略說堤防上建造大型基礎(chǔ)的方法

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1大堤安全論證

南主塔基礎(chǔ)工程位于永安長江大堤馬道上，基礎(chǔ)外緣至大堤頂外肩(地面高程23．562m)僅18m．永安長江大堤，長江二級堤防．大堤保護區(qū)的九江市及其轄區(qū)地處長江南岸，是歷史悠久的著名港口和外貿(mào)口岸．九江長江大堤江岸與堤防的安全與否關(guān)系到九江市的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、社會的發(fā)展和穩(wěn)定．橋位下游三公里處大堤曾于98年長江洪水期間決口，造成重大經(jīng)濟損失．研究施工及運營期大橋基礎(chǔ)對堤防安全的影響，保證大橋及大堤的絕對安全是九江長江公路大橋最具爭議的關(guān)鍵性技術(shù)和問題．大橋前期工作中編制了《九江長江公路大橋南塔橋墩對永安堤影響專題報告》，論證了南主塔橋墩放置在永安大堤內(nèi)側(cè)平臺上的可行性．經(jīng)分析、研究結(jié)論如下:(1)大橋建成后堤防滿足滲透穩(wěn)定要求;(2)大橋?qū)嵤┖笥捎跇驑队锌够饔?，對大堤邊坡穩(wěn)定有利;(3)采用護坡、護岸工程和封閉防滲墻護墩措施，可以減少南主塔墩建設(shè)引起的岸坡沖刷，避免因樁和承臺與周圍土體間存在裂縫而產(chǎn)生的堤防滲透穩(wěn)定問題;(4)施工期間樁基鉆孔及承臺開挖對堤防安全不容忽視，應(yīng)切實采取工程措施保證堤防安全．因此大橋基礎(chǔ)施工期間保證大堤安全成為九江長江公路大橋建設(shè)的最大挑戰(zhàn)．

2堤防方案對策研究

一方面是樁基施工期間，樁基施工縮短了大堤滲流路徑，易引起大堤滲流引發(fā)潰堤事故;另一方面承臺基坑的開挖，如何保證大堤的邊坡穩(wěn)定．針對性地分析可知，合理安排鉆孔順序、施工防滲墻以及基坑防護措施成為解決這一問題的關(guān)鍵．先期在南主塔承臺與長江永安大堤之間實施一道防滲墻．根據(jù)水頭、地質(zhì)等情況分析，防滲墻中線距承臺邊緣6m，單排布置，防滲墻滲透系數(shù)不大于1×10－6cm/s，J允＞80．防滲墻深度穿透細砂層嵌入粉質(zhì)粘土層2m以上，總深度大于32m，防滲墻平面布置折線形，長度約165m;兩端弧向永安堤軸線，并與永安堤原防滲墻體相連，其間設(shè)復(fù)合土工膜使其形成整體防滲．高壓噴射采用定噴，孔距1．5m，噴射方向與鉆孔中心線夾角15°．防滲墻完成后從大堤側(cè)往江側(cè)孔進行樁基鉆孔，鉆孔順序九江長江公路大橋南塔樁基礎(chǔ)2009年10月開始間隔鉆孔，施工歷時7個月，2010年5月全部樁基及防滲墻在一個枯水季節(jié)順利完成，經(jīng)監(jiān)測及2010年高位洪水考驗，基礎(chǔ)及大堤安全穩(wěn)固．基坑開挖是堤防安全的另一個挑戰(zhàn)．基坑開挖需確保不發(fā)生大堤滲流、裂縫和較大的沉降位移．南主塔承臺頂標(biāo)高+20．0m，底標(biāo)高+12．0m，地面標(biāo)高約為+11．5m．需在永安大堤馬道上開挖兩個500余平方米7m深的基坑．基坑的防護應(yīng)具有相當(dāng)?shù)膭偠?，以確保大堤邊坡穩(wěn)定，同時應(yīng)具有很好的防滲性．滿足這兩個要求考慮經(jīng)濟性后選擇的方案是鉆孔灌注樁加旋噴止水樁方案，基坑防護，同時考慮基坑內(nèi)的排水，合理選擇工程實施時間．洪水季過后南塔承臺基坑支護樁開始施工．以直徑1m的連排鋼筋砼鉆孔樁作為承臺基坑開挖擋土受力結(jié)構(gòu)，樁頂設(shè)冠梁和角部鋼管支撐．考慮土壓力、地面堆載、施工機械多種荷載組合進行分析，結(jié)果顯示承臺開挖時支護樁位移僅2．5mm．大堤整體穩(wěn)定性分析考慮3種荷載工況．工況一按原始岸坡計算抗滑安全，分析得安全系數(shù)為1．445;工況二原始岸坡+堤中心地下水位高出江面3m情況計算抗滑安全，分析得安全系數(shù)1．381;工況三不考慮樁基礎(chǔ)對大堤穩(wěn)定性有利影響情況計算岸坡抗滑安全，安全系數(shù)1．547．控制性工況分析結(jié)果計算分析表明低水位時大堤最不利滑動面圓心位于第二級坡面上，基坑開挖有利于大堤整體穩(wěn)定．當(dāng)?shù)讨行牡叵滤徊桓哂诮?m時，大堤依然穩(wěn)定．考慮樁基對大堤整體穩(wěn)定有利作用，實際抗滑安全系數(shù)將大于計算值．分析表明采取的工程措施可以滿足要求，確保大堤安全．2010年9月基坑開挖支護樁開始施工，在完成152根鉆孔支護樁、152根旋噴止水樁和冠梁后，順利開挖承臺基坑，澆筑承臺混凝土．

3堤防監(jiān)測

南塔基礎(chǔ)施工過程中在大橋中心線及下游100m處設(shè)立觀察水準(zhǔn)工作基點進行滲透及水位觀測．沿基坑開挖面及堤頂布設(shè)位移觀測點監(jiān)控大堤的邊坡穩(wěn)定．同時在基坑防護樁及冠梁頂設(shè)位移觀測點．觀測數(shù)值均在允許范圍之內(nèi)，與設(shè)計基本吻合．4結(jié)束語南主塔基礎(chǔ)施工期間監(jiān)測顯示大堤穩(wěn)固，基本上沒有發(fā)生位移．南主塔基礎(chǔ)施工后，邊坡未發(fā)生變化，伸入基巖的大直徑鉆孔灌注樁，對大堤邊坡穩(wěn)定有利．工程實施的大堤防護，樁基鉆孔、承臺開挖措施合理有效．經(jīng)多年長江洪水季節(jié)考驗，南主塔基礎(chǔ)和大堤穩(wěn)固．

作者：范永利 余小江 單位：江西省交通設(shè)計研究院有限責(zé)任公司