靖澤文

（武漢市城市防洪勘測設計院，湖北武漢430014）

1 概況

武漢市巡司河位于武漢市武昌中心城區(qū)，巡司河綜合整治一期工程是排水渠道與環(huán)境綜合整治工程，處于華中科技大學武昌分校段，北起712研究所北面中泱橋，南至湖北工學院橋，全長1 527 m，起止工程樁號3+790～5+317。該段渠底寬25～40 m，渠底高程在15 m，施工期間渠道水面標高約18 m，渠道自然坡度40°～60°，部分渠道兩側有駁岸；渠道兩岸地形相對平坦，最大相對高差約2 m，地面高程21.49～23.57 m。兩側建筑物密集，西側主要為高校居住用地，包含712研究所、華科大武昌分校、湖北工學院等；東側為李紙路，規(guī)劃擬擴建；東南面為通惠橋村，規(guī)劃納入城中村改造范圍。規(guī)劃排水廊道控制寬80 m。

2 場地地質條件

根據實地勘察及試驗結果，渠道地質變化較大，場區(qū)土層分布自上而下分為素填土，（2-1a）層淤泥質粉質粘土（Q4）l，（2-1）層粉質粘土（Q4a）l，（2-2）層粘土（Q4a）l，（2-3）層粉質粘土（Q4a）l，（2-4）層粉質粘土（），（3-1a）層粘土（Q），（3-1）層粘土 （Q3al+p）l，（3-2）層碎石土（Qel+d）l，（3-3）層粉質粘土（Qel+d）l，（4）層粉砂巖（K-E）。場區(qū)各土層物理力學指標建議值見表1所列。

3 設計思路

3.1 平面布置

設計渠道基本沿原渠線走勢，在規(guī)劃排水走廊范圍內，對現有渠道流向轉折處采取平曲線轉彎，斷面根據規(guī)劃在原渠道基礎上挖深拓寬。渠岸變斷面處，以過渡段順接，坡岸以扭曲面漸變段將斷面岸線接順，以保證渠道過流能力和水力流態(tài)穩(wěn)定。

表1 場區(qū)各土層物理力學指標建議值一覽表

3.2 斷面設計

根據相關規(guī)劃，排水廊道控制線寬80 m，渠道設計底高程為15.20 m，中平臺高程為19.20 m，頂高程為22.50～23.00 m，高差高達7.3 m，直立駁岸高為4 m，渠頂設2～3 m寬人行步道；渠頂平臺以上為斜坡方式與現有岸頂相接，坡寬7～13 m，坡面采用綠化生態(tài)岸坡，種植喬木、灌木和草皮。由于該工程范圍內渠岸多為（2-3）粉質粘土層分布，該層地基承載力小，抗剪強度低，壓縮模量小，局部存在淤泥質粉質粘土，地質較為復雜，兩岸建筑密集，基坑開挖、支護難度大，基礎處理復雜，因此該工程對渠道垂直駁岸擋土墻采用Ф800灌注排樁擋土墻。為保證渠底設計寬度，減小開挖面及周邊建筑物的影響，對開挖條件有限，邊坡地層地質差的渠道采用灌注排樁直立式駁岸形式，Ф800灌注樁排樁作為永久支擋結構，樁長11～22 m，樁距1.2 m，樁頂采用1 000×500冠梁將排樁連成整體，排樁擋土墻面層采掛Ф8@200（雙向）鋼筋網混凝土護面，噴射120 mm厚C20細石混凝土。為了阻止排樁擋土墻水平推力作用下產生較大變形，采取在排樁設計渠底用水泥攪拌樁進行基礎處理，處理寬度10～13 m，深度3～5 m。斷面形式如圖1所示。

圖1 Ф800灌注排樁擋土墻方案斷面圖（單位：mm）

4 灌注排樁結構計算

結構采用極限平衡法和彈性抗力法進行力學分析計算，以建筑基坑支護技術規(guī)程(JGJ 120-99)、混凝土結構設計規(guī)范(GBJ 50010-2002)、巖土工程勘察規(guī)范(GB 50021-2001)、建筑地基基礎設計規(guī)范(GB 50007-2002)和建筑樁基技術規(guī)范(JGJ 94-94)為主要編制依據。

4.1 計算公式

（1）土壓力采用郎肯理論公式分層計算，計算公式如下：

式中：eaz，epz——深度z處的主、被動土壓力標準值，kPa，eaz＜0時取eaz=0；

qz——主動側深度z處由于超載引起的豎向土壓力標準值，kPa；

paz、ppz——主、被動側深度z處的由上覆土層自重引起的豎向土壓力標準值，kPa；

z——計算點的深度，m,主動側自坑頂起算，被動側自坑底起算；

n——主動側或被動側計算點以上的土層數；

γi、hi——計算深度以上第i層土層的天然重度和厚度；

ka——主動土壓力系數,ka=tan2（45°-ψk/2）,土水分算時應采用有效應力參數ψ’k計算；

kp——被動土壓力系數,kp=tan2（45°+ψk/2），土水分算時應采用有效應力參數ψ’k計算；

Ck、C’k——計算深度處土的總應力、有效應力粘聚力標準值,kPa；

ψk,ψ’k——計算深度處土的總應力、有效應力內摩擦角標準值,（°）。

（2）采用彈性抗力法計算,被動區(qū)抗力eptk按下式確定：

被動區(qū)抗力合力應滿足以下條件：

式中：eptk——按彈性抗力法計算的被動區(qū)抗力，kPa；

kh——水平向基床系數，按“m”法確定，kPa/m；

Δx——支護結構的水平位移，m；

Eptk——支護結構嵌入深度范圍內被動區(qū)抗力合力（抗力反向時取絕對值求和），kN；

Ep——支護結構嵌入深度范圍內的被動土壓力合力，kN；

ktk——被動區(qū)抗力安全系數，對于懸臂結構，應不小于1.50；對于單支點結構，應不小于1.20；對于多支點結構，應不小于1.05。

（3）抗隆起驗算：

對于采用支護樁、墻的邊坡，如樁、墻底部仍有軟弱土層，應按下式進行坑底抗隆起穩(wěn)定性驗算。

式中：klq——坑底隆起安全系數,不應小于1.80；

γa、γp——分別為主動側、被動側土層的加權平均重度；

ck、ψk——樁、墻底部土層的抗剪強度指標標準值；

Nq——承載力系數

4.2 計算結果

（1）對該工程范圍內需要采用灌注排樁的護岸，根據岸線地層情況，分別選取樁號4+407.0段的右岸，4+210.6段的兩岸及4+041.1段的兩岸的斷面進行計算，計算結果見表2所列。

表2 采用樁+被動區(qū)加固計算結果一覽表

（2）粉噴樁被動區(qū)加固參數及技術指標：

a.C=70 kPa，Φ=0°。進行現場試驗取得，同時試驗可檢驗成樁效果。樁側土水平抗力系數的比例系數m，土層（2-1a）或（2-3）層取5 000 kN/m4，素土或（2-1）層取6 000 kN/m4。

b.直徑為500，粉噴樁加固區(qū)排間距取400 mm，樁間距取350 mm。

c.空孔段不做要求。噴灰段復噴復攪，每米噴灰量不少于55 kg。

d.計算中粉噴樁加固被動區(qū)進行了調整，具體為：

4+407斷面：粉噴樁加固寬度10 m，加固厚度改為4 m；

4+210.6右岸斷面：粉噴樁加固寬度13 m，加固厚度改為5 m；

4+041斷面，取消粉噴樁加固區(qū)。

其余按加固寬度10 m，加固厚度3m處理。

（3）根據各地層分布情況，通過計算，鉆孔灌注排樁結構處理形式分為以下幾段：

a.樁號3+854～4+188段右岸、4+498.4～5+317段右岸及4+062～4+265段左岸的灌注樁樁長為19m，被動區(qū)加固區(qū)寬度為10 m，厚度為3 m。

b.樁號4+188～4+292段右岸的灌注樁樁長為22 m，被動區(qū)加固區(qū)寬度為13 m，厚度為5 m。

c.樁號4+292～4+498.4段右岸的灌注樁樁長為15 m，被動區(qū)加固區(qū)寬度為10 m，厚度為4 m。

d.樁號4+007～4+062段左岸的灌注樁樁長為11 m，可不采取被動區(qū)加固。

5 結語

在邊坡設計中，由于周邊用地情況、開挖條件及地質條件限制，常需選擇開挖范圍小、邊坡穩(wěn)定性高的護岸形式，灌注排樁擋土墻由于其適用條件廣，可以很好地解決這種問題。在工程實施中，可根據不同地層情況采取不同長度及對被動區(qū)進行加固的形式來保證岸坡穩(wěn)定，既節(jié)省工程投資，更能減少開挖范圍，特別對城市市區(qū)住房建筑密集區(qū)，能大量減少拆遷，大大節(jié)省工程拆遷協調所需時間。用灌注排樁擋土墻解決有限開挖條件的岸坡穩(wěn)定問題是保證工程順利進行的一種有效工程措施。