受新建建筑物影響的既有堤岸結構改造設計總結

朱琳，劉松雪，吳艷

（1.中水北方勘測設計研究有限責任公司，天津市河西區 300222；2. 天津開發區現代產業區總公司，天津市濱海新區 300480）

受新建建筑物影響的既有堤岸結構改造設計總結

朱琳1，劉松雪1，吳艷2

（1.中水北方勘測設計研究有限責任公司，天津市河西區 300222；2. 天津開發區現代產業區總公司，天津市濱海新區 300480）

既有河道堤岸結構不僅要保證堤岸整體承載能力和防洪排澇的安全穩定，同時經過改造也要適應新建建筑物的功能要求。本文以受新建賽艇皮劃艇比賽附屬用房影響的既有堤岸結構改造設計為例，簡述了堤岸結構改造方案中的原則與方法，提出了合理設計方案，總結和回顧了改造方案的設計過程，為今后的類似工程設計提供一些有益的借鑒。

新建建筑物；既有堤岸結構

0 引言

在河道岸邊建設新建建筑物，設計者必須考慮新建建筑物同原有堤岸結構在空間上的關系和老結構及利用[1]，以及對原堤岸結構的合理改造方案；在保證改造后堤岸結構體系安全的前提下，能夠使得新建建筑物得以順利實施。針對第十三屆全運會賽艇皮劃艇項目附屬用房的建設，本文以受其影響的堤岸結構改造設計為例，系統探討了改造設計方案，并對設計過程進行了總結與回顧，以期為今后的類似工程設計提供良好的借鑒。

1 項目概況

堤岸結構作為城市河道改造項目中的基礎工程，不僅要求保證堤岸整體的安全穩定，而且還要盡可能地適應景觀、市政、體育賽事等綜合方面的設計要求[2]。為迎接2017年全運會賽艇皮劃艇比賽的順利實施，天津市委市政府組織相關單位落實深化海河沿岸水利堤岸工程和綠化景觀工程。力爭在2017年全運會開幕之時，賽艇皮劃艇項目附屬用房必須達到功能完備、試用合格的比賽要求，而且堤岸景觀不僅可以滿足比賽、觀賽的配套功能需求，同時需要成為獨具特色的經濟帶、文化帶、景觀帶[3]。

通常城市河道堤岸結構形式一般采用板樁結構[4]或密排樁結構[5]，本次改造涉及的堤岸結構形式就是混凝土密排樁結構形式-前直立式胸墻樁排墻加鋼拉桿錨碇結構[6]。賽艇皮劃艇項目附屬用房建設在天津市吉兆橋和外環橋之間的海河左岸，最近處距堤岸線約11m（見圖1）。護岸為直徑600mm的密排灌注樁，中心間距為0.7m，其上設置胸墻，頂高程為1.75m，胸墻上設置錨頭和鋼拉桿，錨碇設施為錨碇板結構，錨碇板距離前胸墻19.85m，因此堤岸岸線以內約20m范圍均為該堤岸結構所占區域；距堤岸岸線約25～38m是防洪土堤，堤頂高程為4.5m。所以，該建筑物的主體、基礎在平面上與海河該段的堤岸結構和防洪堤均會發生沖突，需要對堤岸結構進行改造，以適應新建附屬用房的實施。

2 方案比選和設計

原有堤岸為現澆混凝土樁排墻加鋼拉桿錨碇板結構體系，本次改造方案設計考慮兩種方案。方案一是采用前直立樁排墻加后間隔錨碇樁結構體系，方案二是采用前直立樁排墻加土層錨桿結構體系。方案一，需要先將現狀堤岸表層土等荷載卸荷，再將埋深1.5～3.0m的原有鋼拉桿、錨碇板和碎石土挖出后，進行后間隔樁體系施工，待其達到一定強度即可進行鋼拉桿張拉。新建建筑物的樁基礎可以與間隔樁同步施工。方案二，在表層卸荷和拆除鋼拉桿、錨碇板和碎石土的基礎上，仍需要將堤岸前胸墻拆除，并同步進行建筑物樁基施工，待建筑物樁基達到一定強度后，在建筑物樁與樁的空隙之間進行土層錨桿的鉆孔、注漿、張拉等工序施工，期間需要再重新澆筑前堤岸胸墻。

圖1 附屬用房與原堤岸結構空間關系圖Fig.1 Spatial relationship diagram of the ancillary building and original embankment structure

經比較，兩種方案均能實現堤岸體系與新建建筑物的安全和協調共建，但是，方案一在設計上考慮保留原有前胸墻，僅將影響建筑物的部分堤岸結構拆除，拆除工程量小，改造難度較小，造價較少，同時建筑物和堤岸改造可以同步施工，能夠加快施工進度；而方案二增加拆除和重新澆筑前堤岸胸墻，并需要跟建筑物進行交叉施工，相互制約，影響施工進度，造價較高；并且土層錨桿需要在建筑物樁基礎空隙之間施工，難度較大，施工質量相對難于控制。綜合考慮，本次改造最終采用方案一（前直立樁排墻加后間隔錨碇樁結構體系）。

對于該段堤岸結構，先將堤岸線以后35m范圍內、高程0.5m以上的土挖開，為前堤岸結構卸荷，同時將鋼拉桿和錨碇板出露后，將錨碇板結構拆除，并挖除錨碇板前面的碎石土；松張鋼拉桿，拆除遠離岸線的三段鋼拉桿。然后，在距離胸墻前緣線9.65m處設置直徑為800mm的混凝土灌注樁（錨碇樁），間隔布置，中心間距為2.0m，其上設置通長的帽梁，將新設置的鋼拉桿錨入其中后，與之前預埋入原胸墻內的原有第一段鋼拉桿連接，重新張拉。間隔錨碇樁位置與鋼拉桿位置采用對應布置。實施后的堤岸間隔錨碇樁與附屬用房的基礎灌注樁的中心間距為均不小于2.49m（見圖2）。

3 結構設計總結

本次設計僅對原堤岸結構的錨碇系統進行調整，原胸墻和灌注樁排墻護岸維持不變，因此，根據《板樁碼頭設計與施工規范》，對于本段的間隔樁加樁排墻堤岸結構計算內容[7]如下：

圖2 附屬用房與改造后堤岸結構空間關系圖Fig.2 Spatial relationship diagram of the ancillary building and reconstructed embankment structure

（1）考慮兩種設計狀況即持久狀況、偶然狀況，相應的作用效應組合有：

1） 設計最高水位、設計低水位、極端低水位狀態下的永久作用與可變作用效應組合。

2）設計最高水位、設計低水位狀態下的永久作用與可變作用效應組合，組合中包括地震作用。

3）水位驟降狀態下的永久作用與可變作用效應組合。

（2）板樁墻的“踢腳” 穩定性計算、堤岸的整體穩定性計算。

（3）板樁墻、鋼拉桿等結構構件的強度計算[8]。

本次錨碇樁的穩定性依據《板樁碼頭設計與施工規范》（JTS 167-3—2009）第5章要求，采用手工計算。本工程沒有對密排板樁墻進行改動，其后的地面荷載情況與改造前基本相同，因此本次密排板樁墻“踢腳”穩定性、堤岸的整體穩定性就不再另行計算和設計，具體可參考原有《海河堤岸結構工程初步設計報告（春意橋至吉兆橋右岸、吉兆橋至外環橋段左岸）》[6]相關內容。

錨碇樁的計算：

錨碇樁的長度和內力可按受拉桿拉力作用的樁計算。根據堤岸結構計算結果，拉桿拉力標準值為211.4kN（見表 1）。

（1）錨碇樁強度計算。

（2）錨碇樁穩定性計算。

錨碇樁的計算寬度可按式（1）確定。

表1 錨碇樁計算結果Tab.1 Calculated result of anchor piles

式中: BK——錨碇樁的計算寬度，m；

n——組成1個錨碇的樁數，根；

bz——單根樁的寬度，m。

錨碇樁的穩定性要求見式（2）

γE——主動土壓力分項系數，取1.35；

Eax—— 錨碇樁后土體本身產生的主動土壓力水平分力的標準值，kN；

γRA——拉桿拉力的分項系數，取1.35；

RAX——拉桿拉力水平分力的標準值，kN；

ψ——作用組合系數，取0.7；

Eqx—— 錨碇樁后地面可變作用產生的主動土壓力水平分力的標準值， kN；

Epx—— 錨碇樁前被動土壓力水平分力的標準值，kN；

第二，如何防范水權交易損害水源地居民的權益？從我國現有的水權交易實踐來看，水權交易不但無法對既有的用水者予以補償，反而可能會損害水源地用水戶的權益。譬如，在東陽義烏案例中，東陽市政府和義烏市政府的水權交易遭到水源地用水者—東陽市橫錦水庫灌區的農民—的強烈反對。理論上，用水者是水權交易市場的支持者而非反對者，因為交易有利可圖。那么橫錦水庫灌區的農民作為用水者為何極力抵制且反對呢？因為，橫錦水庫灌區的農民認為，東陽義烏水權交易侵犯了他們的實際利益。

γR——抗力分項系數，取1.25。

圖3 改造后堤岸結構計算模型簡圖Fig.3 Simplified diagram of the calculated model of reconstructed embankment structure

經過計算，錨碇樁抗滑穩定系數為1.31，滿足要求。

4 結束語

城市河道堤岸結構不僅要保證堤岸整體承載能力和防洪排澇的安全穩定，同時也要適應景觀綠化、新建建筑物與市政工程等方面的功能要求。本文以受新建賽艇皮劃艇比賽附屬用房影響的既有堤岸結構改造設計為例，簡述了堤岸結構改造選型中的原則與方法，在限定的約束條件下提出了合理設計方案，并總結了改造方案的設計過程，為今后的類似工程設計提供一些有益的借鑒。

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[2] 張樑，徐麗，莊小軍. 海河堤岸改造結構選型綜述[J]. 海河水利，2012，NO3：15-17.ZHANG Liang， XU Li， ZHUANG Xiaojun. Summary of the Selection of Reconstruction Structure of Haihe River Embankment [J]. Haihe Water Resources，2012，NO3：15-17.

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[9] 李作光，范永思.豐滿大壩重建工程基礎開挖對老壩壩基揚壓和漏水觀測值影響分析[J].水電與抽水蓄能，2015，1（2）：45-51.LI Zuoguang，FAN Yongsi.Reconstruction of Fengman Dam Excavation the Uplift Pressure on Dam Foundation and Leaking Data Analysis[J].Hydropower and Pumped Storage，2015，1（2）:45-51.

Design Summary of Existing Embankment Structure Reconstruction Affected by New Buildings

ZHU Lin1, LIU Songxue1, WU Yan2
(1.China Water Resources Beifang Investigation, Design & Research CO.LTD, Tianjin, 300222, China；2. TEDA Industrial Park, Tianjin,300480，China)

Existing river embankment structure should not only guarantee the overall carrying capacity of the embankment and the security and stability of flood control and drainage，but also adapt to the functional requirement of new buildings after reconstruction.In this paper， take the design of existing embankment structure reconstruction affected by the newly built ancillary building for the rowing and canoeing race for example，the principles and methods of the embankment structure reconstruction are briefly described，and reasonable design scheme is proposed. At the same time，the design process of the reconstructed scheme is summarized and reviewed， which will provide some useful references for the similar engineering design in the future.

new buildings；existing embankment structure

TV22

A

570.25

10.3969/j.issn.2096-093X.2017.01.017

2016-01-13

2016-02-25

朱琳（1979—），男，河北人，一級注冊結構工程師、一級注冊建造師、高級工程師，主要研究方向：民用建筑和水利工程結構設計工作。Email: tidizl@163.com

劉松雪，（1984—），女，山東人，一級注冊結構工程師、工程師，主要研究方向：民用建筑和水利工程結構設計工作。Email:756631831@qq.com

吳艷（1981—），女，安徽人，國家一級注冊造價師、工程師，主要研究方向：建筑行業造價和工程管理工作。Email:wuy@teda.gov.cn