對(duì)樁基沉降基本無(wú)影響?？蚣艿坛两挡钭畲鬄?5.4 cm，在施工階段已完成沉降差11.7 cm，后期回填導(dǎo)致框架沉降差為3.7 cm，沉降差很小，不會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)開(kāi)裂等情況。

4.4 樁基水平位移

樁基主要階段水平位移見(jiàn)表7，各施工階段樁基框架水平位移曲線見(jiàn)圖5。

表7 樁基、框架主要施工階段水平位移表 m

圖5 各施工階段樁基框架水平位移曲線圖

從圖5可知，由于堤后填土的位移影響，導(dǎo)致樁基礎(chǔ)也出現(xiàn)水平位移，在填筑6.2 m高程處，樁基礎(chǔ)和框架水平位移分別為8.6，9.7 cm，超過(guò)6.2 m高程時(shí)，樁基礎(chǔ)水平平均位移超過(guò)10.0 cm，建議采取地基處理，以隔絕水平應(yīng)力對(duì)框架位移的影響。

5 框架及樁基受力分析

通過(guò)模型分析計(jì)算，防洪堤的主要應(yīng)力結(jié)果如下。

5.1 框架平均有效應(yīng)力

框架平均有效應(yīng)力結(jié)果見(jiàn)表8。

表8 框架平均有效應(yīng)力表 MPa

從表8可知，框架最大應(yīng)力出現(xiàn)在中間排立柱處，應(yīng)力大小為4.542 MPa，小于混凝土的強(qiáng)度值，能夠滿足設(shè)計(jì)要求。堤內(nèi)側(cè)側(cè)墻，在堤后填土影響下，應(yīng)力變化較小，側(cè)墻受力未發(fā)生明顯變化，框架堤結(jié)構(gòu)能夠滿足后期回填要求。

5.2 樁基軸力

樁基主要階段軸力結(jié)果見(jiàn)表9。

表9 樁基主要階段軸力表 kN

從表9分析，樁基軸力未有明顯變化，未見(jiàn)樁基應(yīng)力集中位置，樁基受力情況安全。

6 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，地面填筑對(duì)防洪堤水平位移及框架不均勻沉降存在一定的影響，對(duì)框架結(jié)構(gòu)受力影響較小，為保證堤身安全，建議堤后回填高度控制在6.20 m以下，若回填高度超過(guò)6.20 m，應(yīng)對(duì)超過(guò)6.20 m區(qū)域進(jìn)行地基處理，以減少填筑對(duì)堤身結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。同時(shí)在堤后地面填筑階段，應(yīng)分層施工，盡量拉長(zhǎng)施工周期，且需對(duì)堤身進(jìn)行適時(shí)監(jiān)測(cè)。