珠江邊規(guī)劃路建設(shè)對堤岸穩(wěn)定的影響分析評估

吳紹祝，殷振東

(廣州市水務(wù)規(guī)劃勘測設(shè)計研究院，廣州 510640)

珠江邊規(guī)劃路建設(shè)對堤岸穩(wěn)定的影響分析評估

吳紹祝，殷振東

(廣州市水務(wù)規(guī)劃勘測設(shè)計研究院，廣州 510640)

通過現(xiàn)場查勘等方式收集規(guī)劃路影響的珠江堤岸基礎(chǔ)資料，根據(jù)斷面情況采用STAB計算程序?qū)υ摱蔚贪对诓煌r下進(jìn)行安全復(fù)核計算，為規(guī)劃路建設(shè)及保證堤岸穩(wěn)定提出建議。

珠江堤岸；規(guī)劃路建設(shè)；STAB；堤岸穩(wěn)定；分析評估

1 項目簡介及技術(shù)路線

1.1 項目簡介

本項目規(guī)劃道路寬15m，規(guī)劃寬度范圍內(nèi)現(xiàn)狀為綠化帶和人行道，周邊地勢較平坦。規(guī)劃路外邊線距離珠江堤岸治導(dǎo)線距離28～50m，距離治導(dǎo)線最近的距離為28m(斷面1)，距離治導(dǎo)線最遠(yuǎn)的距離為50m(斷面2)。

根據(jù)《廣州市河道管理范圍內(nèi)建設(shè)項目行政許可技術(shù)指引(試行)》中規(guī)定，Ⅰ級堤防的護(hù)堤地寬度為30～100m，本工程的實施范圍處于護(hù)堤地的范圍內(nèi)，規(guī)劃路工程的建設(shè)和運行會對珠江堤岸的安全穩(wěn)定造成一定的影響，因此必須對該工程的實施對珠江堤岸的影響進(jìn)行安全評價[1]。

1.2 技術(shù)路線

結(jié)合本項目的特點，本規(guī)劃路工程的建設(shè)對珠江堤岸安全影響評價的方法主要有：

1)采用中國水利科學(xué)研究院研制的土質(zhì)邊坡穩(wěn)定分析程序STAB2009進(jìn)行整體穩(wěn)定性驗算。

2)按照規(guī)范計算堤岸防護(hù)結(jié)構(gòu)的抗滑移和抗傾覆穩(wěn)定性。

3)考慮路面施工期荷載，路面運行期行車荷載產(chǎn)生的水平力及地震荷載作用下，對堤岸的穩(wěn)定性的影響。

4)根據(jù)規(guī)范和經(jīng)驗對堤岸上的道路施工進(jìn)行評估并提出相關(guān)的建議。

2 堤岸安全評估計算分析

2.1 計算斷面選取

本規(guī)劃路工程處于珠江西航道右岸，堤防工程的級別為1級。堤岸防護(hù)結(jié)構(gòu)采用重力式鋼筋混凝土預(yù)制沉箱結(jié)構(gòu)，沉箱高度為 4m，箱頂、底高程分別為 0.80m和-3.20m，箱頂以上采用現(xiàn)澆混凝土頂板和胸墻，箱底以下為拋石基床(厚1.8m)，持力層為殘積土，設(shè)計標(biāo)高為-5.0m。設(shè)計堤頂高程為3.20m，堤頂設(shè)防浪墻，墻頂高程為3.70m。設(shè)計典型斷面圖見圖1。

圖1 設(shè)計典型斷面圖

2.2 地質(zhì)條件

場地地基土主要由第四系沖積層淤泥、淤泥質(zhì)土、黏土、粉質(zhì)黏土、粉土、細(xì)砂、中砂、粗粒砂土，第四系殘積土和白堊系上統(tǒng)紅層強風(fēng)化巖帶等構(gòu)成。巖土參數(shù)采用1998年7月廣州市水利水電勘測設(shè)計研究院完成的《珠江堤防建設(shè)工程第五期調(diào)整段工程地質(zhì)勘察報告》。

材料重度、內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值，參考《重力式碼頭設(shè)計與施工規(guī)范》JTJ290—98及相應(yīng)工程地質(zhì)勘察報告[2]。

鋼筋混凝土：γ=25kN/m3，φ=100°，c=100kPa

拋石：γ=18kN/m3，φ=45°，c=0kPa

淤泥：γ=14.7kN/m3，φ=2.2°，c=2.3kPa

殘積土：γ=19.3kN/m3，φ=15.2°，c=23.3kPa

中粗砂：γ=18kN/m3，φ=30°，c=0kPa

素填土：γ=18.5kN/m3，φ=14°，c=24kPa

2.3 荷載分析

影響堤岸的荷載可分為豎向荷載及水平荷載。新增豎向荷載主要有：道路施工期荷載、道路運行期行車荷載、地震豎向荷載。新增水平荷載主要有：地震水平荷載、由新增豎向荷載產(chǎn)生的新增水平荷載。

路面行車荷載對珠江堤岸有一定影響，考慮地震作用時，其影響的過程較為復(fù)雜，因此計算時需進(jìn)行分析簡化處理。

2.3.1 豎向荷載

豎向荷載主要由上部結(jié)構(gòu)自重和車輛荷載等荷載以及豎向地震荷載組成，這部分荷載由路面?zhèn)髦翉?fù)合地基，再傳至巖層。由此，這部分荷載對珠江堤岸影響很小(根據(jù)類似工程經(jīng)驗判定)，可以忽略不計。

2.3.2 水平荷載

水平荷載主要是由路面行車荷載對周邊土體產(chǎn)生的主動土壓力，及地震時所產(chǎn)生的水平地震力，這部分荷載傳遞給路面?zhèn)认蛲馏w，再由側(cè)向土體傳遞至堤岸結(jié)構(gòu)。這部分荷載對珠江堤岸有一定的影響，在計算評價時應(yīng)考慮。計算時，先將行車荷載轉(zhuǎn)化為等效土層厚度，然后計算其產(chǎn)生的主動土壓力。詳見表1。

2.4 計算工況

2.4.1 整體穩(wěn)定

按照《堤防工程設(shè)計規(guī)范》要求，堤岸整體穩(wěn)定性計算分別按下列4種工況進(jìn)行：

2.4.1.1 正常運用工況

1)設(shè)計水位2.90m(珠基高程，下同)。

2)設(shè)計水位驟降1.0m。

表1 影響堤岸穩(wěn)定的荷載值

2.4.1.2 非正常運用工況

1)多年平均最低潮位-1.25m。

2)多年平均潮位0.20m驟降1.0m。

2.4.2 防洪墻抗傾、抗滑

按照《堤防工程設(shè)計規(guī)范》要求，堤岸結(jié)構(gòu)的抗傾、抗滑移計算及地基應(yīng)力驗算分別按下列3種工況進(jìn)行：

2.4.2.1 正常運用工況

1)設(shè)計水位驟降1.0m。

2)設(shè)計水位2.90m。

2.4.2.2 非正常運用工況

2.4.2.3 多年平均最低水位-1.25m

2.5 計算原理

對于大開挖重力式結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定計算，采用類似均質(zhì)土坡穩(wěn)定分析的方法計算最危險滑動面。根據(jù)《堤防工程設(shè)計規(guī)范》對于土堤抗滑穩(wěn)定計算可采用瑞典圓弧滑動法計算堤岸的整體穩(wěn)定[3]，計算簡圖見圖2。堤防整體抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)K見表2。

表2 土堤整體抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)

堤岸的整體穩(wěn)定計算采用中國水科院的邊坡穩(wěn)定分析程序STAB(2009)，計算應(yīng)力模式采用總應(yīng)力法。

圖2 土堤抗滑穩(wěn)定計算簡圖

防洪墻抗滑安全系數(shù)見表3。

表3 防洪墻抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)

防洪墻抗傾安全系數(shù)見表4。

表4 防洪墻抗傾穩(wěn)定安全系數(shù)

2.6 計算成果及分析

計算成果匯總見表5、表6：

表5 整體穩(wěn)定安全系數(shù)匯總表

表6 抗傾、抗滑安全系數(shù)匯總表

根據(jù)計算結(jié)果，規(guī)劃路工程的建設(shè)對珠江堤岸的影響評價主要表現(xiàn)如下5個方面：

1)根據(jù)《廣州市河道管理范圍內(nèi)建設(shè)項目行政許可技術(shù)指引(試行)》中規(guī)定，1級堤防的護(hù)堤地寬度為30～100m，本工程的實施范圍處于護(hù)堤地的范圍內(nèi)，因此必須對該工程的實施對珠江堤岸的影響進(jìn)行安全評價。

2)道路施工時和建成后運行對珠江堤岸的整體穩(wěn)定的影響，計算結(jié)果表明：在上述4種工況下，多年平均水位驟降1.0m時，堤岸的整體穩(wěn)定安全系數(shù)最小，但在規(guī)范允許范圍內(nèi)，此時認(rèn)為堤岸在承受路面?zhèn)鬟f過來的水平荷載作用下是安全穩(wěn)定的[4]。

3)對堤岸的抗傾、抗滑移穩(wěn)定的影響，計算表明：在上述3種工況下：設(shè)計水位處驟降1.0m時，堤岸結(jié)構(gòu)的抗傾覆、抗滑移穩(wěn)定安全系數(shù)是最小的，但都在規(guī)范的允許范圍內(nèi)，此時同樣也認(rèn)為堤岸是安全穩(wěn)定的。

4)對堤岸的地基承載力的影響，計算表明：在上述3種工況下：在多年平均最低水位(-1.25m)時，沉箱基底應(yīng)力最大，但都在拋石基礎(chǔ)承載力允許范圍內(nèi)，不會對地基承載力造成不利影響。

5)由于珠江堤岸防護(hù)建設(shè)第五期于2000年施工完畢，時隔12a的時間，沉箱結(jié)構(gòu)下地基在上覆荷載作用下，有較大程度的固結(jié)，地基沉降變形已基本完成。又因路面行車荷載傳遞的水平力作用下對地基的影響較小，故認(rèn)為對地基引起的沉降可以忽略不計。

3 結(jié)論及建議

綜上所述，本規(guī)劃路工程的建設(shè)對珠江堤岸的穩(wěn)定影響較小，且都在規(guī)范允許的范圍內(nèi)，經(jīng)分析得出如下4點建議：

1)規(guī)劃路施工過程中路面攪拌樁樁基承臺盡量遠(yuǎn)離堤岸，這樣對珠江堤岸的影響就越小。

2)由于路面基礎(chǔ)采用的是水泥攪拌樁，該施工工藝有一定擠土效應(yīng)，因此雖路面邊線離堤岸治導(dǎo)線較遠(yuǎn)，建議施工過程中也應(yīng)隨時注意觀測岸堤的水平位移。

3)在立白大廈北側(cè)規(guī)劃路工程建設(shè)施工過程中，不得將大量施工材料或棄土堆放于堤岸邊上，避免因過量堆載而引起岸堤失穩(wěn)破壞。

4)嚴(yán)格按照以上要求設(shè)計和施工，規(guī)劃路工程的建設(shè)對珠江堤岸的穩(wěn)定影響就較小，也可確保珠江堤岸安全穩(wěn)定。

[1]廣州市水務(wù)規(guī)劃勘測設(shè)計研究院.立白大廈北側(cè)規(guī)劃路工程對珠江堤岸的影響評價報告[R].廣州：廣州市水務(wù)規(guī)劃勘測設(shè)計研究院，2012.

[2]中華人民共和國交通運輸部.JTS167—2—2009重力式碼頭設(shè)計與施工規(guī)范[S].北京:人民交通出版社，2009.

[3]水利部水利水電規(guī)劃設(shè)計總院.GB50286—2013堤防工程設(shè)計規(guī)范[S].北京:中國水利水電出版社,2013.

[4]北京市勘察設(shè)計研究院有限公司等.JGJ94—2008建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2008.

1007-7596(2014)03-0011-03

2014-02-28

吳紹祝(1982-)，男，廣東廣州人，工程師；殷振東(1982-)，男，廣東廣州人，工程師。

TV871

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