呂義港 嘉興市交通工程質(zhì)量安全管理服務(wù)中心

牛蕓 劉琲 嘉興市世紀(jì)交通設(shè)計(jì)有限公司

1.工程概況

本項(xiàng)目位于杭嘉湖平原，現(xiàn)有護(hù)岸局部段落破損、滑塌等缺陷較少，但由于航道等級提升，部分護(hù)岸由于樁基入土深度較淺，結(jié)構(gòu)安全存在隱患，威脅到航道兩側(cè)岸坡穩(wěn)定，對此護(hù)岸墻前選用U型鋼板樁進(jìn)行加固處理。

2.地質(zhì)情況

本項(xiàng)目自然地面高程在1.92～4.93m之間（1985國家高程，下同）。沿線地表為第四紀(jì)地層覆蓋，工程地質(zhì)情況見表1。對航道穩(wěn)定影響較大的是第②2層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，該層屬高含水量、高壓縮性，高靈敏度的軟土，對岸坡的抗滑、抗沖、抗震穩(wěn)定均存在不利影響，易發(fā)生滑移、坍塌等工程地質(zhì)問題，需采取有效的護(hù)岸護(hù)坡或加固措施。

表1 工程地質(zhì)情況

3.加固護(hù)岸結(jié)構(gòu)型式

3.1 U型鋼板樁特點(diǎn)

U型鋼板樁在工程中應(yīng)用較為廣泛，其特點(diǎn)是以最少的用鋼量提供最佳的強(qiáng)度和耐久性。具有承載力高、止水性能優(yōu)越、耐久性強(qiáng)、無需圍堰、施工效率高、質(zhì)量可控、對環(huán)境破壞小、占地少等獨(dú)特優(yōu)勢。U型鋼板樁護(hù)岸和傳統(tǒng)的重力式護(hù)岸相比，其結(jié)構(gòu)簡單、施工方便、材料用量少、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)。

3.2 施工工藝特點(diǎn)

航道原護(hù)岸墻前疏浚較多，在原護(hù)岸前沿采用U型鋼板樁的加固結(jié)構(gòu)，后用整體鋼模板澆筑C30混凝土作為帽梁。樁基加固護(hù)岸采用水上施工，其中樁基施工時(shí)應(yīng)注意對老護(hù)岸及墻后建筑物的影響。具體施工工藝如下：

清除墻前塊石大致整平工作面→搭建整體鋼模→靜壓鋼板樁→澆筑帽梁→回填土方→施工后方綠化及恢復(fù)原狀。

3.3 結(jié)構(gòu)計(jì)算

本工程建筑物安全等級取二級，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限50年。結(jié)構(gòu)計(jì)算采用豐海軟件板樁碼頭計(jì)算系統(tǒng)進(jìn)行樁基內(nèi)力、樁頂水平位移以及踢腳穩(wěn)定性計(jì)算。其中樁的“踢腳”穩(wěn)定驗(yàn)算采用《碼頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTS167-2018）中公式，樁的內(nèi)力采用彈性線法進(jìn)行計(jì)算，水平地基反力按m法確定。其中樁的“踢腳”穩(wěn)定可按下式進(jìn)行驗(yàn)算：

式中，γ0為結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，γE、γPW分別為自重及回填料產(chǎn)生的土壓力、剩余水壓力分項(xiàng)系數(shù)，Ψ為作用組合系數(shù)，持久組合取0.7，短暫組合取1.0，γQ1、γQ2...為非主導(dǎo)可變作用分項(xiàng)系數(shù)，γR為抗力分項(xiàng)系數(shù)，可取1.25；MP、MEW、MEq分別為自重及回填料產(chǎn)生的土壓力標(biāo)準(zhǔn)值、剩余水壓力標(biāo)準(zhǔn)值、可變作用總主動(dòng)土壓力的標(biāo)準(zhǔn)值對拉桿錨碇點(diǎn)的“踢腳”力矩（KN.m），MQ1、MQ2...為非主導(dǎo)可變作用標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的“踢腳”力矩（KN.m）。

板樁墻入土段的內(nèi)力和計(jì)算水底處的位移按照《碼頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTS167-2018）中規(guī)定，視為無錨板樁墻，采用豎向彈性地基梁法計(jì)算。水平地基抗力系數(shù)可按m法確定：

式中K為水平地基抗力系數(shù)（kN/m3）；m為水平地基抗力系數(shù)隨深度增大的比例系數(shù)（kN/m4）；Z為計(jì)算點(diǎn)距計(jì)算水底的深度（m）。

3.4 參數(shù)選取

人群荷載取3.5kpa，每層房屋荷載取15kpa，后方荷載按原地形考慮。地震基本烈度值為7度區(qū)。墻前設(shè)計(jì)最高通航水位1.96m，設(shè)計(jì)最低通航水位0.46m。墻前后水位差，設(shè)計(jì)最低通航水位取0.40m，設(shè)計(jì)最高通航水位取0.10m。墻前最不利泥面高程為-1.84m，墻后泥面按原地形考慮。

3.5 計(jì)算結(jié)果

對U型鋼板樁的樁基內(nèi)力、樁頂水平位移以及踢腳穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算，取最低設(shè)計(jì)通航水位為最不利工況，各項(xiàng)計(jì)算內(nèi)容驗(yàn)算結(jié)果均滿足規(guī)范要求，具體詳見表2。

表2 計(jì)算結(jié)果

4.變形觀測方案與實(shí)施

4.1 觀測內(nèi)容和方法

板樁的破壞多數(shù)是由于變形過度所致，需要對護(hù)岸進(jìn)行施工期變形觀測。針對U型鋼板樁護(hù)岸工程變形觀測主要包括豎向位移和水平位移觀測，觀測時(shí)間從帽梁施工完畢后開始并作為起始觀測時(shí)間，觀測節(jié)點(diǎn)分別為后方回填土回填至設(shè)計(jì)標(biāo)高、航道疏浚至設(shè)計(jì)底高程、航道兩側(cè)綠化施工完畢。觀測時(shí)間原則上在施工期間每天連續(xù)觀測，施工完畢后則每7天觀測一次。

變形觀測點(diǎn)的觀測精度選擇三級標(biāo)準(zhǔn)作為沉降和位移觀測工作的精度指標(biāo)，位移中誤差為+6mm，高程中誤差為+2.0mm。測量主要儀器設(shè)備為DSZ2水準(zhǔn)儀、全站儀、GPS設(shè)備，同時(shí)配合水準(zhǔn)尺進(jìn)行作業(yè)。

4.2 觀測布置方案

沉降位移觀測點(diǎn)布設(shè)在護(hù)岸帽梁頂面，距離前沿線10cm處，沿航道方向每隔100m布置一處觀測點(diǎn)，共布置15個(gè)觀測點(diǎn)，觀測點(diǎn)采用鋼釘打入方式設(shè)置，待帽梁混凝土初凝時(shí)放置，在觀測初始對觀測點(diǎn)進(jìn)行坐標(biāo)采樣。觀測點(diǎn)布置如圖1所示。

圖1 觀測點(diǎn)布置情況

4.3 觀測結(jié)果分析

按照觀測的時(shí)間安排，共計(jì)監(jiān)測10個(gè)周期，對于觀測點(diǎn)的沉降位移進(jìn)行記錄匯總，每個(gè)點(diǎn)按照起止時(shí)間對累計(jì)水平位移和沉降位移進(jìn)行匯總分析，累計(jì)水平位移集中在2.0mm～13.2mm之間，累計(jì)沉降位移集中在0.8mm～3.6mm之間。具體結(jié)果見表3。

表3 觀測結(jié)果

對D7、D8點(diǎn)、D9點(diǎn)，因其緊鄰房屋建筑，后方無較多的地面多余荷載，總體累計(jì)水平位移和沉降位移均較小。D1-D6、D10-D15點(diǎn)，其后在施工完畢后，因?qū)嵤┝撕降纼蓚?cè)綠化工程的施工，增加了荷載，造成總體累計(jì)水平位移和沉降位移較其他點(diǎn)稍大。但是，因本工程主要是對原有護(hù)岸的加固，后方基本趨于穩(wěn)定，故總體累計(jì)水平位移和沉降位移均不是很大。

5.結(jié)論

本文針對U型鋼板樁在內(nèi)河航道工程護(hù)岸的應(yīng)用進(jìn)行了研究，采用U型鋼板樁加混凝土帽梁的型式，計(jì)算分析了在最低通航水位情況下U型鋼板樁護(hù)岸頂面水平位移。對于完工后的U型鋼板樁護(hù)岸工程進(jìn)行水平位移和沉降位移觀測，對比結(jié)構(gòu)計(jì)算和實(shí)際觀測值，說明了U型鋼板樁在內(nèi)河航道護(hù)岸工程的適用性。