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        鰲江鎮(zhèn)城市堤防工程加固研究

        2023-01-17 10:24:28許方安
        水利科學(xué)與寒區(qū)工程 2022年12期
        關(guān)鍵詞:防浪堤頂拋石

        許方安

        (溫州市水利建設(shè)管理中心, 浙江 溫州 325000)

        1 工程概況

        蒼南縣鰲江鎮(zhèn)標(biāo)準(zhǔn)堤河道屬于浙江省鰲江河口潮流段,江面比較寬闊,河道寬度由上游龍港大橋處的250 m 向河口漸變?yōu)?100 m。根據(jù)鰲江流域防洪規(guī)劃,龍港城區(qū)段標(biāo)準(zhǔn)堤段鰲江主流的防洪標(biāo)準(zhǔn)為50 a一遇,規(guī)劃河寬為200 m以上。堤防擬加固工程上游起于龍港大橋公園,下游至下埠煤氣碼頭,加固從下游到上游依次為城南段、一期工程段、江灣段及進(jìn)港段,除進(jìn)港段上游段550 m為土石堤外,其余均為框架式標(biāo)準(zhǔn)堤,加固標(biāo)準(zhǔn)堤全長(zhǎng)7.411 km,現(xiàn)狀堤頂寬度為5.0 m左右,標(biāo)準(zhǔn)堤級(jí)別為3級(jí)。

        蒼南縣鰲江鎮(zhèn)標(biāo)準(zhǔn)堤為20世紀(jì)90年代后期、21世紀(jì)初建設(shè)完成,是保護(hù)鰲江南岸江南洋平原及龍港鎮(zhèn)人民生命、財(cái)產(chǎn)安全的生命線。通過查閱、借鑒國(guó)內(nèi)有關(guān)城市堤防加固工程典型案例[1-6],本文針對(duì)旺蒼縣鰲江標(biāo)準(zhǔn)堤存在問題及加固方案比選進(jìn)行分析,并對(duì)方案地方穩(wěn)定性進(jìn)行復(fù)核分析,以期為該實(shí)際工程提供一定參考。

        2 堤防現(xiàn)狀與存在問題

        標(biāo)準(zhǔn)堤在灘涂上興建,經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行,產(chǎn)生了嚴(yán)重的沉降。標(biāo)準(zhǔn)堤興建時(shí),高程基準(zhǔn)點(diǎn)引用有誤差,致使竣工圖高程有誤差。絕大部分堤頂(防浪墻)高程差值較大,不能滿足50 a一遇防潮標(biāo)準(zhǔn)要求。局部斷面的越浪量大于規(guī)范允許值0.05 m3/(s·m) ,不滿足規(guī)范要求。外坡整體抗滑安全系數(shù)均<規(guī)范規(guī)定允許值1.20,同時(shí)現(xiàn)狀斷面迎水坡地形受沖刷較嚴(yán)重,堤防外坡穩(wěn)定情況需進(jìn)一步復(fù)核。場(chǎng)區(qū)內(nèi)場(chǎng)地土除堤身填土外,以第四系軟土為主。堤身滲透系數(shù)較小,不存在滲漏問題。堤基土主要為軟弱土,第③層淤泥含砂、第④層淤泥,均高壓縮性,易變形,易沉降,抗剪強(qiáng)度低,排水固結(jié)慢,穩(wěn)定性差。且第③層淤泥含砂中粉砂含量普遍較高,透水性偏大,抗?jié)B穩(wěn)定性較差。因此,這兩層是堤基穩(wěn)定的主要驗(yàn)算層。

        碼頭附近由于長(zhǎng)期受波浪沖刷,消浪防沖設(shè)施有不同程度的損壞,特別是機(jī)磚碼頭附近,防浪墻根部明顯出露,且未見外部鎮(zhèn)壓拋石,存在嚴(yán)重的安全隱患,評(píng)定為“局部不合格”。碼頭局部存在路面開裂、不均勻沉降、路面與防浪墻之間脫開、路面與碼頭旱閘通行橋踏步之間脫開等現(xiàn)象。防浪墻局部存在開裂、內(nèi)外錯(cuò)開、上下錯(cuò)開、破損、伸縮縫密實(shí)、伸縮縫填料缺失、表面混凝土脫落、鋼筋銹蝕、頂部欄桿缺失或損壞嚴(yán)重等現(xiàn)象。根據(jù)《海塘工程安全評(píng)價(jià)技術(shù)大綱》安全類別評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),本工程評(píng)定為“三類標(biāo)準(zhǔn)堤”,需要盡快實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)堤除險(xiǎn)加固工程。

        3 加固方案比選

        3.1 方案一:外側(cè)增設(shè)樁基+承臺(tái)+小范圍拋石鎮(zhèn)壓

        (1)側(cè)向抗滑措施?,F(xiàn)狀框架式標(biāo)準(zhǔn)堤外側(cè)增設(shè)一排C30、Φ800 鉆孔灌注樁,單樁長(zhǎng)13.0~18.0 m,間距3.00~3.25 m;樁頂增設(shè)厚0.60 m 承臺(tái),用于增加水平抗滑力,承臺(tái)頂高程3.87 m(同原蓋梁頂高程);以解決標(biāo)準(zhǔn)堤框架拉梁斷裂而引起的整體外移問題。

        (2)堤頂及防浪墻加高措施。由于堤頂及防浪墻高程不滿足50 a一遇防潮標(biāo)準(zhǔn),需要加高堤頂及防浪墻。加固后防浪墻頂高程為6.70 m,堤頂高程為5.60 m。城南段防浪墻加高0.10~0.23 m,一期工程段防浪墻加高0.84~1.01 m,江灣段防浪墻加高1.06 m,進(jìn)港段防浪墻加高0.78~0.90 m。堤頂城南段堤頂由于加高的高度較小,因此直接增加C30 混凝土路面及鋪裝層,其中鋪裝層采用原鋪裝層鋪設(shè);一期工程段、江灣段及進(jìn)港段由于堤頂加高高度較高,為了不使原框架拉梁的頂部荷載增加,采用梁板結(jié)構(gòu),梁斷面尺寸為0.50 m×0.70 m,梁間距為3.0 m。內(nèi)側(cè)蓋梁頂部設(shè)立柱(拆除小擋墻),梁板擱置于立柱之上,并錨入外側(cè)防浪墻。一期工程段、江灣段由于防浪墻增加高度較高,且原防浪墻厚度僅為0.25 m,厚度偏小,為了提高結(jié)構(gòu)剛度,增加C30 鋼筋混凝土護(hù)面厚0.30 m。不同高程之間采用順坡連接。

        (3)拋石鎮(zhèn)壓。碼頭附近由于受波浪沖刷比較嚴(yán)重,現(xiàn)狀地面線比較陡,整體抗滑穩(wěn)定不能滿足規(guī)范要求,采用拋石鎮(zhèn)壓,鎮(zhèn)壓平臺(tái)頂高程為3.0 m,寬度為7.0~10.0 m 左右,拋石表層理砌厚度0.40 m;并設(shè)置粱格,大梁斷面尺寸為0.50 m×0.40 m,粱格尺寸為3.5 m×5.0 m;鎮(zhèn)壓平臺(tái)外側(cè)拋石坡度為1∶3.0,表層理砌厚度為0.40 m。

        3.2 方案二:外側(cè)承臺(tái)+大范圍拋石鎮(zhèn)壓

        (1)側(cè)向抗滑措施?,F(xiàn)狀框架式標(biāo)準(zhǔn)堤外側(cè)增設(shè)厚0.60 m 承臺(tái),用于增加水平抗滑力,承臺(tái)頂高程3.87 m,與原蓋梁頂高程平齊。

        (2)堤頂及防浪墻加高措施。同方案一。

        (3)拋石鎮(zhèn)壓。碼頭地段受波浪沖刷比較嚴(yán)重,整體抗滑穩(wěn)定不能滿足規(guī)范要求,采用拋石鎮(zhèn)壓,鎮(zhèn)壓平臺(tái)頂高程為3.87 m,寬度為17.0~25.0 m,拋石表層理砌厚度0.40 m;并設(shè)置粱格,大梁斷面尺寸為0.50 m×0.40 m,粱格尺寸為5.0 m×5.0 m;鎮(zhèn)壓平臺(tái)外側(cè)拋石坡度為1∶3,表層理砌厚度為0.40 m。

        3.3 方案比選分析

        本次對(duì)上述方案一、方案二進(jìn)行比選分析。兩方案優(yōu)缺點(diǎn)比較情況見表1。綜合上述比較,雖然方案一工程投資相對(duì)略大、工期較長(zhǎng),但能解決標(biāo)準(zhǔn)堤拉梁開裂、斷裂引起的整體外移問題,其結(jié)構(gòu)安全有保障,通過技術(shù)手段可較好解決樁基變形和不均勻沉降問題,結(jié)合后期日常維護(hù)管理成本經(jīng)濟(jì)測(cè)算,綜合效益較優(yōu),因此推薦采用方案一。

        表1 結(jié)構(gòu)斷面比較情況

        4 堤防穩(wěn)定性分析

        根據(jù)方案一,針對(duì)邊坡與承臺(tái)基底抗滑穩(wěn)定狀況進(jìn)行計(jì)算復(fù)核。

        4.1 邊坡穩(wěn)定性

        本此計(jì)算采用50 a一遇設(shè)計(jì)高潮位進(jìn)行,主要建筑物級(jí)別為3級(jí)。工程為加固工程,地基土基本已完成固結(jié),因此只選取運(yùn)行期工況計(jì)算各斷面整體穩(wěn)定,穩(wěn)定安全系數(shù)取≥1.2。工程為土石堤或框架結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)堤,外側(cè)拋石鎮(zhèn)壓,邊坡穩(wěn)定分析方法采用瑞典圓弧法,本次復(fù)核不進(jìn)行抗震穩(wěn)定性計(jì)算,采用有限元邊坡穩(wěn)定計(jì)算程序計(jì)算。標(biāo)準(zhǔn)堤整體穩(wěn)定計(jì)算成果見表2。上述斷面外側(cè)設(shè)置C30、Φ800 鉆孔灌注樁,并且拋石鎮(zhèn)壓后,邊坡整體穩(wěn)定安全系數(shù)滿足規(guī)范要求。

        4.2 承臺(tái)基底穩(wěn)定性

        (1)基底滑動(dòng)分析條件。 正常運(yùn)用條件:堤頂部考慮人群及防洪搶險(xiǎn)等活荷載,換算成厚度為0.5 m 的土層,外江為高潮位4.0 m。非常運(yùn)用條件:附加荷載同正常運(yùn)用條件,外江潮位退至承臺(tái)頂高程?;谆瑒?dòng)計(jì)算時(shí),混凝土底板與塊石拋填基礎(chǔ)摩擦系數(shù)取為0.35;混凝土底板與淤泥基礎(chǔ)摩擦系數(shù)取為0.20。Φ800 鉆孔灌注樁水平承載力特征值取為125 kN,Φ600 鉆孔灌注樁水平承載力特征值取為60 kN??箖A覆穩(wěn)定分析時(shí)計(jì)算條件同基底滑動(dòng)。

        (2)計(jì)算方法與結(jié)果。 根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50007—2011)中有關(guān)規(guī)定對(duì)河道護(hù)岸形式進(jìn)行計(jì)算,結(jié)果見表3。由表3計(jì)算結(jié)果可知,經(jīng)樁基處理后,承臺(tái)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定滿足規(guī)范要求。

        表2 標(biāo)準(zhǔn)堤各斷面整體穩(wěn)定計(jì)算成果

        表3 承臺(tái)結(jié)構(gòu)安全計(jì)算成果

        5 結(jié) 論

        本文針對(duì)鰲江鎮(zhèn)龍港城區(qū)段堤防工程存在的安全隱患問題,綜合比較方案一與方案二的優(yōu)缺點(diǎn),在選取方案一的基礎(chǔ)上,對(duì)其堤各斷面邊坡及承臺(tái)基底穩(wěn)定進(jìn)行復(fù)核,得出方案一標(biāo)準(zhǔn)堤各斷面整體穩(wěn)定和承臺(tái)基底抗滑抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

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