朱琳，劉松雪，吳艷

（1.中水北方勘測設(shè)計研究有限責(zé)任公司，天津市河西區(qū) 300222；2. 天津開發(fā)區(qū)現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)區(qū)總公司，天津市濱海新區(qū) 300480）

受新建建筑物影響的既有堤岸結(jié)構(gòu)改造設(shè)計總結(jié)

朱琳1，劉松雪1，吳艷2

（1.中水北方勘測設(shè)計研究有限責(zé)任公司，天津市河西區(qū) 300222；2. 天津開發(fā)區(qū)現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)區(qū)總公司，天津市濱海新區(qū) 300480）

既有河道堤岸結(jié)構(gòu)不僅要保證堤岸整體承載能力和防洪排澇的安全穩(wěn)定，同時經(jīng)過改造也要適應(yīng)新建建筑物的功能要求。本文以受新建賽艇皮劃艇比賽附屬用房影響的既有堤岸結(jié)構(gòu)改造設(shè)計為例，簡述了堤岸結(jié)構(gòu)改造方案中的原則與方法，提出了合理設(shè)計方案，總結(jié)和回顧了改造方案的設(shè)計過程，為今后的類似工程設(shè)計提供一些有益的借鑒。

新建建筑物；既有堤岸結(jié)構(gòu)

0 引言

在河道岸邊建設(shè)新建建筑物，設(shè)計者必須考慮新建建筑物同原有堤岸結(jié)構(gòu)在空間上的關(guān)系和老結(jié)構(gòu)及利用[1]，以及對原堤岸結(jié)構(gòu)的合理改造方案；在保證改造后堤岸結(jié)構(gòu)體系安全的前提下，能夠使得新建建筑物得以順利實施。針對第十三屆全運會賽艇皮劃艇項目附屬用房的建設(shè)，本文以受其影響的堤岸結(jié)構(gòu)改造設(shè)計為例，系統(tǒng)探討了改造設(shè)計方案，并對設(shè)計過程進行了總結(jié)與回顧，以期為今后的類似工程設(shè)計提供良好的借鑒。

1 項目概況

堤岸結(jié)構(gòu)作為城市河道改造項目中的基礎(chǔ)工程，不僅要求保證堤岸整體的安全穩(wěn)定，而且還要盡可能地適應(yīng)景觀、市政、體育賽事等綜合方面的設(shè)計要求[2]。為迎接2017年全運會賽艇皮劃艇比賽的順利實施，天津市委市政府組織相關(guān)單位落實深化海河沿岸水利堤岸工程和綠化景觀工程。力爭在2017年全運會開幕之時，賽艇皮劃艇項目附屬用房必須達到功能完備、試用合格的比賽要求，而且堤岸景觀不僅可以滿足比賽、觀賽的配套功能需求，同時需要成為獨具特色的經(jīng)濟帶、文化帶、景觀帶[3]。

通常城市河道堤岸結(jié)構(gòu)形式一般采用板樁結(jié)構(gòu)[4]或密排樁結(jié)構(gòu)[5]，本次改造涉及的堤岸結(jié)構(gòu)形式就是混凝土密排樁結(jié)構(gòu)形式-前直立式胸墻樁排墻加鋼拉桿錨碇結(jié)構(gòu)[6]。賽艇皮劃艇項目附屬用房建設(shè)在天津市吉兆橋和外環(huán)橋之間的海河左岸，最近處距堤岸線約11m（見圖1）。護岸為直徑600mm的密排灌注樁，中心間距為0.7m，其上設(shè)置胸墻，頂高程為1.75m，胸墻上設(shè)置錨頭和鋼拉桿，錨碇設(shè)施為錨碇板結(jié)構(gòu)，錨碇板距離前胸墻19.85m，因此堤岸岸線以內(nèi)約20m范圍均為該堤岸結(jié)構(gòu)所占區(qū)域；距堤岸岸線約25～38m是防洪土堤，堤頂高程為4.5m。所以，該建筑物的主體、基礎(chǔ)在平面上與海河該段的堤岸結(jié)構(gòu)和防洪堤均會發(fā)生沖突，需要對堤岸結(jié)構(gòu)進行改造，以適應(yīng)新建附屬用房的實施。

2 方案比選和設(shè)計

原有堤岸為現(xiàn)澆混凝土樁排墻加鋼拉桿錨碇板結(jié)構(gòu)體系，本次改造方案設(shè)計考慮兩種方案。方案一是采用前直立樁排墻加后間隔錨碇樁結(jié)構(gòu)體系，方案二是采用前直立樁排墻加土層錨桿結(jié)構(gòu)體系。方案一，需要先將現(xiàn)狀堤岸表層土等荷載卸荷，再將埋深1.5～3.0m的原有鋼拉桿、錨碇板和碎石土挖出后，進行后間隔樁體系施工，待其達到一定強度即可進行鋼拉桿張拉。新建建筑物的樁基礎(chǔ)可以與間隔樁同步施工。方案二，在表層卸荷和拆除鋼拉桿、錨碇板和碎石土的基礎(chǔ)上，仍需要將堤岸前胸墻拆除，并同步進行建筑物樁基施工，待建筑物樁基達到一定強度后，在建筑物樁與樁的空隙之間進行土層錨桿的鉆孔、注漿、張拉等工序施工，期間需要再重新澆筑前堤岸胸墻。

圖1 附屬用房與原堤岸結(jié)構(gòu)空間關(guān)系圖Fig.1 Spatial relationship diagram of the ancillary building and original embankment structure

經(jīng)比較，兩種方案均能實現(xiàn)堤岸體系與新建建筑物的安全和協(xié)調(diào)共建，但是，方案一在設(shè)計上考慮保留原有前胸墻，僅將影響建筑物的部分堤岸結(jié)構(gòu)拆除，拆除工程量小，改造難度較小，造價較少，同時建筑物和堤岸改造可以同步施工，能夠加快施工進度；而方案二增加拆除和重新澆筑前堤岸胸墻，并需要跟建筑物進行交叉施工，相互制約，影響施工進度，造價較高；并且土層錨桿需要在建筑物樁基礎(chǔ)空隙之間施工，難度較大，施工質(zhì)量相對難于控制。綜合考慮，本次改造最終采用方案一（前直立樁排墻加后間隔錨碇樁結(jié)構(gòu)體系）。

對于該段堤岸結(jié)構(gòu)，先將堤岸線以后35m范圍內(nèi)、高程0.5m以上的土挖開，為前堤岸結(jié)構(gòu)卸荷，同時將鋼拉桿和錨碇板出露后，將錨碇板結(jié)構(gòu)拆除，并挖除錨碇板前面的碎石土；松張鋼拉桿，拆除遠離岸線的三段鋼拉桿。然后，在距離胸墻前緣線9.65m處設(shè)置直徑為800mm的混凝土灌注樁（錨碇樁），間隔布置，中心間距為2.0m，其上設(shè)置通長的帽梁，將新設(shè)置的鋼拉桿錨入其中后，與之前預(yù)埋入原胸墻內(nèi)的原有第一段鋼拉桿連接，重新張拉。間隔錨碇樁位置與鋼拉桿位置采用對應(yīng)布置。實施后的堤岸間隔錨碇樁與附屬用房的基礎(chǔ)灌注樁的中心間距為均不小于2.49m（見圖2）。

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計總結(jié)

本次設(shè)計僅對原堤岸結(jié)構(gòu)的錨碇系統(tǒng)進行調(diào)整，原胸墻和灌注樁排墻護岸維持不變，因此，根據(jù)《板樁碼頭設(shè)計與施工規(guī)范》，對于本段的間隔樁加樁排墻堤岸結(jié)構(gòu)計算內(nèi)容[7]如下：

圖2 附屬用房與改造后堤岸結(jié)構(gòu)空間關(guān)系圖Fig.2 Spatial relationship diagram of the ancillary building and reconstructed embankment structure

（1）考慮兩種設(shè)計狀況即持久狀況、偶然狀況，相應(yīng)的作用效應(yīng)組合有：

1） 設(shè)計最高水位、設(shè)計低水位、極端低水位狀態(tài)下的永久作用與可變作用效應(yīng)組合。

2）設(shè)計最高水位、設(shè)計低水位狀態(tài)下的永久作用與可變作用效應(yīng)組合，組合中包括地震作用。

3）水位驟降狀態(tài)下的永久作用與可變作用效應(yīng)組合。

（2）板樁墻的“踢腳” 穩(wěn)定性計算、堤岸的整體穩(wěn)定性計算。

（3）板樁墻、鋼拉桿等結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強度計算[8]。

本次錨碇樁的穩(wěn)定性依據(jù)《板樁碼頭設(shè)計與施工規(guī)范》（JTS 167-3—2009）第5章要求，采用手工計算。本工程沒有對密排板樁墻進行改動，其后的地面荷載情況與改造前基本相同，因此本次密排板樁墻“踢腳”穩(wěn)定性、堤岸的整體穩(wěn)定性就不再另行計算和設(shè)計，具體可參考原有《海河堤岸結(jié)構(gòu)工程初步設(shè)計報告（春意橋至吉兆橋右岸、吉兆橋至外環(huán)橋段左岸）》[6]相關(guān)內(nèi)容。

錨碇樁的計算：

錨碇樁的長度和內(nèi)力可按受拉桿拉力作用的樁計算。根據(jù)堤岸結(jié)構(gòu)計算結(jié)果，拉桿拉力標(biāo)準(zhǔn)值為211.4kN（見表 1）。

（1）錨碇樁強度計算。

（2）錨碇樁穩(wěn)定性計算。

錨碇樁的計算寬度可按式（1）確定。

表1 錨碇樁計算結(jié)果Tab.1 Calculated result of anchor piles

式中: BK——錨碇樁的計算寬度，m；

n——組成1個錨碇的樁數(shù)，根；

bz——單根樁的寬度，m。

錨碇樁的穩(wěn)定性要求見式（2）

γE——主動土壓力分項系數(shù)，取1.35；

Eax—— 錨碇樁后土體本身產(chǎn)生的主動土壓力水平分力的標(biāo)準(zhǔn)值，kN；

γRA——拉桿拉力的分項系數(shù)，取1.35；

RAX——拉桿拉力水平分力的標(biāo)準(zhǔn)值，kN；

ψ——作用組合系數(shù)，取0.7；

Eqx—— 錨碇樁后地面可變作用產(chǎn)生的主動土壓力水平分力的標(biāo)準(zhǔn)值， kN；

Epx—— 錨碇樁前被動土壓力水平分力的標(biāo)準(zhǔn)值，kN；

第二，如何防范水權(quán)交易損害水源地居民的權(quán)益？從我國現(xiàn)有的水權(quán)交易實踐來看，水權(quán)交易不但無法對既有的用水者予以補償，反而可能會損害水源地用水戶的權(quán)益。譬如，在東陽義烏案例中，東陽市政府和義烏市政府的水權(quán)交易遭到水源地用水者—東陽市橫錦水庫灌區(qū)的農(nóng)民—的強烈反對。理論上，用水者是水權(quán)交易市場的支持者而非反對者，因為交易有利可圖。那么橫錦水庫灌區(qū)的農(nóng)民作為用水者為何極力抵制且反對呢？因為，橫錦水庫灌區(qū)的農(nóng)民認(rèn)為，東陽義烏水權(quán)交易侵犯了他們的實際利益。

γR——抗力分項系數(shù)，取1.25。

圖3 改造后堤岸結(jié)構(gòu)計算模型簡圖Fig.3 Simplified diagram of the calculated model of reconstructed embankment structure

經(jīng)過計算，錨碇樁抗滑穩(wěn)定系數(shù)為1.31，滿足要求。

4 結(jié)束語

城市河道堤岸結(jié)構(gòu)不僅要保證堤岸整體承載能力和防洪排澇的安全穩(wěn)定，同時也要適應(yīng)景觀綠化、新建建筑物與市政工程等方面的功能要求。本文以受新建賽艇皮劃艇比賽附屬用房影響的既有堤岸結(jié)構(gòu)改造設(shè)計為例，簡述了堤岸結(jié)構(gòu)改造選型中的原則與方法，在限定的約束條件下提出了合理設(shè)計方案，并總結(jié)了改造方案的設(shè)計過程，為今后的類似工程設(shè)計提供一些有益的借鑒。

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[2] 張樑，徐麗，莊小軍. 海河堤岸改造結(jié)構(gòu)選型綜述[J]. 海河水利，2012，NO3：15-17.ZHANG Liang， XU Li， ZHUANG Xiaojun. Summary of the Selection of Reconstruction Structure of Haihe River Embankment [J]. Haihe Water Resources，2012，NO3：15-17.

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[8] 李榮慶，貢金鑫，楊麗民. 板樁碼頭結(jié)構(gòu)設(shè)計的目標(biāo)可靠指標(biāo)和抗力系數(shù)[J]. 水利水運工程學(xué)報，2008.6，NO2：71-77.LI Rongqing， GONG Jinxing， YANG Limin. Target Reliability Index and Resistance Factor for Design of Sheet Pile quays[J].Hydro-science and Engineering， 2008.6， NO2: 71-77.

[9] 李作光，范永思.豐滿大壩重建工程基礎(chǔ)開挖對老壩壩基揚壓和漏水觀測值影響分析[J].水電與抽水蓄能，2015，1（2）：45-51.LI Zuoguang，F(xiàn)AN Yongsi.Reconstruction of Fengman Dam Excavation the Uplift Pressure on Dam Foundation and Leaking Data Analysis[J].Hydropower and Pumped Storage，2015，1（2）:45-51.

Design Summary of Existing Embankment Structure Reconstruction Affected by New Buildings

ZHU Lin1, LIU Songxue1, WU Yan2
(1.China Water Resources Beifang Investigation, Design & Research CO.LTD, Tianjin, 300222, China；2. TEDA Industrial Park, Tianjin,300480，China)

Existing river embankment structure should not only guarantee the overall carrying capacity of the embankment and the security and stability of flood control and drainage，but also adapt to the functional requirement of new buildings after reconstruction.In this paper， take the design of existing embankment structure reconstruction affected by the newly built ancillary building for the rowing and canoeing race for example，the principles and methods of the embankment structure reconstruction are briefly described，and reasonable design scheme is proposed. At the same time，the design process of the reconstructed scheme is summarized and reviewed， which will provide some useful references for the similar engineering design in the future.

new buildings；existing embankment structure

TV22

A

570.25

10.3969/j.issn.2096-093X.2017.01.017

2016-01-13

2016-02-25

朱琳（1979—），男，河北人，一級注冊結(jié)構(gòu)工程師、一級注冊建造師、高級工程師，主要研究方向：民用建筑和水利工程結(jié)構(gòu)設(shè)計工作。Email: tidizl@163.com

劉松雪，（1984—），女，山東人，一級注冊結(jié)構(gòu)工程師、工程師，主要研究方向：民用建筑和水利工程結(jié)構(gòu)設(shè)計工作。Email:756631831@qq.com

吳艷（1981—），女，安徽人，國家一級注冊造價師、工程師，主要研究方向：建筑行業(yè)造價和工程管理工作。Email:wuy@teda.gov.cn