茅洲河綜合整治工程堤防選取及堤基加固處理措施探討

鄭賀秋

(東莞市水務(wù)工程質(zhì)量安全監(jiān)督站，廣東 東莞 523000)

1 概 述

城市河道整治工程越來越受到重視，已經(jīng)有較多的城市進行了河道綜合治理，并取得了較好的效果[1-4]。堤防是河道整治的重要工程，對保證河道防洪效果具有十分重要的作用，合理選取堤防型式可以保證河道安全，減少工程投資[5-6]。河道分布有厚層軟土，直接采用軟土作為持力層會造成堤防沉降，針對這部分區(qū)域進行處理，合理選擇基礎(chǔ)型式。

2 工程概況

茅洲河界河段綜合整治工程是茅洲河流域綜合整治工程中關(guān)乎兩岸防洪安全的關(guān)鍵性工程。茅洲河干流下游地處東莞市與深圳市的交界,是兩市界河,界河起點為茅洲河出海口,終點為塘下涌口,全長約12 km。經(jīng)前期清淤清障工程整治后,茅洲河防洪能力有一定的改善,但堤防等級與兩岸發(fā)達的經(jīng)濟水平極不相稱,防洪形勢依然嚴峻,因此加快推進茅洲河界河綜合整治工程是十分必要的。

3 堤防型式比選

茅洲河可分為城區(qū)段和海堤段兩個區(qū)域，不同區(qū)域的工程環(huán)境略有差別，其堤防型式也不盡相同。因此，針對城區(qū)段和海口段分別進行比選，選擇適宜的堤防斷面形式。根據(jù)地勘結(jié)果，區(qū)域內(nèi)部分河段分布有厚度較大的軟基，最大厚度超過20 m。由于茅洲河整治工程屬于重點工程，沿線居民、商業(yè)較為聚集，軟基可采用水泥攪拌樁、混凝土灌注樁、沉井等方法加以處理，需結(jié)合堤防型式綜合考慮。

3.1 海堤段堤防型式

見表1。

表1 海堤段堤防方案比選

海堤段堤防(樁號0+000～4+790)采用復合式斷面,堤頂加高幅度約1 m,兩岸征地較容易,從生態(tài)美觀、親水性、施工工藝、結(jié)構(gòu)安全性、工程造價等多方面綜合比選后,堤身斷面形式擬推薦采用上游面直立擋墻(復合式斷面)、水泥攪拌樁堤基處理。對于深厚軟基攪拌樁施工技術(shù)問題,建議通過攪拌樁現(xiàn)場試驗加以驗證。由于沉管擠密碎石樁施工帶有振動影響,而周邊新民社區(qū)房屋密集,結(jié)構(gòu)多樣且新舊程度參差不齊,并有多棟高層住宅,因此沉管擠密碎石樁不適合在該處施工。見圖1。

圖1 海堤段堤防效果圖

3.2 城區(qū)段堤防型式

見表2。

表2 城區(qū)段堤防方案比選

城區(qū)段堤防(樁號4+790～11+897)采用直立式斷面,城區(qū)段堤頂僅設(shè)置堤防巡檢路,堤頂寬度為8 m,經(jīng)優(yōu)化設(shè)計,堤身斷面型式擬推薦采用方案6,即直立式堤身,L型防洪墻,灌注樁堤基,堤后放坡,局部有市政道路的采用擋墻,填土可充分利用開挖料,盡量減少棄渣。見圖2。

圖2 城區(qū)段堤防效果圖

4 堤基加固處理效果分析

4.1 數(shù)值模擬模型建立

結(jié)合現(xiàn)場實際情況，采用混凝土灌注樁進行地基處理，設(shè)計樁徑為1.0 m，持力層選在砂巖層。樁基礎(chǔ)按照端承樁進行設(shè)計，樁端進入持力層深度不小于3d(d為樁徑)，建立FLAC數(shù)值模擬模型研究樁基效果。數(shù)值模擬模型見圖3。

圖3 數(shù)值模擬計算模型

4.2 計算原理及參數(shù)選取

FLAC是常用的有限元數(shù)值模擬軟件，計算參數(shù)主要根據(jù)室內(nèi)試驗成果選取。見表3。

表3 數(shù)值模擬參數(shù)選取

4.3 數(shù)值模擬結(jié)果分析

4.3.1 沉降分析

施工進程中樁的沉降變形量見圖4。主體工程施工初期，上覆荷載較小，樁和樁間土處于協(xié)同變形階段，兩者沉降差較小。施工完成后，樁土沉降差達到最大值，最大值為5.7 mm；之后沉降差逐漸縮小。出現(xiàn)這種情況的主要原因是，施工完成后，荷載達到最大，之后樁間土承擔較大荷載，樁和樁間土變形逐漸達到協(xié)調(diào)，沉降差值逐漸減小。

圖4 施工進程樁和土沉降結(jié)果

4.3.2 水平位移分析

使用期不同埋深樁間土水平方向變形量見圖5。從圖5中可知，在軟土層底部樁基礎(chǔ)水平方向位移最大，隨著土層強度增大且隨著埋深增大，水平方向位移逐漸減少，最大變形量小于16 mm。采用樁基礎(chǔ)，水平方向位移得到了較好的控制。

圖5 使用期不同深度水平方向位移結(jié)果

通過模擬對樁基旁的巖土體水平方向位移進行監(jiān)測，在開始主體工程施工階段，水平方向位移首先迅速增大，表層的巖土體首先產(chǎn)生水平方向的位移并且逐漸向下延伸。隨著工程的進行，建筑物荷載逐漸增大，各個深度的水平位移逐漸增大，但增大速率逐漸減小，最大位移小于30 mm，在可控范圍內(nèi)。

5 結(jié) 論

為了改善茅洲河現(xiàn)狀，節(jié)約占地面積，減少施工過程中對臨近建筑的影響，采用樁基礎(chǔ)、直立式堤身結(jié)構(gòu)，通過有限元數(shù)值模擬分析，采用樁基礎(chǔ)可保證堤防沉降變形。分析結(jié)果可為類似城鎮(zhèn)河道整治工程提供參考。