周成利

(清遠市水利水電勘測設計院有限公司，廣東 清遠 511500)

1 工程概況

瀾水河位于清遠市清城區(qū)東城街道辦轄區(qū)，瀾水河流域大部分為山前平原，有少量山丘，下游地區(qū)為城市建成區(qū)。根據(jù)清遠市城區(qū)的相關規(guī)劃，計劃對瀾水河下游河道進行整治，并對整治河道兩側區(qū)域進行房地產(chǎn)開發(fā)，整治河段從大學路與金碧路交接位置開始，于錦繡路結束。工程主要任務是結合城市規(guī)劃對瀾水河錦繡路至金碧路段進行岸線整治，并對河道兩岸進行防護支護，在滿足行洪安全的同時，兼顧城市規(guī)劃，滿足房地產(chǎn)開發(fā)和水景觀的要求。

瀾水河錦繡路至金碧路段流經(jīng)城市建成區(qū)，其中錦繡路至海逸路段兩端均為過路箱涵，中間260 m河段兩岸現(xiàn)狀均為土質岸坡，左岸為房地產(chǎn)開發(fā)項目，右岸為城中村，房屋較為密集、施工作業(yè)面較小。根據(jù)地質勘察鉆孔資料，本河段地質條件較差，河道兩岸岸坡多為人工填土，且地下水埋深較淺，河道底部淤泥質粉質粘土層較厚，不適宜作基礎持力層。因此，需根據(jù)現(xiàn)場實際地質條件和施工條件，結合不同護岸型式的結構特點，分析確定適合本河段的護岸型式。

2 護岸設計型式比選

根據(jù)清遠市防洪排澇相關規(guī)劃，此段河道20 a一遇設計排澇水位為11.79 m，設計河面寬40 m，現(xiàn)狀河道岸頂高程為12.7 m，滿足規(guī)劃要求，但局部河道寬度不足40 m，需對局部河道進行開挖拓寬，并采用下部直立式護岸才能滿足規(guī)劃要求。受下游北江水位頂托，本河段常水位為10.0 m，因此本河段規(guī)劃景觀水位也為10.0 m。根據(jù)水文分析計算，本段河道設計河床底高程為7.6 m～7.8 m，考慮河道兩岸居民通行和休閑需求，本段河道護岸需設計親水平臺，親水平臺高程為11.1 m～11.3 m，親水平臺至設計河底高度為3.5 m，即河床面以上護岸高度為3.5 m。

根據(jù)以往工程經(jīng)驗，常用的直立式護岸有重力式擋墻、衡重式擋墻、懸臂式擋墻、扶壁式擋墻等型式。由于護岸高度不高，常采用重力式擋墻作為護岸型式，故設計中將重力式擋墻和PC壁體樁進行方案比選。PC壁體樁是一種新型混合配筋預應力混凝土空心樁，近年來，作為新型護岸型式在河道整治工程中得以大力推廣，具有水平承載力高、止水效果佳、施工便捷等優(yōu)點。根據(jù)現(xiàn)場實際地形，重力式擋墻和PC壁體樁兩種護岸型式設計斷面見圖1和圖2。

圖1 重力式擋墻護岸設計斷面

圖2 PC壁體樁護岸設計斷面

根據(jù)兩種護岸設計斷面，從工程投資、施工難度、適用條件等方面分析其優(yōu)缺點，見表1。

表1 兩種護岸型式對比表

由于河道兩岸現(xiàn)狀為房地產(chǎn)開發(fā)項目和城中村，為避免對兩岸的建筑物造成不利影響，客觀條件不允許展開較大的開挖面，因此，若采用傳統(tǒng)的重力式擋墻方案，需將護岸治導線往河道范圍退讓，這樣既縮小了河道行洪斷面又需要對護岸基礎進行處理，不僅不符合相關規(guī)劃要求，又增加了基礎處理及臨時圍堰投資，造成總造價與PC壁體樁方案較為接近，而采用PC壁體樁方案則避免了上述問題。綜合考慮工程投資、施工難度、適用條件等方面，本河段采用PC壁體樁護岸型式。

3 PC壁體樁選型及布置

河床面以上護岸高度為3.5 m，護岸背后回填開挖料，以粉質粘土為主，根據(jù)地勘鉆孔資料，從河床面往下的地質結構為3 m厚的淤泥質粉質粘土層，3.5 m厚的粉質粘土層，再往下為分布廣泛的中砂層，局部分布砂卵石層，承載力較高，可作為樁基礎持力層。根據(jù)平衡原理，計算PC壁體樁嵌入深度不小于6.3 m，綜合考慮嵌入深度和樁基礎持力層深度，選用樁長12 m的PC壁體樁。

根據(jù)《水工建筑物荷載設計規(guī)范》(SL 744-2016)，選取最不利工況，即墻后高水位墻前水位驟降時，分析計算樁體變形內(nèi)力，復核驗算整體穩(wěn)定、抗傾覆穩(wěn)定等。經(jīng)采用同濟啟明星深基坑支擋結構設計軟件計算，樁身最大彎矩值為196.4 kN·m，最大剪力值為95.6 kN。整體穩(wěn)定安全系數(shù)K1=2.93，抗傾覆安全系數(shù)K2=1.25，均滿足規(guī)范要求。對照相關廠家提供的各型號壁體樁力學性能表，選取邊長為400 mm內(nèi)徑為240 mm的Ⅱ型PC壁體樁，其抗彎設計值為202 kN·m，抗剪設計值為199 kN，該型號PC壁體樁滿足工程設計要求。

由于本河段位于城市建成區(qū)，為保證與兩岸景觀協(xié)調美觀，本河段PC壁體樁宜采用直線與圓弧組合式布置，樁間距為0.4 m。

4 PC壁體樁施工方案

4.1 施工方法選取

PC壁體樁沉樁方法主要有錘擊法、靜壓法、振動法以及植樁法等，各種沉樁方法及適用巖土層情況見表2。

表2 壁體樁施工方法及適用巖土層

根據(jù)地勘鉆孔資料，從河床面往下的地質結構為3 m厚的淤泥質粉質粘土層，3.5 m厚的粉質粘土層，再往下為分布廣泛的中砂層，局部分布砂卵石層。理論上上述4種施工方法均可滿足施工要求，但考慮施工河段位于城市建成區(qū)，對環(huán)保要求比較高，因此采用噪音較小的靜壓法施工方案。

4.2 施工工藝

(1)護壁樁定位。根據(jù)圖紙放出護岸軸線和壁體樁樁位，并在軸線主要節(jié)點埋設控制樁，以便在沉樁過程中對護岸軸線和壁體樁樁位進行校對。為控制送樁標高，應在壓樁區(qū)設置1～3個水準控制點，考慮沉樁過程中樁體產(chǎn)生的擠土效應，水準控制點盡量設置在比較穩(wěn)定的位置。做好軸線控制樁后，根據(jù)實際沉樁線路圖計算出坐標值，用全站儀將每根壁體樁的樁位確定出，并用40 cm長的鋼筋或竹竿固定樁位中心，以方便插樁和對中。

(2)壁體樁吊運和沉樁。本工程選用樁長12 m的PC壁體樁，吊運采用兩頭勾吊法，豎起時采用單點法，待壁體樁放入樁機就位后，通過樁機導架的旋轉、滑動及停留進行調整，確保位置和垂直度符合要求后利用樁錘的自重將樁體壓入土中。剛開始壓樁時，速度不宜過快，應根據(jù)地質情況選擇壓樁速度，一般以1.0 m/min速度為宜。壓樁過程中也需借助經(jīng)緯儀對樁體的垂直度進行實時監(jiān)測，避免樁體出現(xiàn)傾斜的現(xiàn)象發(fā)生。當沉樁過程中遇到較厚的卵石層或其他障礙物時，可采用長螺旋樁機引孔，然后在孔內(nèi)插樁后沉樁。

(3)壁體樁與冠梁連接工藝。為有效限制壁體樁樁頂?shù)乃轿灰?，并保證各樁能整體承受荷載、協(xié)同工作，需在樁頂設置承擔豎向剪力和水平力的冠梁。壁體樁必須伸入冠梁15 cm～20 cm，同時沿內(nèi)孔周邊布置錨筋，錨筋伸入冠梁內(nèi)，與冠梁剛接，下端部與托板焊接。同時在冠梁鋼筋綁扎前，將壁體樁頂部中間空心部分灌入混凝土，填芯高度約為壁體樁邊長的兩倍，混凝土強度不低于C30。

5 結語

本段PC壁體樁護岸已完工近一年時間，經(jīng)現(xiàn)場巡河監(jiān)測未發(fā)生明顯水平位移和不均勻沉降等現(xiàn)象，冠梁也未出現(xiàn)明顯裂縫，整體外觀質量保持較好。PC壁體樁是一種經(jīng)過多年大量實踐使用的成樁方式，在條件適合、設計滿足時，是具備推廣和應用的成熟技術。其在城鎮(zhèn)型河道治理的成功應用，既兼顧了河道整治的美觀性和高效性，又滿足了河道護岸工程的安全穩(wěn)定和質量保證，可以為城鎮(zhèn)型河道治理工程提供參考。但其在理論和工程實踐上，還需要我們不斷的積累、改進和完善。