摘要：防洪工程涉及面廣, 與人民的生命財(cái)產(chǎn)安全息息相關(guān), 是重要的基礎(chǔ)設(shè)施, 應(yīng)基于工程布置區(qū)的周邊環(huán)境及經(jīng)濟(jì)條件, 采用不同的設(shè)計(jì)方案。本文介紹某河道城區(qū)段防洪工程設(shè)計(jì)內(nèi)容, 可為相關(guān)河道防洪治理設(shè)計(jì)提供參考。
關(guān)鍵詞：防洪墻; 加固; 灌注樁;
1 引言
某河道橫穿縣城, 河道全長(zhǎng)23km, 本次治理總長(zhǎng)約7.8km, 本河道防洪標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇, 設(shè)計(jì)防洪水位為11.27~12.03m, 堤防級(jí)別為3級(jí), 上下游均已建防洪墻, 因征地拆遷等原因, 現(xiàn)遺留路橋上游43m未實(shí)施。本段現(xiàn)場(chǎng)建筑垃圾堆集, 雜草叢生, 且岸坡坡度較陡, 岸坡高度約4m, 居民房屋密集, 距坡頂約4.5m有5層樓的民房, 隨時(shí)都有塌坡的危險(xiǎn), 嚴(yán)重威脅防洪安全及城區(qū)環(huán)境, 為保障縣城人民的生命財(cái)產(chǎn)安全, 改善市民的生活環(huán)境, 本段治理是地區(qū)防洪保安的迫切需要。
2 防洪墻工程設(shè)計(jì)
2.1 工程地質(zhì)條件
擬建防洪墻工程區(qū)地震動(dòng)峰值加速度為0.05g, 對(duì)應(yīng)的工程區(qū)地震基本烈度為Ⅵ度。工程區(qū)地下水類型主要為孔隙潛水及孔隙承壓水;孔隙潛水主要分布于上部粉質(zhì)壤土中, 孔隙承壓水主要賦存于下部的砂礫石夾碎石中。測(cè)得場(chǎng)地地下水埋深2.9~3.2m, 相應(yīng)地下水位高程為8.16~8.45m;地下水位隨河水位變化而變化。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)試及室內(nèi)土工試驗(yàn)成果, 場(chǎng)地地層可分為7層, 各土層特征敘述如下:
雜填土:以建筑垃圾為主, 主要成分以碎石、塊石夾壤土為主, 局部含混凝土塊, 其中上部2.9m為灰?guī)r堆筑。土層厚3.3~3.6m, 層底高程7.76~8.14m。
(1) 層重粉質(zhì)壤土 (Q4al) :呈褐黃夾灰色, 濕, 軟可塑~可塑。屬于中等偏高壓縮性土。土層厚0.9~1.3m, 層底高程6.84~7.21m。
(2) 層重粉質(zhì)壤土 (Q4al) :呈褐黃、灰黃、灰色, 很濕, 流塑~軟塑, 局部可塑;局部夾輕粉質(zhì)壤土, 底部夾淤泥質(zhì)重粉質(zhì)壤土。屬高壓縮性土。層厚3.4~5.1m, 層底高程2.44~3.61m。
(3) 層淤泥質(zhì)重粉質(zhì)壤土夾礫石 (Q4al) :灰色, 飽和, 軟塑/稍密, 礫石直徑1~15mm, 含量10%~30%。屬高壓縮性土。層厚0.5~2.2m, 層底高程1.41~2.86m。
(4) 層砂礫石夾碎石 (Q4al) :夾壤土, 雜色, 飽和, 中密~密實(shí), 礫石、碎石含量50%以上, 礫石直徑2mm左右, 碎石直徑4cm以上。屬低壓縮性土。該層未完全揭穿, 已揭露最大層厚6.8m, 最深層底高程-4.36m。
(5) 1層全風(fēng)化花崗巖 (K) :白、灰白色, 硬塑, 呈砂質(zhì)粘性土狀。層厚2.5~3.4m, 層底高程-7.25~-6.44m。
(5) 2層強(qiáng)~弱風(fēng)化花崗巖 (K) :灰白色, 夾黑色斑點(diǎn), 呈短柱狀或柱狀。該層未完全揭穿, 已揭露最大層厚3.1m, 最深層底高程-10.35m。
2.2 方案選擇
根據(jù)地形及現(xiàn)場(chǎng)勘查的情況, 對(duì)擬建堤防加固提出了以下三種方案。
(1) 土堤方案:即迎水側(cè)按1∶3邊坡進(jìn)行削坡, 按設(shè)計(jì)標(biāo)斷面在背水側(cè)加培, 堤頂高程為設(shè)計(jì)洪水位, 迎水側(cè)設(shè)1.0m高防洪墻, 見圖1。該方案相對(duì)來講, 工程直接投資較小, 施工方便, 但占地和拆遷工程量和投資較大, 總體投資較大。
(2) 仰斜式擋墻+防洪墻方案:即在堤防迎水側(cè)按1∶1開挖 (寬度需滿足施工和結(jié)構(gòu)要求) , 澆筑C20砼仰斜式擋墻, 擋墻頂設(shè)1.0m高防洪墻, 墻頂高程滿足堤防超高要求, 堤頂不低于設(shè)計(jì)洪水位即11.27m;背水側(cè)與地面順接。同時(shí), 為滿足穩(wěn)定要求, 擋墻埋深不小于1.0m, 見圖2。該方案相對(duì)來講, 工程直接投資較大, 且堤后有5層民房, 需考慮支護(hù), 施工難度一般, 拆遷工程量和投資, 總體較大。
(3) 支護(hù)樁防洪墻方案:即在在靠近房屋邊緣4m外設(shè)置一排鋼筋砼鉆孔灌注樁;在灌注樁之間設(shè)置一排高壓旋噴樁進(jìn)行防滲;灌注樁迎水側(cè)采用鋼筋砼罩面, 以減輕水流沖刷、減少水土流失和增加護(hù)岸的整潔美觀。在上述灌注樁及罩面前設(shè)親水平臺(tái)。親水平臺(tái)與道路采用臺(tái)階連接, 與現(xiàn)有防洪墻前平臺(tái)平順銜接。該方案相對(duì)來講, 工程直接投資稍大, 施工難度較高, 但占地工程量和投資小, 且能少占用河道, 景觀性較好, 總體投資稍大。
三個(gè)方案工程量與投資比較詳見表1。
綜合上述比較, 進(jìn)一步從工程實(shí)施以及管理、拆遷以及占地、工程量及投資、景環(huán)境觀及上下游銜接等方面綜合考慮, 運(yùn)漕鎮(zhèn)鎮(zhèn)區(qū)段、雍鎮(zhèn)段鎮(zhèn)區(qū)段本次加固擬采用方案三, 即支護(hù)樁防洪墻方案。
2.3 灌注支護(hù)樁防洪墻方案布置及設(shè)計(jì)
防洪墻設(shè)置二排鋼筋砼鉆孔灌注樁, 在靠近房屋側(cè)設(shè)置一排灌注樁直徑1.0m、間距1.2m, 灌注樁底高程為-4.03m, 樁頂設(shè)1.2m×0.8m (寬×高) 冠梁, 冠梁頂高程為11.7m;在灌注樁之間設(shè)置二排高壓旋噴樁進(jìn)行防滲, 水泥旋噴樁直徑0.6m、間距1.2m, 靠近房屋側(cè)旋噴樁底高程為5.69m, 靠近河道側(cè)旋噴樁底高程為4.68 m;灌注樁迎水側(cè)采用0.8m厚鋼筋砼罩面, 以減輕水流沖刷、減少水土流失和增加護(hù)岸的整潔美觀。另外, 為便于市民親水、游憩, 擬在上述灌注樁及罩面前設(shè)2.5m寬親水平臺(tái), 平臺(tái)高程為8.08m, 平臺(tái)為0.6m厚鋼筋砼平板結(jié)構(gòu), 并采用灌注樁支撐, 樁直徑1.0m, 間距2.8~3.0m, 樁底高程為-3.52m。親水平臺(tái)外側(cè)設(shè)1.2m高防腐實(shí)木欄桿;親水平臺(tái)與道路采用臺(tái)階連接, 與現(xiàn)有防洪墻前平臺(tái)平順銜接。
考慮到該地區(qū)的人文地理?xiàng)l件, 提高居民的生活品質(zhì), 結(jié)合城市的遠(yuǎn)景規(guī)劃, 本次防洪墻規(guī)劃設(shè)計(jì)在罩面?zhèn)葔w上嵌入砂巖浮雕, 以地區(qū)的歷史文化、現(xiàn)代化建設(shè)為題材, 將其篆刻在浮雕上, 游人在休憩的同時(shí), 便可感知地區(qū)的文化底蘊(yùn)及現(xiàn)代發(fā)展。
依據(jù)文獻(xiàn)[2]及地質(zhì)資料, 利用理正深基坑軟件, 將樁視為剛性樁, 采用M法計(jì)算, 分為樁身的推力和庫(kù)侖壓力兩部分, 安全系數(shù)均為1.2。計(jì)算內(nèi)力結(jié)果見表2、圖4。防洪墻最大位移 (拋物線法) 為20mm, 整體抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)最小為1.41, 抗傾穩(wěn)定系數(shù)最小為1.54, 抗隆起穩(wěn)定系數(shù)為6.0, 按照《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》 (JGJ120-2012) 及《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》 (GB50286-2013) , 均滿足要求。
2.4 防洪墻施工
本支護(hù)樁防洪墻主要施工步驟為:鉆孔灌注樁 (靠河側(cè)) 施工→鉆孔灌注樁 (靠房屋側(cè)) 施工 (二序法) →旋噴樁施工 (二序法) →澆筑樁頂冠梁→開挖至7.48m高程→澆筑0.6m厚平臺(tái)板→澆筑砼罩面→開挖至河底高程。
2.4.1 灌注樁施工
本次灌注樁必須采用旋挖鉆施工, 不得采用沖擊鉆, 且應(yīng)采取間隔成樁施工, 并應(yīng)在混凝土終凝后才可進(jìn)行鄰樁施工。在造孔施工過程中應(yīng)采取有效護(hù)壁措施, 嚴(yán)防塌孔。清孔后應(yīng)盡快吊放鋼筋籠, 澆注水下砼。灌注樁樁底沉渣厚度≤50mm。成樁后, 所有樁體采用低應(yīng)變法檢測(cè)樁身完整性, 不少于50%樁體采用超聲波復(fù)測(cè)其完整性。
2.4.2 高壓旋噴樁施工
施工前結(jié)合各土層分布高程, 嚴(yán)格進(jìn)行旋噴施工工藝試驗(yàn), 并根據(jù)工藝試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)一步優(yōu)化調(diào)整詳細(xì)施工控制參數(shù)。旋噴樁鉆孔孔位允許偏差不得大于3cm, 孔斜率不得大于0.5%, 鉆孔采用泥漿護(hù)壁, 孔深超過設(shè)計(jì)樁底。
2.4.3 鋼筋砼罩面施工
首先清理表面土體, 然后綁扎鋼筋, 且鋼筋應(yīng)與帽梁伸出鋼筋綁扎在一起, 然后澆筑混凝土, 鋼筋綁扎采用Φ16@200三級(jí)鋼筋, 混凝土強(qiáng)度為C25。
2.4.4 施工注意事項(xiàng)
施工時(shí)應(yīng)該嚴(yán)格按照施工的工序進(jìn)行施工, 待灌注樁以及帽梁達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)才可進(jìn)行土方開挖, 并且做好對(duì)灌注樁主體結(jié)構(gòu)、附近建 (構(gòu)) 筑物 (包括房屋、管道) 等進(jìn)行全過程的監(jiān)測(cè)。
3 結(jié)語(yǔ)
本工程主體部分已基本完工, 工程施工對(duì)周邊建筑物影響很小, 防洪墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案做到了經(jīng)濟(jì)合理, 因地制宜, 有效的改善了該段河道的防洪安全及周邊環(huán)境, 可供類似工程設(shè)計(jì)參考。
參考文獻(xiàn)
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