預制鋼筋砼管在中小河流治理工程中的應用

梅飛朋

(廣東省水利電力規劃勘測設計研究院,廣東 廣州 510635)

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預制鋼筋砼管在中小河流治理工程中的應用

梅飛朋

(廣東省水利電力規劃勘測設計研究院,廣東 廣州 510635)

通過對佛山市三水區中小河流治理項目中采用預制鋼筋砼管固腳工程實例的剖析,探討了預制鋼筋砼管固腳的結構穩定、施工方法及造價等方面的問題。工程應用實踐表明,該方案結構穩定可靠、施工快捷方便、造價合理、造型美觀,對于軟土地基條件是一種較好的固腳結構。

中小河流治理；預制鋼筋砼管；固腳

1 概況

佛山市三水區為廣東省中小河流治理重點縣綜合整治和水系連通試點之一,本次整治12個項目區,共計10條涌(其中樂平涌分上中2段、大塘引涌分上下2段),主要對河涌采取清淤疏浚、固腳護岸等整治措施。三水區位于佛山市境西北部、珠江三角洲西北端,水產養殖業較發達,本次整治河涌沿岸多為魚塘、河涌與魚塘之間的土體較單薄,對設計方案提出如下要求：①養殖戶經常排放養殖廢水,然后從涌道抽水灌入魚塘,因此在施工中必須保證沿岸養殖戶的排水、取水要求；②在枯水期施工時涌道水位較低,養殖戶為提高養殖效率盡量抬高魚塘水位,河涌與魚塘兩側水頭差較大,在清淤疏浚施工中若在無防護措施情況下對涌道坡腳清淤挖深,將會造成岸坡滑塌,因此應將固腳護岸措施與清淤前的支護措施結合起來從而降低治理造價。

南丫涌為蘆苞鎮-1項目區,由北向南匯入蘆苞涌,全長2.80 km,現狀岸坡雜草叢生、坡腳塌陷、涌底淤積嚴重,對沿岸魚塘日常取水排水造成不便。本次整治主要采取清淤疏浚、固腳護岸措施。根據本工程地勘報告,樁號0+950～2+800段場地地基土主要為粉質粘土、淤泥(淤泥質土)等,軟弱土層較發育,沿線主要不良地質現象及特殊性土層為高壓縮性軟弱土層的淤泥、淤泥質土,其下臥層為粉質粘土或粗砂。

由于以上兩因素限制,考慮到淤泥、淤泥質土的工程特性,對于南丫涌樁號0+950～2+800段經過比選采用預制鋼筋砼管固腳方案。該方案采用預制鋼筋砼管可穿過淺層承載力低、高壓縮性、高靈敏度、抗剪能力差淤泥層,管底到達淤泥質土層或粉質粘土層,滿足設計穩定要求。

2 方案設計

2.1 方案比選

在中小河流治理中常用的固腳措施主要有：①傳統墻式固腳,如漿砌石擋墻、混凝土擋墻等；②生態型墻式固腳,如植草砌塊、格網石籠等；③樁式固腳,如鋼筋砼方(板)樁、松木樁等。墻式固腳施工需要開挖基坑且要干水作業,南丫涌沿岸魚塘需要換水且地質條件較差,不適合采取墻式固腳,因此設計過程中首先排除采用墻式固腳方案,初步采用樁式固腳方案。根據本工程實際情況,初擬的常用鋼筋砼方(板)樁、松木樁固腳方案如圖1中②、③所示。但是,南丫涌樁號0+950～2+800段涌道為淤泥、淤泥質土,具有承載力低、高壓縮性、高靈敏度、抗剪能力差的特性,長條形支護結構與土層接觸面積小、自重輕在軟土中樁頂容易產生較大位移,因此考慮采用體積較大、長度相對短的鋼筋砼管作為固腳措施。由于鋼筋砼排水管較常用,管材根據《混凝土和鋼筋混泥土排水管(GB/T 11836—2009)》表2選用[1],無需重新開模預制,可以直接在預制廠購買。根據設計清淤深度固腳結構擋土高度為0.6 m左右,初步選用2 m長、公稱直徑600 mm的Ⅱ級平口管,如圖1中①所示。

通過對3種固腳措施的結構穩定性、施工圖便利性及經濟合理性進行對比,擇優采用,各方案優缺點如表1所示。

圖1 3種樁式固腳方案典型斷面示意(單位：mm)

由于南丫涌水位波動頻繁、魚塘樁號0+950～2+800段基本以軟土為主且軟土層較厚,若采用松木樁將存在樁頂部腐爛失穩風險；采用預制鋼筋砼方樁自穩能力差、嵌固深度小時樁頂位移大,且造價較高；考慮到結構的穩定性及經濟的合理性本次最終采用預制C25鋼筋砼管固腳方案,典型斷面如圖2所示。

圖2 預制鋼筋砼管固腳典型斷面示意(單位：mm)

2.2 方案設計

2.2.1 結構設計

根據《混凝土和鋼筋混泥土排水管(GB/T 11836—2009)》表2,Ⅱ級鋼筋混凝土管公稱直徑范圍為200～3 500 mm[1]。根據不同公稱直徑管材的造價對比及結構穩定需要,最終選用2 m長、公稱直徑600 mm的Ⅱ級平口管作為固腳結構。在河涌清淤前先在涌道岸坡坡腳壓入預制鋼筋砼管,并同時于兩管之間涌岸側壓入1 m長預制C20鋼筋混凝土三角條楔。為加強管與管之間整體性于管頂澆筑100 mm厚鋼筋砼壓頂,壓頂嵌入管頂50 mm,每10根管材設置1道伸縮縫。管材、壓頂、三角條楔大樣圖見圖3。待固腳措施穩定之后再對涌道進行清淤疏浚以免清淤施工中對岸坡穩定造成不利影響。

圖3 預制鋼筋砼管固腳典型斷面示意(單位：mm)

2.2.2 穩定計算

1) 計算軟件：根據本工程結構特點采用理正深基坑支護結構設計軟件排樁模塊計算[2]。

2) 計算工況：本工程最不利工況為完建工況,假定沿岸魚塘換水完畢涌道無水,魚塘水位較岸頂低1 m。對應典型斷面圖2中涌道水位高程1.5 m、魚塘水位高程4.5 m,地面超載為10 kN/m。

3) 地質參數選?。焊鶕刭|報告 ① 素填土強度指標cq=23.2、φq=8.6；② 淤泥、淤泥質土強度指標cq=11.5、φq=6.5。

4) 計算結果：抗傾穩定系數Ks=3.3、抗滑穩定系數Kc=1.304。本工等級為工程等別為Ⅳ等,工程主要建筑物為4級,根據規范[3-4]抗傾安全系數允許值為1.4、抗滑安全系數允許值為1.2,計算結果表明設計方案滿足規范要求。

2.3 施工工藝及要求

預制C25鋼筋砼管固腳施工工序分為削坡開槽、鋼筋管吊裝定位、壓管及三角條楔、現澆壓頂等階段,要點分述如下：

1) 削坡開槽：首先應清理現場內樹根等雜物以免影響壓管施工,根據管徑槽寬約0.75 m、深0.3 m,槽底應平整,以便壓管前管材自穩。1次開挖管槽不宜過長應逐段開挖逐段壓管施工。

2) 鋼筋管吊裝定位：管材質量在0.65 t左右,用鋼纜綁好之后采用一般挖機即可吊起放置于管槽中,管身應垂直,緊密排列。

3) 壓管及三角條楔：壓管前應于管頂放置樁墊,樁墊與管頂接觸平整,壓樁施工中應使管頂受力均勻,以免局部應力集中造成管頂破損,相鄰管頂高程差不大于±0.5 cm。

4) 現澆壓頂：管材壓至設計高程后,應清理管腔內部分土體,預留50 mm壓頂嵌固空間,清理完畢即可支護模板、綁扎鋼筋、澆筑混凝土。壓頂每10根管

圖4 采用預制鋼筋砼管固腳整治后河涌岸坡

材設置1道伸縮縫,采用聚乙烯嵌縫板填縫。

3 結語

本工程采用預制C25鋼筋砼管作為固腳結構,能較好的適應帶水施工條件；管材根據《混凝土和鋼筋混泥土排水管(GB/T 11836—2009)》表2選用,方便選購；管材強度高、剛度大,通過現澆鋼筋砼壓頂加強結構整體性；圓形固腳造型美觀,對于軟土地基條件是一種較好的固腳結構。南丫涌樁號0+950～2+800段選采用預制鋼筋砼管固腳方案并于2015年4月初完工,經受當年及今年多場洪水考驗后安然無恙,目前固腳鋼筋砼與周圍土體結合緊密,坡腳穩固,岸坡穩定,取得了良好的效果(如圖4所示)。

[1] 混凝土和鋼筋混凝土排水管：GB/T 11836—2009[S].北京:中國標準出版社,2009．

[2] 建筑基坑支護技術規程：JGJ 120—2012[S].北京:中國建筑工業出版社,2012．

[3] 水工擋土墻設計規范：SL 379—2007[S].北京:中國水利水電出版社,2007．

[4] 堤防工程設計規范：GB 50286—2013[S].北京:中國計劃出版社,2013．

(本文責任編輯 王瑞蘭)

Application of Precast Reinforced Concrete Pipe inSmall and MediumSized Rivers Treatment Project

MEI Feipeng

(Guangdong Hydropower Planning&Design Institute，Guanzhou 510635，China)

Through the analysis of the smalland medium sized river treatment project case in Sanshui District of Foshan City which reinforces the toe with prefabricated reinforced concrete pipes, the problems of the structure stability, construction methods and cost of prefabricated reinforced concrete pipe are discussed.Project application practice shows that the scheme is stable, reliable, fast and convenient construction, reasonable cost and beautiful appearance. It is a good structure for soft soil foundation.

small and mediumsized river treatment project,precast reinforced concrete pipe, reinforces the toe

2016-05-10;

2016-06-20

梅飛朋(1983),男,碩士,工程師,主要從事水工設計工作。

TV546

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1008-0112(2016)05-0083-04