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(zhǎng)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(zhǎng)江大堤，長(zhǎng)江二級(jí)堤防．大堤保護(hù)區(qū)的九江市及其轄區(qū)地處長(zhǎng)江南岸，是歷史悠久的著名港口和外貿(mào)口岸．九江長(zhǎng)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(huì)的發(fā)展和穩(wěn)定．橋位下游三公里處大堤曾于98年長(zhǎng)江洪水期間決口，造成重大經(jīng)濟(jì)損失．研究施工及運(yùn)營(yíng)期大橋基礎(chǔ)對(duì)堤防安全的影響，保證大橋及大堤的絕對(duì)安全是九江長(zhǎng)江公路大橋最具爭(zhēng)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(zhǎng)江公路大橋南塔橋墩對(duì)永安堤影響專題報(bào)告》，論證了南主塔橋墩放置在永安大堤內(nèi)側(cè)平臺(tái)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饔茫瑢?duì)大堤邊坡穩(wěn)定有利;(3)采用護(hù)坡、護(hù)岸工程和封閉防滲墻護(hù)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(tái)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(tái)開挖對(duì)堤防安全不容忽視，應(yīng)切實(shí)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(zhǎng)江公路大橋建設(shè)的最大挑戰(zhàn)．

2堤防方案對(duì)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(tái)基坑的開挖，如何保證大堤的邊坡穩(wěn)定．針對(duì)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(hù)措施成為解決這一問題的關(guān)鍵．先期在南主塔承臺(tái)與長(zhǎng)江永安大堤之間實(shí)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(tái)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(xì)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(zhǎng)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(jìn)行樁基鉆孔，鉆孔順序九江長(zhǎng)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(shí)7個(gè)月，2010年5月全部樁基及防滲墻在一個(gè)枯水季節(jié)順利完成，經(jīng)監(jiān)測(cè)及2010年高位洪水考驗(yàn)，基礎(chǔ)及大堤安全穩(wěn)固．基坑開挖是堤防安全的另一個(gè)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(tái)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(gè)500余平方米7m深的基坑．基坑的防護(hù)應(yīng)具有相當(dāng)?shù)膭偠?，以確保大堤邊坡穩(wěn)定，同時(shí)應(yīng)具有很好的防滲性．滿足這兩個(gè)要求考慮經(jīng)濟(jì)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(hù)，同時(shí)考慮基坑內(nèi)的排水，合理選擇工程實(shí)施時(shí)間．洪水季過后南塔承臺(tái)基坑支護(hù)樁開始施工．以直徑1m的連排鋼筋砼鉆孔樁作為承臺(tái)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(jī)械多種荷載組合進(jìn)行分析，結(jié)果顯示承臺(tái)開挖時(shí)支護(hù)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(jì)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(jì)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(duì)大堤穩(wěn)定性有利影響情況計(jì)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(jì)算分析表明低水位時(shí)大堤最不利滑動(dòng)面圓心位于第二級(jí)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(shí)，大堤依然穩(wěn)定．考慮樁基對(duì)大堤整體穩(wěn)定有利作用，實(shí)際抗滑安全系數(shù)將大于計(jì)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(hù)樁開始施工，在完成152根鉆孔支護(hù)樁、152根旋噴止水樁和冠梁后，順利開挖承臺(tái)基坑，澆筑承臺(tái)混凝土．

3堤防監(jiān)測(cè)

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(diǎn)進(jìn)行滲透及水位觀測(cè)．沿基坑開挖面及堤頂布設(shè)位移觀測(cè)點(diǎn)監(jiān)控大堤的邊坡穩(wěn)定．同時(shí)在基坑防護(hù)樁及冠梁頂設(shè)位移觀測(cè)點(diǎn)．觀測(cè)數(shù)值均在允許范圍之內(nèi)，與設(shè)計(jì)基本吻合．4結(jié)束語(yǔ)南主塔基礎(chǔ)施工期間監(jiān)測(cè)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(duì)大堤邊坡穩(wěn)定有利．工程實(shí)施的大堤防護(hù)，樁基鉆孔、承臺(tái)開挖措施合理有效．經(jīng)多年長(zhǎng)江洪水季節(jié)考驗(yàn)，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(jì)研究院有限責(zé)任公司