牟美奇， 陳 龍， 李國良， 許 稷， 陳 浩

（1.河海大學(xué)土木與交通學(xué)院，南京 210098； 2.大江東建設(shè)發(fā)展有限公司，杭州 311200；3.海鹽匯祥新型建材科技有限公司，浙江嘉興 314300； 4.衢州市柯城區(qū)交通運(yùn)輸局，浙江衢州 324002）

1 研究背景

垂直板樁護(hù)岸的結(jié)構(gòu)形式可避免或減少征地，且施工方便快捷，適宜應(yīng)用于軟土地區(qū)河道護(hù)岸的加固處理. 高強(qiáng)度塑鋼以其結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、整體強(qiáng)度高、抗風(fēng)抗震等特點(diǎn)應(yīng)用于護(hù)岸工程中，稱為高強(qiáng)度塑鋼聯(lián)鎖組合板樁［1］. 此護(hù)岸結(jié)構(gòu)新形式不僅具有避免水土流失、穩(wěn)定可靠、抗沖刷、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，且對(duì)環(huán)境無污染，還具有工程造價(jià)低、資源消耗少、施工方便等工程特性［1］.

目前，針對(duì)塑料鋼板樁工程應(yīng)用的研究較少，國內(nèi)外許多學(xué)者對(duì)鋼板樁墻的位移模式及土壓力分布進(jìn)行了大量試驗(yàn)研究或理論研究. 宰金珉和梅國雄［2-3］通過對(duì)土壓力和位移關(guān)系的研究，推導(dǎo)出一種考慮位移效應(yīng)的土壓力分析計(jì)算模型，并證明了以該模型計(jì)算土壓力的準(zhǔn)確性. 隨之多名學(xué)者分別采用不同方法建立了考慮位移的土壓力計(jì)算模型，并與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，驗(yàn)證其模型的準(zhǔn)確性［4-8］. 湯勁松等［9］為分析鋼板樁圍堰上的土壓力分布，建立了鋼板樁、內(nèi)支撐和土體相互作用的三維有限元模型，文章建議鋼板樁圍堰均采用靜止土壓力進(jìn)行工程設(shè)計(jì)計(jì)算，結(jié)果較為安全. 匡飛［10］基于雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)前排樁水平位移值大于后排樁，并以此對(duì)雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了樁間土壓力的分析與計(jì)算. 張玉成等［11］通過結(jié)合大型雙排鋼板樁圍堰工程的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)該圍堰結(jié)構(gòu)的受力性能開展研究工作，綜述了雙排樁的優(yōu)缺點(diǎn)及幾種土壓力計(jì)算方法，并選用簡(jiǎn)化后的土壓力，采用有限元法進(jìn)行了計(jì)算分析. Ni等［12］推導(dǎo)出與位移相關(guān)的土壓力分布模型，并以懸臂板樁為例進(jìn)行了驗(yàn)證. Underwood［13］從理論分析以及現(xiàn)場(chǎng)工作效果方面對(duì)比分析了鋼板樁在地基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)工程中的實(shí)際應(yīng)用性. Sobala等［14］討論了鋼板樁墻的現(xiàn)代應(yīng)用技術(shù)和設(shè)計(jì)中常遇到的主要問題，并總結(jié)了鋼板樁墻的優(yōu)點(diǎn)和局限性.

近年來，隨著有限元軟件的發(fā)展，可采用不同的數(shù)值模擬軟件對(duì)該支護(hù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)力和位移等進(jìn)行分析.Bilgin 等［15］分別采用常規(guī)設(shè)計(jì)方法和有限元法對(duì)無黏性土中板樁的側(cè)向土壓力和彎矩進(jìn)行了研究，并對(duì)兩種方法的結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比. 周健等［16］基于模型試驗(yàn)研究，采用PFC軟件對(duì)砂土擋墻進(jìn)行離散元模擬以研究不同位移模式下?lián)跬翂Ρ粍?dòng)破壞的過程及形態(tài). 杜闖等［17］采用ANSYS軟件建立了鋼板樁圍堰結(jié)構(gòu)有限元模型，對(duì)不同的工況進(jìn)行了有限元施工分析，應(yīng)力和位移計(jì)算結(jié)果表明鋼板樁圍堰強(qiáng)度和剛度均滿足規(guī)范要求，為鋼板樁圍堰工程在不同工況下的施工分析提供了一定的參考. Tang等［18］以三維有限元數(shù)值模型來分析板樁墻的側(cè)向土壓力，并討論了樁的長度、位置、剛度以及土壤特性對(duì)土壓力分布的影響. 徐光明等［19］采用離心模型試驗(yàn)研究了新型板樁碼頭群樁基礎(chǔ)的被動(dòng)段樁側(cè)壓力，得到了均質(zhì)細(xì)砂地基中群樁基礎(chǔ)樁身側(cè)土壓力分布，但目前尚未確定樁身側(cè)向位移與被動(dòng)段土壓力的關(guān)系.

以上研究成果均表明，板樁護(hù)岸的土壓力分布規(guī)律及其與土體位移的關(guān)系尚不明確，需進(jìn)一步研究. 本文為研究高強(qiáng)度塑鋼聯(lián)鎖組合板樁護(hù)岸在護(hù)岸荷載作用下的受力機(jī)制及樁側(cè)土壓力的分布規(guī)律，通過試驗(yàn)結(jié)合海鹽潭橋線航道養(yǎng)護(hù)工程，開展了塑鋼板樁聯(lián)合雙排木樁共同作用研究，主要分析了組合板樁護(hù)岸的土壓力分布規(guī)律，研究了護(hù)岸板樁的受力機(jī)理.

2 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)情況

許多學(xué)者針對(duì)不同類別的擋土墻工程進(jìn)行了大量現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究［20-24］，通過埋設(shè)土壓力盒、測(cè)斜管等方法監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)土壓力變化以及位移變化. 通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)所得實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以歸納土壓力分布特性和變化規(guī)律.

2.1 依托工程概況

潭橋線航道位于海鹽縣城區(qū)的西南部，呈東西走向，西端與長山河航道相接，東端與官堂線航道相接，全長10.69 km. 航道面寬20～32 m，水深1.5～2 m，為VII級(jí)航道.

譚橋線航道與官堂線航道相接處400 m的老護(hù)岸為漿砌塊石護(hù)岸，標(biāo)準(zhǔn)較低，部分航段無護(hù)岸，屬于自然岸坡. 根據(jù)調(diào)查資料，該航道現(xiàn)狀已不能滿足當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求，航道等級(jí)亟須提高. 本航道定級(jí)為VII級(jí)，通航船舶為50 t級(jí)，根據(jù)近半年通行船舶的實(shí)際尺度，基本以300 t級(jí)船舶通行為主，考慮到與相連接航道等級(jí)的銜接，因此本次養(yǎng)護(hù)工程護(hù)岸結(jié)構(gòu)按V級(jí)單線航道標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行改善.

依托工程中采用了單排塑鋼板樁聯(lián)合雙排木樁的多排板樁布置形式，相比于傳統(tǒng)形式更加復(fù)雜. 因此本文依托現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工程開展基于塑鋼板樁的多排垂直護(hù)岸受力變形的機(jī)理研究，建立相應(yīng)的樁側(cè)土壓力設(shè)計(jì)計(jì)算方法，分析現(xiàn)有設(shè)計(jì)方法的合理性.

2.2 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

設(shè)計(jì)過程中應(yīng)用雙排木樁聯(lián)合高強(qiáng)度塑鋼板樁處理形式，護(hù)岸結(jié)構(gòu)平面圖及斷面圖如圖1、圖2所示. 采用6 m長MA-718×180×8型塑鋼板樁，在航道拓寬后相互連接打設(shè). 板樁后方采用雙排6 m長木樁進(jìn)行處理，采用梅花式布樁形式，樁間距為70 cm. 在標(biāo)高1.42 m以上澆筑厚300 mm的C30鋼筋砼帽梁，帽梁上方的墻身由兩塊C25組合工字型生態(tài)砌塊組成，砌塊空腔內(nèi)填土以增加其整體穩(wěn)定性，墻身上方處采用200 mm厚C25混凝土壓頂，整體結(jié)構(gòu)后方與原有岸堤間回填土并夯實(shí). 航道內(nèi)設(shè)計(jì)最高通航水位1.86 m、水深2.3 m，設(shè)計(jì)最低通航水位0.46 m、水深0.9 m. 按規(guī)范，Ⅶ級(jí)航道水深不得小于0.7 m，船舶噸級(jí)為50 t；Ⅴ級(jí)航道水深不得小于1.3 m，船舶噸級(jí)300 t.

圖1 監(jiān)測(cè)儀器布置平面圖Fig.1 Layout of monitoring instruments

圖2 監(jiān)測(cè)儀器布置斷面圖Fig.2 Section layout of monitoring instruments

高強(qiáng)度塑鋼聯(lián)鎖組合板樁型材是由多種優(yōu)質(zhì)高分子原料經(jīng)特殊配方后在高溫高壓下擠壓制作成型的強(qiáng)化高分子復(fù)合工程材料，基本外形設(shè)計(jì)為與拉森鋼板樁類似的M 型結(jié)構(gòu)（如圖3 a），具有重量輕、強(qiáng)度高、組合靈活多樣、適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn). 現(xiàn)場(chǎng)使用的塑鋼板樁為MA-718×180×8 型，總長度為718 mm，L1 為165 mm，L2為388 mm，高度H為180 mm，彎折角度∠A為102°，厚度d為8 mm. M型板樁型材兩側(cè)都設(shè)置了T 字形等凹凸套接接頭，通過兩端的凹槽和接頭匹配連接進(jìn)行連鎖，形成整體連續(xù)的護(hù)岸板墻. 轉(zhuǎn)角處采用和凹槽、T 字形接頭相同設(shè)計(jì)形狀的連接件進(jìn)行轉(zhuǎn)向連接，可使組合后的連續(xù)高強(qiáng)度塑鋼連鎖板樁墻整體形狀與航道岸線相吻合. 對(duì)T 字形連接頭的形狀進(jìn)行優(yōu)化，使得塑鋼板樁連鎖更緊密穩(wěn)固，整體性和抗?jié)B水性等都大大增強(qiáng). 如圖3 b 所示，可采用多種形式對(duì)板樁進(jìn)行組合，可以形成T 型、L 型、帶肋加強(qiáng)型、單框型、多框型等多種板樁平面和立體布置. 該型材能夠增強(qiáng)板樁護(hù)岸的抗傾、抗滑和抗彎斜能力，大大提高護(hù)岸的適應(yīng)范圍和使用壽命.

圖3 塑鋼板樁結(jié)構(gòu)Fig.3 Structure of plastic steel sheet pile

2.3 地質(zhì)參數(shù)

根據(jù)野外鉆探取土和室內(nèi)土工試驗(yàn)等資料綜合分析，擬建場(chǎng)地在勘探深度范圍內(nèi)的土體按成因類型、地質(zhì)時(shí)代、土性特征和物理力學(xué)性質(zhì)相近由上而下共分四個(gè)工程地質(zhì)層.

各土層的物理力學(xué)性質(zhì)參數(shù)如表1所示.

表1 土層參數(shù)Tab.1 Parameters of soil layers

2.4 單排垂直護(hù)岸板樁設(shè)計(jì)計(jì)算

板樁護(hù)岸中樁側(cè)土壓力計(jì)算多參照《板樁碼頭設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》（JTS 167-3—2009）［25］規(guī)定，按單排板樁模式進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算.

2.4.1 主動(dòng)土壓力計(jì)算 當(dāng)?shù)孛嫠?、墻背垂直時(shí)，由土體本身產(chǎn)生的主動(dòng)土壓力水平強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值和由碼頭地面上的均布荷載作用所產(chǎn)生的主動(dòng)土壓力水平強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值可按下列公式進(jìn)行計(jì)算：

2.4.2 被動(dòng)土壓力計(jì)算 當(dāng)計(jì)算水底面水平、墻背垂直時(shí)，由土體本身所產(chǎn)生的被動(dòng)土壓力水平強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值可按下列公式計(jì)算：

式（1）～（2）中各符號(hào)意義及參數(shù)取值見《板樁碼頭設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》（JTS 167-3—2009）.

通過土壓力計(jì)算可為傳感器的選擇、監(jiān)測(cè)預(yù)警值的確定等提供參考. 本文將單排板樁模式下主動(dòng)土壓力計(jì)算值與塑鋼板樁及后排木樁施工完成后，樁后土壓力點(diǎn)分布的對(duì)比在試驗(yàn)結(jié)果中進(jìn)行討論.

2.5 試驗(yàn)儀器布設(shè)

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)主要對(duì)塑鋼板樁聯(lián)合兩排木樁護(hù)岸結(jié)構(gòu)開展研究. 護(hù)岸結(jié)構(gòu)在樁長（6 m）范圍內(nèi)四個(gè)深度處埋設(shè)土壓力計(jì)、孔壓計(jì). 木樁樁側(cè)埋設(shè)測(cè)斜管，測(cè)斜管埋深16 m，監(jiān)測(cè)儀器布置平面圖及斷面圖如圖1、圖2所示.

2.5.1 土壓力計(jì)埋設(shè) 為了研究護(hù)岸板樁土壓力分布規(guī)律，本次試驗(yàn)在塑鋼板樁的內(nèi)側(cè)布置土壓力計(jì)，以監(jiān)測(cè)板樁主動(dòng)區(qū)土壓力的情況. 板樁內(nèi)側(cè)的土壓力布置分別距樁身頂端0.2、2.0、4.0、5.5 m處，如圖2所示.

現(xiàn)場(chǎng)采用預(yù)制鋼筋架聯(lián)合焊接的形式固定土壓力盒，對(duì)于塑鋼板樁內(nèi)側(cè)土壓力的監(jiān)測(cè)，采用固定支架的方式把土壓力盒固定在塑鋼板樁上. 其他位置采用焊接的方式固定，通過鉆機(jī)在預(yù)定位置鉆孔，即在板樁樁側(cè)內(nèi)鉆一個(gè)6 m深的孔，在將綁有土壓力盒的鋼筋架埋入孔中時(shí)，需注意土壓力受力面應(yīng)朝向岸坡側(cè)，埋入土壓力計(jì)后需向孔中填入適量的膨脹土，以達(dá)到土壓力計(jì)與土體充分接觸的目的.

2.5.2 孔隙水壓力計(jì)埋設(shè) 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中所采用孔隙水壓力計(jì)為振弦式測(cè)試孔隙水壓力計(jì). 孔壓計(jì)也是通過現(xiàn)場(chǎng)鉆機(jī)在板樁臨水側(cè)鉆孔，并從深至淺地將孔壓計(jì)放入相應(yīng)深度，在孔壓計(jì)埋入前需進(jìn)行泡水飽和，并測(cè)定其埋入前的讀數(shù). 鉆孔完畢后，放入帶有鋼筋架的孔壓計(jì)，同樣也需在埋好的孔壓計(jì)與鉆孔孔壁間填入適量的膨脹土以使其充分接觸.

2.5.3 測(cè)斜管埋設(shè) 為了研究岸坡土體水平位移與板樁受力的關(guān)系，在護(hù)岸板樁后埋設(shè)測(cè)斜管，測(cè)斜管長15 m，對(duì)于6 m的板樁，其可以監(jiān)測(cè)到更深部的土體位移情況，可以更全面地對(duì)板樁護(hù)岸進(jìn)行變形研究.

測(cè)斜管也是通過現(xiàn)場(chǎng)鉆機(jī)在板樁靠岸側(cè)鉆孔，然后埋入測(cè)斜管，使測(cè)斜管的位移監(jiān)測(cè)方向與護(hù)岸傾向一致，也需在埋好的測(cè)斜管與鉆孔孔壁間填入適量的膨脹土.

2.6 試驗(yàn)結(jié)果

2.6.1 水平位移變化情況 根據(jù)測(cè)斜管所測(cè)數(shù)據(jù)，樁后水平位移隨時(shí)間變化趨勢(shì)如圖4 所示，測(cè)斜管埋設(shè)后在不同深度均存在土體向水側(cè)的位移，這是因?yàn)榘鍢肚逵龠^程中將清淤土體堆放于該試驗(yàn)段前部、鋼筋混凝土基礎(chǔ)下部，導(dǎo)致在上覆荷載作用下發(fā)生向水側(cè)的橫向位移，由上部堆載產(chǎn)生的樁頂橫向位移為16.76 mm. 其后在測(cè)斜管埋設(shè)53 d時(shí)，開始進(jìn)行該段落墻前的開挖及后部的填筑過程，土體水平位移向前逐漸增大至56.41 mm，施工完成后塑鋼板樁聯(lián)合木樁結(jié)構(gòu)的水平位移最大值達(dá)到

79.39 mm.

2.6.2 孔隙水壓力 樁后不同深度處孔隙水壓力隨時(shí)間變化如圖5，可以看出各不同深度處孔隙水壓力基本不變，隨著打設(shè)完成后靜止時(shí)間的增加略有減小，說明孔隙水壓力逐漸消散，土體處于穩(wěn)定固結(jié)狀態(tài).

2.6.3 土壓力分布 塑鋼板樁及后排木樁樁側(cè)土壓力隨時(shí)間變化如圖6、圖7所示，由圖中可以看出樁側(cè)土壓力與深度呈線性關(guān)系，最大值位于樁底，最小值位于樁頂區(qū)域. 除塑鋼板樁及木樁樁側(cè)在施工階段出現(xiàn)較小土壓力變化外，樁側(cè)土壓力隨時(shí)間增加基本不變，說明航道清淤疏浚過程雖導(dǎo)致土壓力變化，但其影響幅度較小，樁后土體基本處于穩(wěn)定狀態(tài). 測(cè)試數(shù)據(jù)未能包含樁前清淤及樁后土體的填筑過程，后續(xù)采用有限元模擬該過程.

圖4 樁后水平位移變化圖Fig.4 Variation diagram horizontal displacement behind piles

圖5 樁后孔隙水壓力變化圖Fig.5 Variation diagram pore water pressure behind piles

圖6 塑鋼板樁樁側(cè)土壓力變化圖Fig.6 Variation diagram of soil pressure on the side of plastic steel sheet pile

圖7 后排木樁樁側(cè)土壓力變化圖Fig.7 Variation diagram of soil pressure on the side of back wooden pile

3 有限元數(shù)值分析

通過PLAXIS 有限元數(shù)值模擬建立基于現(xiàn)場(chǎng)的有限元數(shù)值計(jì)算模型，獲得了塑鋼板樁與木樁聯(lián)合的土壓力分布情況與位移變化規(guī)律.

3.1 數(shù)值模型

垂直板樁護(hù)岸被視作二維平面問題，土層采用三角形15節(jié)點(diǎn)單元模擬，板樁采用板單元模擬土-結(jié)構(gòu)接觸面采用界面單元模擬，模型邊界采用底邊固定約束，兩側(cè)為水平約束，模型底端和兩側(cè)滲流邊界條件均設(shè)置為隔水邊界. 考慮到受影響土體的范圍，模型寬度取45 m，高度取20 m，板單元位于模型x=20 m處，其左側(cè)為岸坡土體，右側(cè)為河道，板單元長6 m.

模型材料包括土體、板樁、木樁和帽梁，其中土體的本構(gòu)模型采用Mohr-Coulomb模型；板樁、帽梁等均采用線彈性模型. 根據(jù)土與板樁的材料性質(zhì)，選取合適的截面強(qiáng)度折減因子Rinter模擬板樁和土體之間相互作用的關(guān)系. 模型材料中各土層物理力學(xué)參數(shù)見表1，結(jié)構(gòu)力學(xué)參數(shù)見表2，計(jì)算獲得了相應(yīng)的土壓力、水平位移變化情況.

表2 結(jié)構(gòu)力學(xué)參數(shù)Tab.2 Parameters structural mechanics

3.2 結(jié)果分析與討論

3.2.1 土壓力分布 有限元計(jì)算結(jié)果如圖8所示，與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)及理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比可知，塑鋼板樁及木樁樁側(cè)實(shí)測(cè)土壓力點(diǎn)分布在有限元計(jì)算結(jié)果附近，且有限元計(jì)算結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)土壓力值較為吻合，變化趨勢(shì)相一致.

被動(dòng)側(cè)土壓力值因試驗(yàn)條件限制，并無現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)值，理論計(jì)算值與PLAXIS 數(shù)值計(jì)算結(jié)果對(duì)比如圖9 所示，被動(dòng)土壓力計(jì)算結(jié)果變化趨勢(shì)一致，但數(shù)值模擬結(jié)果小于單排板樁模式理論計(jì)算值.

3.2.2 水平位移值變化 塑鋼板樁聯(lián)合木樁工況中有限元計(jì)算的護(hù)岸結(jié)構(gòu)位移變化情況如表3 所示，通過計(jì)算結(jié)果發(fā)現(xiàn)施工完成時(shí)整體結(jié)構(gòu)的最大水平位移為67.74 mm，結(jié)果遠(yuǎn)小于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)結(jié)果，主要是因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)機(jī)械的施工過程對(duì)實(shí)測(cè)結(jié)果產(chǎn)生了影響. 圖10 為PLAXIS 有限元計(jì)算所得的水平位移云圖，整體呈上部大、下部小的形式變化. 而工后30 年整體結(jié)構(gòu)的最大水平位移為99.42 mm，能滿足工程要求.

在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果中，樁后水平位移隨時(shí)間而變化，變化趨勢(shì)如前文所表述，最終塑鋼板樁聯(lián)合木樁墻后水平位移為79.39 mm. 施工完成時(shí)的樁頂水平位移的有限元計(jì)算結(jié)果小于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)結(jié)果，這是由于現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)過程會(huì)遇到機(jī)械碾壓、擾動(dòng)等影響，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果偏大.

圖8 主動(dòng)側(cè)土壓力分布對(duì)比圖Fig.8 Comparison diagram of earth pressure distribution on active side

圖9 被動(dòng)側(cè)土壓力分布圖Fig.9 Earth pressure profile on passive side

表3 結(jié)構(gòu)位移有限元計(jì)算結(jié)果Tab.3 Structural displacement simulation results

3.3 適用性分析

3.3.1 穩(wěn)定性分析 在設(shè)計(jì)計(jì)算中，抗力分項(xiàng)系數(shù)用以反映抗力不定性并與結(jié)構(gòu)可靠度相關(guān)聯(lián)度. 如表4計(jì)算結(jié)果所示，設(shè)計(jì)通航水位取最低時(shí)，計(jì)算所得最小抗力分項(xiàng)系數(shù)為1.45，大于《板樁碼頭設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》（JTS 167-3—2009）所規(guī)定的抗力分項(xiàng)系數(shù)1.25，滿足結(jié)構(gòu)可靠度要求. 通過計(jì)算整體結(jié)構(gòu)內(nèi)力穩(wěn)定性可看出，塑鋼板樁聯(lián)合雙排木樁的抗滑動(dòng)力大于滑動(dòng)力，抗傾覆力矩大于傾覆力矩，由此可見塑鋼板樁聯(lián)合木樁護(hù)岸結(jié)構(gòu)滿足潭橋線航道護(hù)岸工程的強(qiáng)度要求.

圖10 水平位移云圖Fig.10 Horizontal displacement nephogram

3.3.2 航道清淤模擬 現(xiàn)有塑鋼板樁設(shè)計(jì)中，在常水位情況下，單向15.5 m時(shí)最小水深為1.4～1.7 m，基本處于Ⅴ級(jí)航道設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn). 采用有限元計(jì)算方法在現(xiàn)有設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，往下繼續(xù)開展兩次清淤模擬，航道等級(jí)進(jìn)一步提升. 有限元計(jì)算的結(jié)果如表5 所示，兩次清淤工后總位移呈線性增長，不滿足航道護(hù)岸設(shè)計(jì)要求. 由數(shù)值模擬結(jié)果可知，在常水位情況下，本依托工程所采用的塑鋼板樁聯(lián)合木樁結(jié)構(gòu)護(hù)岸形式，能夠滿足該地質(zhì)條件下的Ⅴ級(jí)航道標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)有更高等級(jí)要求或更復(fù)雜地質(zhì)條件時(shí)，可與其他樁進(jìn)行聯(lián)合.

3.3.3 結(jié)構(gòu)適用性 塑鋼板樁聯(lián)合木樁結(jié)構(gòu)護(hù)岸形式適用于淤泥質(zhì)黏土、粉質(zhì)黏土、黏質(zhì)粉土等土質(zhì). 經(jīng)檢測(cè)塑鋼板樁內(nèi)無有毒有害物質(zhì)，高強(qiáng)度塑鋼板樁聯(lián)合其他樁施工具有較好的生態(tài)性能，為航道護(hù)岸提供了一個(gè)良好的生態(tài)環(huán)境和自然景觀，且與常規(guī)護(hù)岸結(jié)構(gòu)相比，高強(qiáng)度塑鋼聯(lián)鎖組合板樁生態(tài)護(hù)岸社會(huì)效益大大優(yōu)于常規(guī)各類護(hù)岸，是一種經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著的航道護(hù)岸結(jié)構(gòu)形式.

4 結(jié)語

1）通過與單排垂直護(hù)岸板樁設(shè)計(jì)計(jì)算理論進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)值與理論計(jì)算土壓力值的差異，結(jié)果表明現(xiàn)場(chǎng)土體未達(dá)到極限狀態(tài). 研究顯示樁側(cè)土壓力分布與樁體發(fā)生的位移有關(guān)，基于塑鋼聯(lián)鎖組合板樁護(hù)岸的傳力機(jī)理，合理考慮板樁發(fā)生位移的樁側(cè)土壓力計(jì)算方法更為合理.

2）通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)與有限元計(jì)算結(jié)果對(duì)比分析，兩者較為吻合，趨勢(shì)基本一致，但由于現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械的施工擾動(dòng)以及模型參數(shù)的取值等因素，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果偏大.

3）通過有限元計(jì)算驗(yàn)證了高強(qiáng)度塑鋼聯(lián)鎖組合板樁護(hù)岸形式的合理性，將土體深層水平位移與實(shí)測(cè)值對(duì)比，并模擬了工后30年的最大橫向位移情況，說明實(shí)際工程中采用單排高強(qiáng)度塑鋼板樁聯(lián)合多排木樁的處理形式能夠滿足實(shí)際工程使用要求.

4）塑鋼板樁聯(lián)合木樁的護(hù)岸形式能夠適應(yīng)Ⅴ級(jí)航道標(biāo)準(zhǔn)對(duì)水位及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的要求，當(dāng)需更高等級(jí)航道要求時(shí)可與其他強(qiáng)度更高的樁聯(lián)合使用.