(四川沃土項(xiàng)目投資管理有限公司，成都，610096)

1 基本情況

1.1 工程概況

旺月閘位于東河旺蒼縣城區(qū)河段，旺月閘上游左岸護(hù)岸擋墻上起馬家渡大橋下游側(cè)，終點(diǎn)連至旺月閘上游儲(chǔ)門庫(kù)擋墻，全長(zhǎng)188.45m。護(hù)岸擋墻采用C30鋼筋混凝土扶壁式擋墻，總長(zhǎng)度188.45m。墻頂高程467.00m～471.50m，最大墻高16.7m，擋墻底板寬11.6m，墻背填土與墻頂高程齊平，C30鋼筋混凝土扶壁式擋墻頂寬為1.0m，迎水面為直墻，墻后扶壁間距5.0m，厚1m，擋墻基礎(chǔ)置于基巖。

1.2 地質(zhì)概況

根據(jù)工程地質(zhì)勘察報(bào)告，護(hù)岸擋墻段無(wú)不良地質(zhì)情況。表層為雜填土，厚度0.5m～1m，下部為砂卵礫石層，厚3.5m～6m。下伏基巖為侏羅系中統(tǒng)上沙溪廟組(J2s2)粉砂質(zhì)泥巖夾灰質(zhì)結(jié)核層淺色細(xì)～中粒長(zhǎng)石石英砂巖。

2 設(shè)計(jì)優(yōu)化方案

2.1 設(shè)計(jì)優(yōu)化原因

根據(jù)施工單位施工放線及現(xiàn)場(chǎng)對(duì)地下管線調(diào)查結(jié)果，旺月閘上游左岸護(hù)岸擋墻軸線內(nèi)側(cè)有城區(qū)污水干管和通訊、燃?xì)獾裙芫€，如按扶壁式擋墻進(jìn)行施工，需對(duì)污水、通訊和燃?xì)獾裙芫€進(jìn)行改線，改線長(zhǎng)度220余米，改遷費(fèi)用較大，且開挖邊線距現(xiàn)有房屋基礎(chǔ)僅相距2m～3m，對(duì)房屋安全影響較大，同時(shí)將給附近居民出行帶來較大不便，施工干擾大。詳見圖1和圖2。

圖1 旺月閘上游左岸護(hù)岸擋墻開挖影響范圍

圖2 旺月閘上游左岸護(hù)岸擋墻橫剖面

2.2 優(yōu)化方案選擇

旺月閘上游左岸護(hù)岸擋墻外側(cè)為東河行洪通道，擋墻軸線不能大的外移，而擋墻內(nèi)側(cè)受現(xiàn)有建筑物的影響，場(chǎng)地有限，無(wú)法進(jìn)行開挖施工，雖可以采用直斜復(fù)合式護(hù)岸，但護(hù)岸頂寬度將顯著縮短，無(wú)法同時(shí)布置消防通道和步行道，且無(wú)景觀綠地。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和地質(zhì)勘察分析，左岸現(xiàn)有擋墻基礎(chǔ)未置于基巖上，不滿足防滲要求，但整體較為穩(wěn)定，雖不能大規(guī)模開挖，但樁基施工對(duì)擋墻影響較小。

板樁式擋墻具有占地小，對(duì)現(xiàn)有建筑物安全穩(wěn)定基本無(wú)影響，且不會(huì)對(duì)既有管線產(chǎn)生破壞。經(jīng)綜合分析比較后，旺月閘上游左岸護(hù)岸擋墻優(yōu)化為板樁式擋墻。由于擋墻內(nèi)側(cè)緊鄰居民樓，無(wú)位置布置錨碇墻，因此，采用無(wú)錨碇墻的板樁式擋墻。

3 板樁式擋墻設(shè)計(jì)

3.1 板樁式擋墻布置

旺月閘上游左岸護(hù)岸板樁式擋墻長(zhǎng)度153.75m，布置31根樁，樁身最大高度24m，采用圓樁，樁徑2.5m。樁及樁間板采用C30鋼筋混凝土澆筑，初擬樁端深入巖體8.3m，樁間板初擬厚度為0.6m，樁自由段按15.7m計(jì)。詳見圖3和圖4。

圖3 板樁式擋土墻縱剖面

圖4 板樁式擋土墻典型橫剖面

3.2 板樁式擋墻穩(wěn)定及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

(1)由于旺月閘左岸護(hù)岸板樁式擋墻基礎(chǔ)置于巖石上，而《水工擋土墻設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL 379-2007)要求的板樁入土深度驗(yàn)算主要適用于土質(zhì)基礎(chǔ)，不適合巖石基礎(chǔ)。參照《水利水電工程邊坡設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL 386-2007)的要求，左岸護(hù)岸板樁式擋墻入巖深度(即錨固段長(zhǎng)度)擬參考抗滑樁，初步擬定為樁長(zhǎng)的1/3。樁錨固段對(duì)巖體的橫向壓應(yīng)力應(yīng)不大于錨固段巖體的橫向容許承載力。即：

σmaxK≤[σH]

[σH]=KHηfrk

式中：σmax——樁的最大橫向壓應(yīng)力；K——安全系數(shù)，取1.1；[σH]——地基巖體橫向容許承載力；KH——水平方向的換算系數(shù)，根據(jù)巖層構(gòu)造可取0.5～1.0，本工程取0.75；η——折減系數(shù)，可取0.3～0.45，本工程取0.38；frk——巖石單軸抗壓極限強(qiáng)度，位于地下水的巖石應(yīng)采用單軸飽和極限抗壓強(qiáng)度，本工程粉砂質(zhì)泥巖飽和極限抗壓強(qiáng)度取3.06MPa。

經(jīng)計(jì)算，[σH]為872.1kPa。

(2)根據(jù)《水工擋土墻設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，板樁式擋土墻應(yīng)驗(yàn)算樁頂?shù)乃轿灰?，并控制入土點(diǎn)的變位值不宜大于10mm。為求得墻體變位，采用豎向彈性地基梁法計(jì)算。即：

△=x0+φ0H+x1

式中：△——無(wú)錨碇板樁式擋土墻墻頂水平位移；x0、φ0——板樁式擋土墻入土點(diǎn)的水平變位和轉(zhuǎn)角變位；H——擋土高度，取15.7m；x1——假定墻體為懸臂梁時(shí)的墻頂水平變位。

(3)板樁式擋土墻整體穩(wěn)定按圓弧滑動(dòng)面法驗(yàn)算，應(yīng)滿足：

式中：KR——整體穩(wěn)定安全系數(shù)，取KR≥1.3；MR、MS——分別為對(duì)于危險(xiǎn)滑弧面上滑動(dòng)力矩和抗滑力矩(kN·m)。

(4)旺月閘左岸護(hù)岸板樁式擋墻樁身錨固段長(zhǎng)度驗(yàn)算、樁頂水平位移驗(yàn)算和整體穩(wěn)定計(jì)算，以及樁身和樁間板的內(nèi)力計(jì)算，采用理正6.53軟件進(jìn)行分析計(jì)算。根據(jù)項(xiàng)目區(qū)的地質(zhì)情況，樁身錨固段地層為較完整的基巖，錨固長(zhǎng)度1/3以上，采用樁底支承條件為固定端的“K”法進(jìn)行分析計(jì)算。計(jì)算工況包括完建工況和水位驟降工況。

①土壓力計(jì)算：樁間距5m，擋土高度15.7m，庫(kù)侖土壓力分項(xiàng)系數(shù)采用1.2，完建工況入巖點(diǎn)以下為浸水地基。經(jīng)計(jì)算，庫(kù)侖主動(dòng)土壓力見表1。

表1 庫(kù)侖主動(dòng)土壓力

②樁身內(nèi)力計(jì)算：基礎(chǔ)弱風(fēng)化層巖K值取75MN/m3，迎水側(cè)最大彎矩均為0，樁身其他內(nèi)力計(jì)算成果見表2。

表2 樁身內(nèi)力計(jì)算成果

由表2可知，完建工況下：σmax×K=784.935×1.1=863.429<[σH]=872.1kPa；水位驟降工況下：σmax×K=726.301×1.1=798.931<[σH]=872.1kPa。結(jié)果表明，兩個(gè)工況下樁錨固段對(duì)巖體的橫向壓應(yīng)力均小于錨固段巖體的橫向容許承載力，滿足規(guī)范要求。

③水平位移計(jì)算結(jié)果：

表3 水平位移計(jì)算結(jié)果

由表3可知，完建工況下樁頂水平位移為83mm<15700/100=157mm，入巖點(diǎn)水平位移10mm，未超過規(guī)范要求的不宜大于10mm；水位驟降工況下樁頂水平位移為79mm<15700/100=157mm，入巖點(diǎn)水平位移10mm，未超過規(guī)范要求的不宜大于10mm。經(jīng)分析表明，兩個(gè)工況下樁頂水平位移和入巖點(diǎn)水平位移均滿足規(guī)范。

④整體穩(wěn)定計(jì)算：完建工況和驟降工況下總的下滑力和土體部分下滑力均為19.446kN，總的抗滑力和土體部分抗滑力均為47.549kN，最小安全系數(shù)2.445>1.30，表明板樁式擋墻整體穩(wěn)定滿足要求。

⑤配筋計(jì)算：樁身配筋根據(jù)不同工況下樁的受力情況，按最大受力所需鋼筋進(jìn)行配置。樁身配筋計(jì)算成果見表4。

表4 樁身配筋成果

樁間板上的土壓力取同一跨內(nèi)相同類型最下部板底邊緣的水平土壓力，作為該板上受到的荷載，按簡(jiǎn)支板計(jì)算內(nèi)力，計(jì)算結(jié)果如表5。

表5 樁間擋土板內(nèi)力配筋計(jì)算成果

3.3 防滲及排水設(shè)計(jì)

從擋土墻穩(wěn)定上分析，需及時(shí)排出墻背填土地下水。由于旺月閘左岸上游護(hù)岸擋墻有防滲要求，因此防滲和排水需同時(shí)考慮。經(jīng)分析，由于本工程有4m～5m的砂卵礫石層，該層采用灌注樁成樁，樁間擬采用兩排高壓旋噴樁組成防滲墻，深入基巖1m，高噴防滲墻通過連系梁與上面的現(xiàn)澆擋土板組成防滲體系。樁間現(xiàn)澆擋土板采用間排距2m的φ50PVC排水管，排水管出口設(shè)置逆止閥。逆止閥能起到擋水時(shí)防滲，降水時(shí)排出填土地下水的作用。

4 施工技術(shù)要求

(1)保證入巖深度。根據(jù)穩(wěn)定及結(jié)構(gòu)計(jì)算成果，旺月閘左岸上游護(hù)岸板樁式擋墻入巖深度需達(dá)到8.3m以上(現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際入巖深度控制在8.6m以上)。同時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)樁基施工場(chǎng)地高程需嚴(yán)格按施工圖要求控制，保證樁基間連系梁和高噴防滲墻的施工。如現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)基覆線與設(shè)計(jì)圖紙出入較大，施工單位需及時(shí)反饋給設(shè)計(jì)單位，由設(shè)計(jì)單位研究灌注樁是否增加入巖深度。

(2)灌注樁采用沖擊鉆造孔施工，分兩序跳樁施工，二序孔及樁間連系梁需待樁身混凝土強(qiáng)度達(dá)到70%或混凝土澆筑完成7d后進(jìn)行施工。灌注樁樁徑、垂直度及樁位偏差應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)及規(guī)范要求執(zhí)行。

(3)由于本工程樁身直徑達(dá)到2.5m，鋼筋籠制作、起吊及運(yùn)輸需采取相應(yīng)措施防止變形，鋼筋籠吊裝完畢后應(yīng)立即進(jìn)行隱蔽工程驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后立即澆筑水下混凝土。水下灌注的混凝土必須具備良好的和易性，塌落度宜為180mm～220mm，采用導(dǎo)管法灌注，導(dǎo)管底部距離孔底宜控制在300mm～500mm，水下混凝土必須連續(xù)澆筑，灌注標(biāo)高應(yīng)高于設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高500mm以上，保證鑿除樁頭后的樁頂混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

(4)由于灌注樁施工場(chǎng)地高程低于已有擋墻基礎(chǔ)底高程，因此，灌注施工應(yīng)分段施工，避免因?yàn)榇笠?guī)模開挖施工平臺(tái)，導(dǎo)致已有擋墻出現(xiàn)安全隱患，同時(shí)，灌注樁施工過程中需對(duì)已有擋墻進(jìn)行監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)進(jìn)行回填固定，確保已有擋墻穩(wěn)定。

(5)灌注樁樁身四周布置有4根φ54×1.5的監(jiān)測(cè)鋼管，本工程所有樁基均須進(jìn)行樁身完整性的檢測(cè)，當(dāng)采用低應(yīng)變法或聲波透射法檢測(cè)時(shí)，受檢樁的混凝土強(qiáng)度不應(yīng)低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%；當(dāng)采用鉆芯法檢測(cè)時(shí)，受檢樁的混凝土齡期應(yīng)達(dá)到28d以上。

(6)高噴防滲墻采用雙排高壓旋噴樁，要求墻體28d抗壓強(qiáng)度不小于5MPa，滲透系數(shù)k≤1×10-5cm/s，允許滲透破降不小于30；采用三管法進(jìn)行高壓噴射灌漿，噴射灌漿參數(shù)通過現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)性試驗(yàn)確定。高噴灌漿需先施工墻背側(cè)一排的高噴，后施工迎水側(cè)一排的高噴，同一排分兩序施工，相鄰孔噴射間隔時(shí)間不宜少于24h，高噴灌漿需待灌注樁施工完成7d后方可進(jìn)行施工。

(7)為確保板樁式擋墻穩(wěn)定，施工過程中應(yīng)嚴(yán)格控制入巖深度，并嚴(yán)格做好擋墻的排水管施工。

5 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地狹窄，開挖影響大，工程場(chǎng)地邊界條件復(fù)雜，但基礎(chǔ)地質(zhì)條件較好的支擋工程，板樁式擋墻具有明顯的優(yōu)勢(shì)。由于水利水電工程板樁式擋墻運(yùn)用的較少，穩(wěn)定及結(jié)構(gòu)研究分析還不是很完善，特別是規(guī)范對(duì)于樁的錨固段長(zhǎng)度僅介紹了土體的入土深度要求，對(duì)于基巖沒有交代。本文參考抗滑樁及建筑工程中的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行穩(wěn)定及結(jié)構(gòu)分析計(jì)算，能對(duì)其他工程的應(yīng)用起到一定的參考借鑒意義。