淺談地連墻在城市橋梁跨越河道防護(hù)工程的應(yīng)用

池麗敏，張　倩，胡崢嶸

（1.南京市水利規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司，江蘇　南京　210022；2.河北省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，天津市　300250）

淺談地連墻在城市橋梁跨越河道防護(hù)工程的應(yīng)用

池麗敏1，張倩2，胡崢嶸1

（1.南京市水利規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司，江蘇南京210022；2.河北省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，天津市300250）

為了滿足城市發(fā)展，交通建設(shè)進(jìn)一步加快步伐，在城市中越來越多的高架建立起來，同時(shí)會(huì)跨越城市周邊河道，橋梁跨越處河道的改造既要滿足橋梁建設(shè)，又要滿足城市防洪排澇要求。地連墻的應(yīng)用能夠很好地解決城市河道改造中施工用地困難、征地難度大、工期緊張等問題。

橋梁跨越；河道改造；地連墻

1　工程概況

2009年，天津市市域交通規(guī)劃確定了中心城區(qū)“二環(huán)十四射”的快速路骨架網(wǎng)，其中“二環(huán)”為快速內(nèi)環(huán)和快速外環(huán)。快速內(nèi)環(huán)由已通車的快速路東南半環(huán)、西北半環(huán)和規(guī)劃的北部新區(qū)范圍內(nèi)津圍快速路及津薊快速路的一部分共同組成，快速外環(huán)即現(xiàn)狀外環(huán)線升級(jí)改造后與東北部調(diào)線工程所構(gòu)成的快速環(huán)線。

外環(huán)線東北部調(diào)線工程位于天津市中心城區(qū)的東北部，自南向北途徑東麗、北辰兩個(gè)區(qū)。工程始于外環(huán)線津漢公路立交橋，向北依次跨越京津塘高速、北環(huán)鐵路、規(guī)劃金鐘路、津?qū)幐咚俟贰⒔蛩E高速、津榆公路，止于鐵東路與現(xiàn)狀外環(huán)線交口，全長(zhǎng)27.15 km。

工程多次跨越防洪排澇河道，并在河道內(nèi)立有橋墩。跨河橋梁的修建，會(huì)因橋墩阻水等原因，對(duì)河道行洪、排澇、灌溉、堤防穩(wěn)定、防汛道路等方面產(chǎn)生一定影響，需采用科學(xué)的手段，進(jìn)行計(jì)算分析設(shè)計(jì)，將現(xiàn)有河道進(jìn)行改造升級(jí)，滿足天津市防洪安全和交通順暢綜合功能需求。

2　外環(huán)河概況

外環(huán)線是目前天津市中心城區(qū)以外唯一一條環(huán)城公路，在路網(wǎng)中起著不可或缺的重要作用。外環(huán)線自1987年建成通車以來，已取得了顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展產(chǎn)生了積極的促進(jìn)作用。隨著外環(huán)線的建設(shè)，外環(huán)河隨之形成，外環(huán)河規(guī)劃全長(zhǎng)66.7 km，為天津市東麗區(qū)區(qū)管二級(jí)河道，與海河、北運(yùn)河、子牙河等15條主要河道相交，是一條以排除外環(huán)河沿線城區(qū)和農(nóng)田瀝水為主要功能的人工河道。河道及其泵站同時(shí)還承擔(dān)著沿河部分村鎮(zhèn)、企業(yè)排水的作用。河道分新引河—新開河段、新開河—海河段、海河—子牙河段、子牙河—北運(yùn)河段共四段。外環(huán)河河道等級(jí)為3級(jí)。外環(huán)河現(xiàn)狀流量約20 m3/s，規(guī)劃流量50 m3/s，河口寬30～35 m，邊坡為1∶2.5，正常循環(huán)設(shè)計(jì)水位為2.0～2.5 m，岸坡采用雙坡護(hù)砌，均為混凝土預(yù)制板和框格草皮相結(jié)合的護(hù)坡形式，下部為混凝土預(yù)制板護(hù)坡，上部為框格草皮。

3　河道改造方案

外環(huán)河?xùn)|北部調(diào)線工程屬城市快速路，等級(jí)為城市-A級(jí)，驗(yàn)算荷載標(biāo)準(zhǔn)為公路-Ⅰ級(jí)，在跨越外環(huán)河主線采用一孔40 m跨徑，上部結(jié)構(gòu)為箱梁，下部結(jié)構(gòu)為鉆孔灌注樁上接獨(dú)柱矩形墩和圓形墩，垂直水流方向的矩形橋墩直徑分別為2.8 m 和2.2 m、圓形橋墩直徑分別為1.8 m和1.5 m，施工方法采用在樁基周圍打一圈鋼管樁，水面以上，在鋼管樁頂塔設(shè)樁基施工平臺(tái)，由于上部結(jié)構(gòu)均為預(yù)制梁，河道內(nèi)不存在支架。

外環(huán)河?xùn)|北部調(diào)線工程共9次跨越外環(huán)河，第1～5次跨河處位于津漢互通立交匝道及津漢立交主線，由于各橋梁沒有對(duì)孔設(shè)置，橋墩占據(jù)河道的總寬度為其垂直水流方向的投影累加，橋墩基本占據(jù)了整個(gè)深槽，影響范圍為1 km左右，為了滿足橋梁布置及河道排水要求對(duì)局部河道進(jìn)行改造。

外環(huán)河改造工程河道調(diào)線、擴(kuò)挖設(shè)計(jì)原則：調(diào)線或擴(kuò)挖后的河道底寬、上口寬不能低于現(xiàn)狀河道指標(biāo)與橋位處橋墩占據(jù)總寬度之和；河道改造采用減少占地、盡量避開現(xiàn)有和待建建筑、堤線與橋墩布設(shè)方向盡量正交等原則；河道改造范圍不占紅線。

根據(jù)調(diào)線、擴(kuò)挖河道設(shè)計(jì)原則，外環(huán)河改造后主要有三種斷面形式：

（1）外環(huán)河在橋墩密集區(qū)域采用左岸鋼筋混凝土懸臂結(jié)構(gòu)，右岸鋼筋混凝土懸臂擋墻+灌注樁基礎(chǔ)，河道為矩形斷面。右岸現(xiàn)狀為外環(huán)輔道，寬11 m左右，鋼筋混凝土懸臂擋墻的施工必然會(huì)引起對(duì)現(xiàn)有道路破壞，施工開挖時(shí)采用拉森樁進(jìn)行基坑支護(hù)，滿足施工安全要求。斷面形式如圖1所示。

圖1　斷面形式一

（2）在沒有橋墩的河道采用復(fù)式斷面。左岸在景觀水位以上設(shè)漿砌石擋墻，景觀水位以下按1∶2.5放坡至河底，護(hù)坡采用C25預(yù)制混凝土連鎖塊，右岸采用鋼筋混凝土樁基礎(chǔ)擋墻。斷面形式如圖2所示。

圖2　斷面形式二

（3）在征地紅線外采用地連墻形式。河道改造范圍內(nèi)，部分位于征地紅線范圍外且現(xiàn)狀為魚塘，為減小開挖及占地，河道左岸采用地連墻形式。結(jié)合工程地質(zhì)情況，考慮施工場(chǎng)地平面，采用潛水組合鉆——?dú)馀e反循環(huán)復(fù)合工藝成槽，接頭管、鋼筋籠安裝，混凝土灌注采用泵送、雙管等特殊工藝進(jìn)行施工。

地連墻形式在河道改造中應(yīng)用較少，但地連墻具有開挖占地少、工期短、施工工藝成熟等特點(diǎn)，值得在其他河道改造中推廣使用。現(xiàn)將地連墻施工工藝簡(jiǎn)介如下：

采用噴導(dǎo)管氣舉反循環(huán)組合潛水鉆機(jī)成槽工法；現(xiàn)場(chǎng)制作、安裝鋼筋籠；混凝土攪拌站拌制—罐車運(yùn)輸—導(dǎo)管法澆筑水下混凝土。工藝組成：氣舉反循環(huán)組合潛水鉆成槽；氣舉反循環(huán)修槽機(jī)修整槽壁；鋼筋籠制作、吊放、安裝、固定；水下混凝土灌注；接頭管安裝、起拔。

該工藝所用設(shè)備的主要部分由噴導(dǎo)管及以該管為導(dǎo)向滑道的潛水組合鉆組成。噴導(dǎo)管用直徑273 mm的無縫鋼管制成，其長(zhǎng)度大于槽深2 m，該導(dǎo)管插入先導(dǎo)孔內(nèi)，下端為泥渣、碎石的入口，上端為彎曲的噴出口，利用6 m3以上的空氣壓縮機(jī)向噴導(dǎo)管下端輸入高壓空氣，噴導(dǎo)管入口與出口間產(chǎn)生巨大壓差由泥漿將泥渣、碎石噴出地面，因此該法又稱“氣舉反循環(huán)”。

根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》（JGJ 120—2012）驗(yàn)算地連墻的穩(wěn)定性

式中：Kem為嵌固穩(wěn)定安全系數(shù)，安全等級(jí)為一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)的懸臂式支擋結(jié)構(gòu)，Kem分別不應(yīng)小于1.25、1.2、1.15；Eak、Epk分別為基坑外側(cè)主動(dòng)土壓力、基坑內(nèi)側(cè)被動(dòng)土壓力合力的標(biāo)準(zhǔn)值，kN；Za1、Zp1分別為基坑外側(cè)主動(dòng)土壓力、基坑內(nèi)側(cè)被動(dòng)土壓力合力作用點(diǎn)至擋土構(gòu)件底端的距離，m。

地連墻受力示意圖如圖3所示。

本工程地連墻屬于三級(jí)懸臂式支擋結(jié)構(gòu)，Kem=1.15，經(jīng)計(jì)算，地連墻埋置深度6 m滿足要求，Kem=1.15。

圖3　地連墻受力

圖4　斷面形式三

設(shè)計(jì)左岸地連墻高10.3 m，埋深6 m，擋土高度為4.3 m，滿足安全穩(wěn)定要求。地連墻河底部分采用格賓護(hù)墊防護(hù)防止沖刷破壞。為了滿足景觀要求，在河底以上地連墻迎水側(cè)采用掛網(wǎng)澆筑10 cm厚混凝土，保持外立面平整，并在景觀水位以上涂抹防碳化涂料。斷面形式如圖4所示。

4　結(jié)語

外環(huán)線東北部調(diào)線工程為天津市北部新區(qū)外圍最重要的環(huán)線快速路，帶動(dòng)本地區(qū)整體開發(fā)建設(shè)，服務(wù)于中心城區(qū)持續(xù)繁榮具有重大意義，項(xiàng)目作為交通基礎(chǔ)設(shè)施，將對(duì)北部新區(qū)的開發(fā)和建設(shè)起到引擎推動(dòng)作用。外環(huán)河的改造很好地滿足了調(diào)線工程的實(shí)施，同時(shí)也滿足了天津市防洪排澇的要求，目前工程已施工完成，本次設(shè)計(jì)中地連墻應(yīng)用于河道護(hù)岸工程中，取得了很好的效果，解決了在市區(qū)中用地緊張、協(xié)調(diào)難度大、工期緊等問題。地連墻的施工工藝已在地鐵建設(shè)中成熟運(yùn)用，但在河道改造中應(yīng)用不多，通過這次取得的不錯(cuò)效果建議在河道建設(shè)中有針對(duì)性地推廣使用。

［1］SL 379—2007，水工擋土墻設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［2］JGJ 120—2012，建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程［S］.

［3］GB 50286—2013，堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

TV8

B

1009-7716（2016）07-0235-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.07.069

2016-03-02

池麗敏（1981-），女，河北張家口人，工程師，從事水利規(guī)劃設(shè)計(jì)工程。