内河综合整治中驳岸坍塌原因分析及驳岸基坑支护研究

２０１４年第１１期　总第１９７期　福　建　建　筑　Ｎｏｌ１・２０１４　Ｖｏ１・１９７　Ｆｕｉｉａｎ　Ａｒｅｈｉｔｅｅｔｕｒｅ＆Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　内河综合整治中驳岸坍塌原因分析　及驳岸基坑支护研究　林之航　（福州市勘测院福建福州３５０００３）　摘要：对于内河综合整治过程中常见的驳岸坍塌情况，从岩土工程角度，结合工程具体实例进行分析，剖析坍塌原因并提出防治对策。　同时，甄选驳岸开挖的典型基坑支护案例进行研究，提出安全、经济、合理的基坑支护方案，对内河整治过程常见的此类基坑有针对性较　强的指导，亦可为其它相似工程提供参考借鉴。　关键词：内河综合整治；驳岸坍塌原因；基坑支护；围堰；高压旋喷桩；拉森钢板桩　中图分类号：Ｕ６１７．６　文献标识码：Ａ　文章编号：１００４—６１３５（２０１４）１１—０１０６－０３　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｃａｕｓｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｒｅｖｅｔｍｅｎｔ　Ｃｏｌｌａｐｓｅ　ｉｎ　Ｒｉｖｅｒ　Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ　Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ　ａｎｄ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｆ　Ｒｅｔａｉｎｉｎｇ　ａｎｄ　Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ｆｏｒ　Ｅｘｃａｖａｔｉｏｎｓ　ＬＩＮ　Ｚｈｉｈａｎｇ　（Ｆｕｚｈｏｕ　Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｓｕｒｖｅｙｉｎｇ　ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｆｕｚｈｏｕ，３５０００３）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｒｅｖｅｔｍｅｎｔ　ｃｏｌｌａｐｓｅ　ｉｓ　ａ　ｃｏｍｍｏｎ　ｓｉｔｕａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｉｎｌａｎｄ　ｒｉｖｅｒ　ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ　ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ　ｐｒｏｃｅｓｓ，ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ　ｃｏｌｌａｐｓｅ　ｒｅａｓｏｎｓ　ａｎｄ　ｃｏｕｎｔｅｒ。　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ａｒｅ　ｐｕｔ　ｆｏｒｗａｒｄ　ｃｏｍｂｉｎｅｄ　ｗｉｔｈ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｅｘａｍｐｌｅ　ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅ　ｏｆ　ｇｅｏｔｃｈｎｉｅｃａｌ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．Ｉｎ　ａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｙｐｉｃａｌ　ｃａｓｅ　ｏｆ　ｒｅｔａｉｎｉｎｇ　ａｎｄ　ｐｒｏｔｅｃ—　ｔｉｏｎ　ｆｏｒ　ｅｘｃａｖａｔｉｏｎｓ　ｉｓ　ｓｅｌｅｃｔｅｄ　ｆｏｒ　ｓｔｕｄｙ，ａｎｄ　ｔｈｅｎ　ｐｍｐｏｓｅ　ｓａｆｅ，ｅｃｏｎｏｍｉｃａｌ　ａｎｄ　ｅａｓｒｏｎａｂｌｅ　ｓｃｈｅｍｅ　ｆｏｒ　ｅｘｃａｖａｔｉｏｎｓ　ｒｅｔａｉｎｉｎｇ　ａｎｄ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｖａｉｌ　ｐｒｏｖｉｄｅ　ｔａｒｇｅｔｅｄ　ｓ￣ｏｎｇ　ｇｕｉｄａｎｃｅ　ｆｏｒ　ｔｈｉｓ　ｋｉｎｄ　ｏｆ　ｅｘｃａｖａｔｉｏｎｓ，ａｎｄ　ａｌｓｏ　ｃａｎ　ｐｒｏｖｉｄｅ　ｔｈｅ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｆｏｒ　ｏｔｈｅｒ　ｓｉｍｉｌａｒ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｔｈｅ　ｉｎｌｎｄ　ｆａｉｖｅｒ　ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ　ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ；Ｒｅｖｅｔｍｅｎｔ　ｃｏｌｌａｐｓｅｄ　ｒｏａ￥ｏｎ；Ｒｅｔａｉｎｉｎｇ　ａｎｄ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ｆｏｒ　ｅｘｃａｖａｔｉｏｎｓ；Ｃｏｆｆｅｒｄａｍ；Ｈｉｓｈ—ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｊｅｔ　ｇｒｏｕｔｉｎｇ　ｐｉｌｅ；Ｌａｒｓｅｎ　ｓｔｅｅＩ　ｓｈｅｅｔ　ｐｉｌｅ　Ｅ－ｍａｉｌ：３４５８００２４１＠ｑｑ．ｃｏｒｎ　引　言　城市内河综合整治与民生息息相关，倍受政府重视与民众　关注。福州市区犹如“水乡泽国”，１０７条内河纵横交错，为实　１７日～１９日连续降雨，　１１月１８日发现混凝土　路面伸缩缝（约１５０ｍ　现内河“水清、河畅、路通、景美”，２０１１年福州市将７５条内河　列为整治范围。福州现状驳岸多为干砌块石驳岸，作为城市河　道硬质老驳岸，常见问题（１）为驳岸的外立面剥落、开裂、部分被　掏空、整体塌陷，而内河综合整治不可避免地将进一步影响到　老驳岸的稳定与变形。　长）发现缝隙变大现象，　沿河侧半幅路基下错约　４ｃｍ（如图１）所示，随后　驳岸上部坍塌、下部鼓　出。　笔者以一处典型驳岸为例，作为该项目治理的勘察工程负　责人、驳岸重建的基坑支护设计人，基于对该工程的充分了解　与思考，探查驳岸坍塌原因，并就其驳岸修复开挖过程的基坑　支护设计进行研讨。　２险情原因分析　图１驳岸顶部路面开裂下错　根据上述现场情况，分析该段路面开裂可能原因如下：　２．１河底清淤影响　１工程概况　本工程位于福州市的凤坂河（河宽约３０ｍ）东侧，该处驳　岸为干砌块石老驳岸，驳岸顶部紧邻的村道为约５．４ｍ宽的混　凝土路面。该河段于２０１１年１０月２３日完成清淤工程施工，　清淤采用挖泥船带水清淤，清淤方式为：驳岸两侧各２ｍ不清　淤，中问按１：３的坡率放坡清淤，清淤深度约为１．２—１．３ｍ。　村道下方截污管道拉管施工期间，施工管材堆放在道路东半　河底清淤时，由于河床中间底泥标高的降低，同时清淤机　械对底泥的扰动，使得驳岸被动区局部原状土受扰动后土体强　度降低（淤泥灵敏度较大）、驳岸被动区土压力减小。　２．２水位下降影响　清淤施工期间，该处河段水位基本保持在４ｍ左右，较高　的水位对驳岸有一定的反压作用；由于２０１２—１１—１７至２０１２　—１１—１９日连续降雨，下游光明港五孔闸全开，水位骤降，驳　岸前方的水压力（可视为被动区的水压力）减小。与此相反，　驳岸后侧土体中的水却未及时同步消散，导致边坡土体重度增　加，主动土压力随之加大。再之，受水位骤降的动水压力影响，　引起驳岸鼓出、路基下沉、路面裂开。　２．３集中车载影响　拉管施工后，车辆沿河一侧的半幅路面单边行驶，坡顶荷　幅，车辆靠道路西侧即紧邻驳岸通行。经现场施工人员反映，　清淤施工后到１１月１７　Ｅｔ为止，驳岸并无发现异常现象，１１月　作者简介：林之航（１９８２一　），男，注册土木工程师（岩土），　工程师。　收稿日期：２０１４—０５—２０　载集中至坡顶的较近的位置，加大了驳岸后侧的主动土压力。　２．４拉管施工影响　在已开始拉管施工的路段，拉管施工过程的扩孔、拉管，会　２０１４年１　ｌ期总第１９７期　林之航・内河综合整治中驳岸坍塌原因分析及驳岸基坑支护研究　对管周土体造成一定的挤压，加大对驳岸的侧向压　力；而且扩孔注浆可能引起土体扰动而强度降低，导致　路基松软、路面下沉。　ｍ　３　内河综合整治对旧驳岸影响的反思　根据上述，从岩土工程角度分析，认为驳岸坍塌原　因大致可归结为（往往是多种不利因素叠加后引起坍　塌）：（１）驳岸后侧主动土压力增大；（２）驳岸前方的被　动土压力减小；（３）施工扰动引起的边坡土体强度降低；　（４）静水压力变化、动水压力的不利影响。　通过分析结合工程经验，认为减小内河整治对　驳岸影响的对策有：（１）设置清淤底标高标志，清淤　过程严格控制，接近清淤底标高时应采用小型挖土　器械；（２）建立联动机制，避免水位的骤升骤降；（３）　对于驳岸顶施工车辆应控制通行车辆的荷载大小、　车辆距驳岸的安全距离；（４）控制拉管距驳岸的安全　距离、改善拉管的工艺。除此外，对资料齐全时应对　上述工况进行验算，若计算或根据经验认为边坡稳　定无法满足要求时，可采取如下措施：（１）在驳岸前　进行砂袋或粘土袋临时防压；（２）对驳岸进行超前加固（如驳　岸后侧增设微型钢管灌注桩（２）、河道宽度较小时可对两侧驳岸　设临时钢管对撑）；（３）内河综合整治对驳岸影响段，施工过程　应加强巡视与监测，采取信息化施工。　图２基坑支护剖面图　基坑施工顺序为：坍塌部分换填砂，分层密实，密实度不小　于０．９４。一滑塌段坡脚通长反压一施工高压旋喷桩超前支护　（一并施工拟建驳岸地基处理的高压旋喷桩）一待高压旋喷桩　达到设计强度８０％以上后，施工拉森钢板桩一逐层开挖、设置　实践证明采取上述对策，可有效减小内河综合整治对旧驳　岸的破坏，节省工程总造价。　支撑一施工挡墙底板，设换撑带一挡墙施工至钢管撑下方　０．５ｍ且挡墙达到设计强度８０％以上后，拆除钢管撑一挡墙施　工完毕且达到设计强度、挡墙后侧回填完毕后，拔除钢板桩　（拔除过程跟踪注浆）　４．４基坑支护实际效果　４驳岸重建的基坑支护　４．１基坑工程概况　由于驳岸已经破坏，需对驳岸进行重建，拟建驳岸为片石　砼挡墙（地基采用高压旋喷桩处理）。基坑开挖深度约４．５ｍ，　长度约１５０ｍ，基坑约７ｍ处为１—２层的民房（浅基础），基坑　安全等级为二级。　场地工程地质、水文地质情况：（１）杂填土：稍密一密实，　基坑工程由我院进行监测，监测数据（如基坑顶部水平位　移与竖向位移、基坑深层水平位移、坑内隆起量、周边建筑的位　移与倾斜度等）均未超过监测报警值，基坑及周边建（构）筑物　安全稳定　自基坑开挖至新建驳岸建成且回填完毕，未见变形　过大或其它破坏征兆等异常情况。　４．５基坑支护评价　湿，主要成分为粘土，含碎石、碎砖、水泥块、抛石等建筑垃圾，　硬杂质含量大于３０％，均匀性差，堆填时间约１Ｏ年，层厚１．７０　３．４０ｍ；（２）淤泥：含水量在５３％一８２％（平均含水量约　７０％），部分为淤泥质土，深灰色，流塑，饱和，全场揭示，厚度　～（１）本工程基坑支护采用钢板桩支护（河道内侧钢板桩后联　合粘土袋），既可支护土体又可作为围堰止水措施，经济安全。　（２）本基坑为条带状基坑，采用钢板桩支护可分段循环利　用，节省造价。　大，含腐烂植物，有腥臭味，摇振反应慢，有光泽，捻面光滑，干　强度及韧性中等，层厚ｌ５．００—２３．２０ｍ。（３）粘土：褐黄色，可　塑为主，湿，局部缺失，含少量粉砂、粉土、云母及铁锰结核等，　局部表层揭示含薄层耕土，无摇振反应，有光泽，捻面光滑，干　强度及韧性中等，粘性较强，层厚大于３ｍ。　根据勘察报告主要含水层为浅部填土中的上层滞水，大部　分场地稳定水位高程一般在３．５０～３．８０ｍ间。施工期凤坂河　水位高程约为３．４ｍ。　４．２基坑支护方案　（３）拉森钢板桩设备置于河内施工，避免因大型机械置于　坑顶施工增加坡顶荷载致基坑失稳的风险。　（４）靠建筑物侧的钢板桩后采用高压旋喷桩内插锚杆进　行超前加固，减小了钢板桩施工（打入或拔除过程）对周边建　筑物的不利影响，确保了基坑周边建筑的安全。　（５）基坑支护超前加固采用的高压旋喷桩与驳岸地基处　理的设备一致，避免采用不同设备而增加进场费，节省造价。　（６）虽然场地坑顶作业空间狭窄，但高压旋喷桩的施工设　由于场地驳岸现状处于不稳定状态，不适合大型机械进　场，故排除灌注桩、管桩等支护形式。本设计采用拉森钢板桩　备小，符合进场条件。同时，高压旋喷桩施工设备轻，对坡顶施　加的荷载小，无安全隐患。　（３）（４）联合钢管对撑进行支护（钢板桩打桩机设备置于河内），　靠河河内侧钢板桩后则采用堆粘土袋进行压重（同时起围堰　止水作用），河外侧钢板桩后采用３排　６００高压旋喷桩（５）（６）　（Ｌ：９５００搭接１００，内插一排　４８锚管Ｌ＝９０００＠１０００）进行　超前加固。另，基坑施工期间做好联动机制，保证水位无骤升　骤降情况。基坑支护剖面如（图２）所示。　４．３基坑施工顺序　（７）支护形式联合了内支撑，可有效地控制支护结构及土　体变形，避免产生过大变形，确保了基坑及周边建筑的安全。　５结论　（１）笔者作为地质勘察、岩土设计项目负责人，通过一定数　量内河综合整治工程的实践接触、经验积累，从岩土工程角度，　（下转第９６页）