邱 超，方 昊，劉 聰

(南京市水利規(guī)劃設(shè)計(jì)院股份有限公司，江蘇 南京 210022)

1 工程概況

某河道為長(zhǎng)江二級(jí)支流，是區(qū)域主要行洪通道，承擔(dān)重要防洪功能，目前該河道堤防高度不夠、防洪安全無(wú)法保證、近年汛期頻頻出險(xiǎn)，也不滿(mǎn)足區(qū)域道路、河道規(guī)劃建設(shè)及游船游覽等規(guī)劃建設(shè)的需求，且濱水區(qū)域的水生態(tài)、水環(huán)境現(xiàn)狀有待提高，與其應(yīng)能承載的諸多重要功能不相適應(yīng)，需對(duì)該河道進(jìn)行綜合整治。河道總長(zhǎng)約2.55km，主要工程包括防洪達(dá)標(biāo)、水環(huán)境提升、景觀提升等。

該河道兩岸均為以路代堤，根據(jù)防洪要求及市政道路豎向設(shè)計(jì)，兩岸堤防需加高0.2～2m，河底浚深1～2m，坡高約7m，設(shè)計(jì)坡比1∶2.5～1∶3.0。因岸坡穩(wěn)定需要并根據(jù)計(jì)算，河道兩岸均需采取抗滑措施[2]。

其中部分段河道規(guī)劃有地鐵盾構(gòu)下穿，深度較淺，根據(jù)地鐵部門(mén)要求，如采用抗滑樁[3]，樁底需位于盾構(gòu)結(jié)構(gòu)頂以上3m位置處，加固樁長(zhǎng)較短，無(wú)法滿(mǎn)足岸坡穩(wěn)定要求；如采用水泥土攪拌樁復(fù)合地基[4]，則樁基需穿透盾構(gòu)區(qū)間，且樁底達(dá)到盾構(gòu)結(jié)構(gòu)底以下3m，加固深度較深、投資較高。

2 加固方案

經(jīng)過(guò)分析研究，最終設(shè)計(jì)采用d600素混凝土鉆孔灌注樁(無(wú)鋼筋)復(fù)合地基對(duì)岸坡進(jìn)行加固[5]。本文通過(guò)將加固后的岸坡視作剛體分別采用靜摩擦力及理正擋土墻模塊驗(yàn)算抗滑穩(wěn)定[6]。

2.1 設(shè)計(jì)斷面穩(wěn)定計(jì)算分析

本文選取地鐵盾構(gòu)下穿河道位置處斷面進(jìn)行研究，該斷面處地層分布如圖1所示。

圖1 設(shè)計(jì)斷面土層分布情況

根據(jù)野外勘探鑒別、原位測(cè)試，結(jié)合室內(nèi)土工試驗(yàn)資料分析，場(chǎng)地巖土層分布自上而下詳細(xì)描述如下。

①-1雜填土：灰色～灰褐色，松散。由粉質(zhì)黏土混碎磚、石子填積，粗顆粒含量約為20%～30%，密實(shí)度較差，填齡大于10a。道路范圍表層為15～25cm厚瀝青混凝土。層厚0.4～5.8m。

①-a淤泥、淤泥質(zhì)填土：灰色～灰黑色，流塑，含腐植物，有腐臭味，分布于暗塘、水塘及河(溝)范圍內(nèi)。層厚0.2～2.2m。

①-2素填土：灰黃～灰色，軟～可塑，由粉質(zhì)黏土、黏土混少量碎石塊填積。層頂埋深0.2～5.8m，層厚0.4～5.6m。

②-1粉質(zhì)黏土：灰黃色，軟～可塑。切面有光澤，韌性、干強(qiáng)度中等。層頂埋深0.2～6.0m，層厚0.3～2.9m。

②-2淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、粉質(zhì)黏土：灰色，軟～流塑，夾薄層粉砂，局部夾少量卵礫石，層底局部夾少量風(fēng)化巖屑，含少量腐植物。切面稍有光澤，韌性、干強(qiáng)度中等偏低。層頂埋深0.3～7.2m，層厚0.4～14.2m。

②-3粉質(zhì)黏土：灰色，可～軟塑。夾薄層及層狀粉土、粉砂。切面稍有光澤，韌性、干強(qiáng)度中等。層頂埋深4.3～18.5m，最大揭露厚度15.4m。

③-a粉質(zhì)黏土：青灰～黃褐色，可塑。切面稍有光澤，韌性、干強(qiáng)度中等。層頂埋深8.0～19.5m，層厚1.0～6.3m。

③粉質(zhì)黏土：黃褐～褐黃色，硬～可塑。夾鐵錳氧化物。切面稍有光澤，韌性、干強(qiáng)度中等偏高。層頂埋深4.9～21.3m，最大揭露層厚6.5m。

③-e含卵礫石粉質(zhì)黏土：灰色，軟塑，卵礫石含量不均勻，一般在10%～25%不等，粒徑1～4cm，個(gè)別在6cm以上，成份以石英巖為主，呈亞圓狀。層頂埋深5.3～24.7m，最大揭露厚度3.5m。

⑤-1強(qiáng)風(fēng)化細(xì)砂巖、泥巖、粉砂質(zhì)泥巖：紫紅～棕褐色，風(fēng)化強(qiáng)烈，巖石結(jié)構(gòu)已遭破壞，巖芯用手可掰碎，碎后呈砂土狀，底部夾少量中風(fēng)化巖碎塊，遇水易軟化，基本質(zhì)量等級(jí)分類(lèi)為Ⅴ級(jí)。層頂埋深3.0～27.2m，最大揭露厚度3.1m。

⑤-2中風(fēng)化泥巖、粉砂質(zhì)泥巖：灰紫～紫紅色，以極軟巖為主，微張開(kāi)及張開(kāi)裂隙較為發(fā)育，充填泥化物和少量鈣膜，巖體破碎～較破碎，基本質(zhì)量等級(jí)分類(lèi)為Ⅴ級(jí)。層頂埋深3.9～26.4m，最大揭露厚度10.4m。

⑤-2a中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖、細(xì)砂巖：紫紅～灰紫色，以較軟巖為主，局部夾較硬巖，泥、鈣質(zhì)膠結(jié)，微張開(kāi)及張開(kāi)裂隙少量發(fā)育，充填泥化物和少量鈣膜，巖體較破碎～較完整，基本質(zhì)量等級(jí)分類(lèi)為IV級(jí)。層頂埋深5.5～22.5m，最大揭露厚度9.5m。

⑤-2b中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖：灰紫～紫紅色，以軟巖為主，微張開(kāi)及張開(kāi)裂隙較為發(fā)育，充填泥化物和少量鈣膜，巖體較破碎～較完整，基本質(zhì)量等級(jí)分類(lèi)為Ⅴ級(jí)。層頂埋深4.1～21.7m，最大揭露厚度9.6m。

設(shè)計(jì)斷面處河道岸頂高程為10.60m，河底高程3.0m，設(shè)計(jì)邊坡坡比1∶3.0，岸頂為18m寬市政支路。經(jīng)岸坡穩(wěn)定計(jì)算軟件計(jì)算，該斷面處設(shè)計(jì)斷面岸坡穩(wěn)定系數(shù)各工況下均不滿(mǎn)足規(guī)范要求[7]，計(jì)算數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1 設(shè)計(jì)斷面抗滑安全系數(shù)計(jì)算成果表

2.2 樁位布置

岸坡采用d600素混凝土鉆孔灌注樁加固土體，橫向范圍為迎水坡坡頂外5m至迎水坡坡腳外3m，樁底按標(biāo)高-2.5m控制，距規(guī)劃地鐵盾構(gòu)結(jié)構(gòu)頂約3m，縱橫間距1.5m，梅花型布置。岸坡加固設(shè)計(jì)如圖2所示。

圖2 岸坡加固設(shè)計(jì)

3 加固后岸坡穩(wěn)定復(fù)核

考慮土體加固后，滑動(dòng)面可能出現(xiàn)沿基底的折線(xiàn)型滑弧[8]，常規(guī)的岸坡計(jì)算軟件已無(wú)法模擬，現(xiàn)將加固后的岸坡土體視為剛體，抗滑依靠基底摩擦力的理論進(jìn)行驗(yàn)算。

3.1 方法一：岸坡穩(wěn)定計(jì)算軟件讀取下滑力

采用岸坡穩(wěn)定計(jì)算軟件，根據(jù)復(fù)合地基土體參數(shù)指標(biāo)[9]計(jì)算土體加固后的整體岸坡穩(wěn)定。計(jì)算理論模型如圖3所示。

圖3 計(jì)算理論模型

根據(jù)岸坡穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果，分析加固剛體后方土條受力，讀取計(jì)算剛體后方下滑力。

素混凝土樁基本位于②-2淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層，液性指數(shù)較大，流動(dòng)性強(qiáng)；考慮實(shí)際施工過(guò)程中各樁端高程存在偏差，于抗滑有力。綜合上述2個(gè)方面，基底摩擦系數(shù)取0.30。加固后抗滑安全系數(shù)計(jì)算成果見(jiàn)表2。

表2 加固后抗滑安全系數(shù)計(jì)算成果表

3.2 方法二：擋土墻計(jì)算軟件計(jì)算整體抗滑

將加固后的整體岸坡土體視為重力式擋土墻，采用擋土墻計(jì)算軟件中重力式擋土墻模塊計(jì)算加固剛體的抗滑穩(wěn)定。

3.2.1降落期抗滑計(jì)算

基底摩擦系數(shù)=0.300

滑移力=596.288(kN)

抗滑力=1302.953(kN)

滑移驗(yàn)算滿(mǎn)足：Kc=2.185>1.250

3.2.2正常運(yùn)行期抗滑計(jì)算

基底摩擦系數(shù)=0.300

滑移力=848.938(kN)

抗滑力=1284.219(kN)

滑移驗(yàn)算滿(mǎn)足：Kc=1.513>1.250

3.2.3施工期抗滑計(jì)算

基底摩擦系數(shù)=0.300

滑移力=870.097(kN)

抗滑力=1376.795(kN)

滑移驗(yàn)算滿(mǎn)足：Kc=1.582>1.150

3.2.4地震期抗滑計(jì)算

安全系數(shù)最不利為：(地震情況)

抗滑力=1339.975(kN)

滑移力=1005.199(kN)

滑移驗(yàn)算滿(mǎn)足：Kc=1.333>1.050

3.3 計(jì)算結(jié)果分析

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，d600素混凝土樁加固下通過(guò)兩種計(jì)算方法進(jìn)行復(fù)核，在各工況下岸坡穩(wěn)定均滿(mǎn)足規(guī)范要求。見(jiàn)表3。

表3 計(jì)算結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

4 結(jié)語(yǔ)

河道岸坡加固方案已有成熟的經(jīng)驗(yàn)方案，但在有規(guī)劃地鐵盾構(gòu)下穿河道情況下岸坡抗滑處理變得復(fù)雜，在既要滿(mǎn)足施工難度小、投資經(jīng)濟(jì)，又要滿(mǎn)足不影響地鐵盾構(gòu)施工的條件下，本文結(jié)合工程實(shí)際提出了素混凝土樁對(duì)河道岸坡進(jìn)行加固的方案。采用復(fù)合地基土體參數(shù)指標(biāo)法，將加固后的岸坡土體視為剛體，抗滑依靠基底摩擦力的理論進(jìn)行驗(yàn)算，分別利用岸坡穩(wěn)定計(jì)算軟件讀取下滑力及擋土墻計(jì)算軟件計(jì)算整體抗滑兩種方法進(jìn)行計(jì)算。經(jīng)分析，岸坡穩(wěn)定系數(shù)可滿(mǎn)足規(guī)范要求，加固效果較好，有效節(jié)省了工程投資，同時(shí)不會(huì)對(duì)后期地鐵盾構(gòu)施工造成影響，可為其他類(lèi)似情況下岸坡加固提供方案參考。