緊鄰河道的道路工程加固措施分析

張和鳳

(福州新南建設(shè)開發(fā)有限公司，福建 福州 350000)

0 引言

隨著城市空間開發(fā)的推進(jìn)，新建工程對鄰近建筑物必然會產(chǎn)生影響，如果對其影響處理不當(dāng)，極易造成重大安全事故[1-2]。軟土地基由于土體強(qiáng)度參數(shù)差，基坑工程容易產(chǎn)生位移過大甚至變形失穩(wěn)等問題，或者因地基不均勻沉降導(dǎo)致相鄰構(gòu)筑物破壞，需要采取適當(dāng)?shù)闹ёo(hù)措施予以解決。福州市生物醫(yī)藥和機(jī)電產(chǎn)業(yè)園江濱路道路工程，其路面高程明顯高于緊鄰加固河道底高程，加之軟土地基持力層承載能力不足，抗剪強(qiáng)度低，土坡安全儲備明顯不足，需針對各路段實(shí)際情況采取相應(yīng)加固措施確保兩工程順利施工。

1 工程概況

福州市生物醫(yī)藥和機(jī)電產(chǎn)業(yè)園江濱路道路工程位于閩江南港南岸閩侯縣南嶼鎮(zhèn)境內(nèi)，江濱路長4.952 km，寬度為25 m，具體詳見圖1。江濱路修建寬度為25 m，為城市次干路，道路標(biāo)準(zhǔn)橫斷面如下:2.5 m(非機(jī)動車道)+0.5 m(分隔欄桿)+7.5 m(機(jī)動車道)+7.5 m(機(jī)動車道)+0.5 m(分隔欄桿)+2.5 m(非機(jī)動車道)+1.5 m(樹池)+2.5 m(人行道)=25 m。相鄰河道與江濱路相對位置及布置情況見圖2～圖4。

圖1 道路總平面布置圖

圖2 起點(diǎn)～6 號路與河道工程示意圖

圖4 1 號路～終點(diǎn)與河道工程示意圖

圖3 6 號路～1 號路與河道工程示意圖

2 支護(hù)措施

江濱路起點(diǎn)～終點(diǎn)可分為五個典型區(qū)段的5 個剖面，其中蘇堯溪與道路對應(yīng)關(guān)系為:河道樁號SY0+0 m 對應(yīng)道路樁號K0+838 m;其中蘇堯溪SY0+0 m～SY2+026 m 及SY2+679 m～SY2+910 m(道路樁號:K0+838 m～2+864 m 及K3+517～3748 m)河道側(cè)采用三排水泥攪拌樁+格柵加固。

2.1 起點(diǎn)～K1+986 及K4+412～K4+580

該區(qū)域根據(jù)現(xiàn)場條件選擇K0+500 m(回填0.3 m)、K0+580 m(回填0 m)K0+720 m(回填1.0 m)、K0+960 m(回填1.8 m)、K1+011 m(回填5.4 m)、K1+300 m(回填3.4 m)斷面進(jìn)行分析。該段采用水泥攪拌樁進(jìn)行地基處理，樁長13 m，三角形布置，間距1.2 m/1.5 m，回填砂性土，路面高程約7.0 m～8.7 m，河道側(cè)采用三排水泥攪拌樁，直徑600 m，樁長10 m，格柵狀布置。

2.2 K1+986～6 號路(K2+660 m 段)

該段采用水泥攪拌樁+管樁進(jìn)行地基處理，其中水泥攪拌樁長為13 m，5 排PTC 管樁進(jìn)入卵石層，表層回填砂性土，該段路面高程約7.2 m～9.2 m。河道側(cè)采用三排水泥攪拌樁，直徑600 m，樁長10 m，格柵狀布置。

2.3 6 號路(K2+660)～K2+940 m 段及K3+300 m～1 號路(K3+600 m)段

該段采用水泥攪拌樁+樁承扶壁式擋墻，其中水泥攪拌樁樁長為13 m，扶壁式下方灌注樁樁底進(jìn)入卵石層，回填砂性土，該段路面高程約9.2 m～10.4 m。

2.4 K2+940～K3+300 m 段

該段水泥攪拌樁+樁承扶壁式擋墻+回填泡沫混凝土，其中水泥攪拌樁樁長為13 m，扶壁式下方灌注樁樁底進(jìn)入卵石層，該段路面高程約9.2 m～11.2 m。

2.5 1 號路(K3+600 m)～K4+412 m 段

該段采用水泥攪拌樁+管樁+外側(cè)雙排灌注樁進(jìn)行地基處理和加固，其中水泥攪拌樁長為13 m，管樁和灌注樁進(jìn)入卵石層，回填砂性土，該段路面高程約8.3 m～10.5 m。

2.6 K4+580～終點(diǎn)段

管樁型號為PTC 400*60 高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力薄壁型號，混凝土強(qiáng)度C60，正方形布置，間距2.3 m×2.3 m 或2.5 m×2.3 m;水泥攪拌樁直徑500 mm，梅花型布置，間距1.5 m×1.5 m，長度13 m。灌注樁為直徑1.0 m，水平間距1.2 m 布置。

普通放坡河道斷面:靠近扶壁式擋墻段設(shè)計(jì)為放坡，坡率為1∶4，河道開挖至高程2.5 m，河道底部采用拋石處理。鄰接扶壁式或樁+板河道斷面:靠近扶壁式擋墻段以扶壁式擋墻為河道的左岸，河道寬36 m，河道開挖至高程2.5 m，河道底部采用拋石處理。

3 計(jì)算分析

由于道路頂高程與河道底高程高差約10 m，因此工程施工工序安排為先進(jìn)行河道開挖與施工，然后進(jìn)行道路的填方施工，分析最不利工況，道路填筑完成后場地的整體穩(wěn)定性系數(shù)。工程按照典型斷面及施工工況進(jìn)行分析，特別是需考慮施工工況(即考慮巖土體參數(shù)為不排水不固結(jié)快剪強(qiáng)度指標(biāo))下的道路邊坡整體穩(wěn)定性。

3.1 計(jì)算參數(shù)

水泥攪拌樁單樁直徑50 cm 的水泥樁，攪拌樁采用32.5普通硅酸鹽水泥，水泥摻入比60 kg/m，水灰比0.45～0.55，要求28 天齡期抗壓強(qiáng)度大于1.0 MPa，單樁承載力80 kN，間距1.5 m 范圍復(fù)合地基承載力70 kPa，間距1.2 m 范圍復(fù)合地基承載力90 kpa。管樁采用PTC-400(60)預(yù)應(yīng)力管樁，樁身設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C60 混凝土，按正方形布置。碎石砂墊層要求碎石粒徑1.5 cm～4 cm，碎石含量70%，砂含量30%。土工格柵應(yīng)均勻張拉，張拉力控制在20 kN/m。格柵張拉緊后用U 形鋼釘定位，間距為1.5 m，U 形釘用Φ8 鋼筋制作。土工格柵自由段應(yīng)回折2.0 m 錨固。

3.2 穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)

采用瑞典條分法中的新有效固結(jié)應(yīng)力法，考慮土體的固結(jié)，由于道路工程和堤防工程對邊坡穩(wěn)定性要求不同，綜合兩種工程，按照就高不就低的原則，確定該毗鄰工程，整體穩(wěn)定性系數(shù)要為:在施工期(不考慮固結(jié))時穩(wěn)定性要求為1.1，運(yùn)行期(考慮固結(jié))時穩(wěn)定性要求為1.2。

3.3 計(jì)算結(jié)果

3.3.1各區(qū)段典型斷面分析

江濱路起點(diǎn)～終點(diǎn)可分為五個典型區(qū)段的5 個剖面:A 區(qū) 間:起 點(diǎn)～K1+986 m 及K4+412～終 點(diǎn) 段、B 區(qū) 間:K1+986～6 號路(K2+660 m 段)、C 區(qū)間:6 號路(K2+660)～K2+940 m 段、D 區(qū) 間:K2+940～K3+300 m 段、E 區(qū) 間:1號路～K4+412 m 段。

圖5 K0+500 斷面河道側(cè)布置水泥攪拌樁

圖6 K0+500 斷面河道側(cè)未布置水泥攪拌樁

圖7 K0+720 m(回填1.0 m)

圖8 K1+011 m(回填5.4 m)

圖9 K1+300 m 水泥攪拌樁位于道路正下方

圖10 K1+300 m 延伸攪拌樁分布范圍后

B 區(qū)間K1+986 m 典型斷面計(jì)算結(jié)果見圖11～圖13。

圖11 沿著底部深層滑動(施工工況)

圖12 沿河道側(cè)淺層滑動(施工工況)

圖13 全局最危險滑面(運(yùn)行工況-考慮固結(jié))

C 區(qū)間典型斷面計(jì)算結(jié)果見圖14，D 區(qū)間典型斷面計(jì)算結(jié)果見圖15，E 區(qū)間典型斷面計(jì)算結(jié)果見圖16。

圖14 K2+855 m 典型斷面

圖15 K2+855 m 典型斷面

圖16 K3+600 m 典型斷面

3.3.2結(jié)果分析

(1)上述各段在現(xiàn)有施工工況條件下，河道左側(cè)放坡1∶4，河道底開挖至2.5 m，不向下繼續(xù)開挖且河道側(cè)進(jìn)行水泥攪拌樁攪拌加固時，穩(wěn)定性系數(shù)均大于1.050，滿足規(guī)范要求的1.05值。

(2)K1+986～6 號路(K2+660 m 段)由于布置管樁位于道路正下方，施工工況下整體穩(wěn)定性系數(shù)小于1.05，建議延伸加固范圍，其或增設(shè)加固措施;運(yùn)行工況下整體穩(wěn)定性滿足規(guī)范要求。

(3)起點(diǎn)～K1+986(K4+412～終點(diǎn)段)、6 號路(K2+660)～K2+940 m 段局部進(jìn)行加強(qiáng)處理特別是K0+960 m 附近填方大于1 m 區(qū)域。

4 結(jié)語

水泥攪拌樁適用于富含軟塑粉的粘土和流塑淤泥的軟土地基，相較于其他支護(hù)形式，水泥攪拌樁對位移的控制強(qiáng)弱與自身墻體強(qiáng)度有關(guān)外，還與基坑開挖深度、環(huán)境條件及區(qū)域土質(zhì)條件有關(guān)。軟弱地基的特點(diǎn)決定了其在工程施工過程中容易發(fā)生塑性流動，且不易固結(jié)。因不均勻沉降導(dǎo)致的基坑邊坡滑移失穩(wěn)、上部結(jié)構(gòu)傾斜開裂、過量隆起等較為常見，給工程建設(shè)帶來了極大安全隱患，造成了重大經(jīng)濟(jì)損失，相鄰工程的擾動更會加大這種安全隱患。因此，文章針對此種情況提出了相鄰工程施工的地基穩(wěn)定性分析判別方法，為類似工程基坑治理提供新的思路。