隧道邊高填土、深厚淤泥條件下的駁岸設計

戴永志，朱艷紅

（上海千年城市規(guī)劃工程設計股份公司，上海市 201108）

0 引言

上海是典型的沿海軟土地區(qū)，尤其是廣泛分布的③淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土與④淤泥質(zhì)黏土，均為流塑狀態(tài)。其最大特點是孔隙比大、含水量高、承載力低、壓縮性高。一般河道工程中多采用天然地基或者小方樁的矮擋墻[1]駁岸，高擋墻[1]駁岸出現(xiàn)的概率比較低，多出現(xiàn)在橋頭或者有特殊使用要求的位置。當橋頭出現(xiàn)高填土時，橋臺接坡區(qū)域為減少道路路基與橋梁結(jié)構(gòu)的差異沉降，尤其是工后沉降，僅采用常規(guī)堆載預壓較難滿足工程要求。根據(jù)工程經(jīng)驗，可采用超載預壓結(jié)合豎向排水體措施、橋頭設置搭板，并輔以土工織物墊層等的工程實施方案；或采用復合地基法，如TC 樁、水泥土攪拌樁等處理地基；或采用輕質(zhì)的路基填筑材料，以控制工后沉降。

泡沫輕質(zhì)土是用物理方法將發(fā)泡劑水溶液制備成泡沫，與必需組分水泥基膠凝材料、水、可選組分集料、摻合料、外加劑按照一定的比例混合攪拌，并經(jīng)物理化學作用硬化形成的一種輕質(zhì)材料。其特點是：質(zhì)量輕，為常規(guī)混凝土的1/8～1/5；整體性好、強度高，抗壓強度一般為0.6～25 MPa；生態(tài)環(huán)保，施工速度快，綜合造價低。

本文介紹的工程案例最大填土高度約為3.6 m，道路專業(yè)結(jié)合周邊環(huán)境實際情況在橋的兩端分別采用堆載預壓設置搭板與泡沫輕質(zhì)土回填兩種地基處理方式，根據(jù)不同的地基方式分別進行了駁岸擋墻優(yōu)化設計。

1 工程概況

本工程位于紫竹科學園區(qū)紫光路靠近紫星南路，為橋梁上下游駁岸，西側(cè)緊鄰建成的虹梅南路隧道。橋梁為一跨25 m 鋼筋混凝土預應力橋，橋下為U 型槽駁岸（已先期建成）。現(xiàn)狀地坪約為4.0 m，道路路面設計高程約為7.60 m，填土高度約為3.60 m。河底高程0.00 m，常水位2.50 m，控制高水位3.60 m，預降水位2.00 m。西側(cè)橋接坡采用泡沫輕質(zhì)土回填，東側(cè)采用堆載預壓設置搭板地基處理。根據(jù)游艇通航規(guī)劃需求，駁岸需從河底開始全部采用直立式擋墻結(jié)構(gòu)，具體平面布置詳見圖1。

圖1 駁岸平面布置圖（單位：m）

2 工程地質(zhì)

本工程地貌屬濱海平原類型，駁岸設計涉及的主要土層見表1、圖2。

表1 土層物理力學性能指標

根據(jù)圖2 可知，駁岸位于③土層。③與④土層地基承載力均為55 kPa，無法滿足駁岸穩(wěn)定和承載力要求，需進行地基加固處理[2]。

圖2 駁岸位置地質(zhì)斷面圖

3 駁岸設計

結(jié)合駁岸最大擋土高度達到7.6 m、運行期荷載大、原始地基承載力小的特點，設計重點是確保高邊坡整體穩(wěn)定[3]、駁岸地基承載力和變形滿足規(guī)范要求時尚需控制對西側(cè)隧道影響。根據(jù)工程經(jīng)驗，可以采取“前板樁后方樁”型式或者“樁基+L 型擋墻”型式。考慮駁岸岸線均為曲線且轉(zhuǎn)角大、施工場地狹小、西側(cè)緊鄰虹梅南路隧道等客觀因素，本工程駁岸設計采用“L 型”擋墻。鑒于擋土高度大、使用荷載大，為滿足地基承載力和變形控制，樁基采用對隧道擾動小、技術成熟、施工方便、承載力高、剛度較大的鉆孔灌注樁[4]。

西側(cè)駁岸道路由于距離隧道較近，根據(jù)運營單位要求，采用泡沫輕質(zhì)土回填。其最大特點是質(zhì)量輕、強度高，有效降低了駁岸荷載，有利于駁岸穩(wěn)定。根據(jù)計算，駁岸整體穩(wěn)定不考慮樁基作用也可以滿足要求。設計重點是滿足地基承載力和變形控制。通過多次比選優(yōu)化計算，底板采用600 mm 厚，樁基為直徑600＠1 500 mm、長12 m 的鉆孔灌注樁，樁頂最大變形為4.36 mm。斷面圖詳見圖3。

圖3 西側(cè)駁岸斷面圖（單位：m）

東側(cè)駁岸道路距離隧道較遠，考慮經(jīng)濟性，采用堆載預壓設置搭板地基處理，此時附加荷載大，設計重點是整體穩(wěn)定、地基承載力和變形控制。穩(wěn)定分析需考慮樁基作用，方能滿足規(guī)范要求。為確保樁間土穩(wěn)定，設計時前排樁間打設高壓旋噴樁。通過多次結(jié)構(gòu)比選優(yōu)化計算，底板采用900 mm 厚，樁基為前排直徑800＠1000 mm、后排直徑800＠2000 mm、長15 m的鉆孔灌注樁，樁頂最大變形為4.267 mm。斷面圖詳見圖4。

圖4 東側(cè)駁岸斷面圖（單位：m）

按照規(guī)程規(guī)范，對兩種駁岸分別進行了整體穩(wěn)定和擋墻底荷載分析，詳見表2。

根據(jù)表2 可知，采用泡沫輕質(zhì)土填充對駁岸側(cè)壓力減輕效果顯著，且對提高整體穩(wěn)定性效果同樣顯著。

4 結(jié)論與建議

目前，駁岸已經(jīng)建成并運行一年多。根據(jù)監(jiān)測，駁岸和虹梅南路隧道變形均在控制范圍內(nèi)，證明擋墻和樁基設計選型是合理、安全的。根據(jù)本工程設計，特殊條件下的駁岸設計更應根據(jù)荷載情況、周邊環(huán)境進行多方案比選優(yōu)化，確保結(jié)構(gòu)安全的前提下，盡量采用對周邊環(huán)境影響小的方案。

表2 駁岸穩(wěn)定及擋墻底荷載計算結(jié)果