城市河道工程地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)探討

徐澤友 曹昭輝

(南京南大巖土工程技術(shù)有限公司，江蘇 南京 210000)

1 概述

城市的地貌結(jié)構(gòu)因人類追求經(jīng)濟(jì)發(fā)展造成變化或破壞，必須遵循城市建設(shè)與生態(tài)環(huán)境相協(xié)調(diào)的可持續(xù)發(fā)展理論，建設(shè)美好宜居的美麗山水城市，以取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

南京國家級森林公園老山南部分布數(shù)千米自然水系，中部零散分布千余畝濕地公園，是優(yōu)良的天然綠色生態(tài)景區(qū)，擬通過開挖河道、河道護(hù)岸和建設(shè)溢流壩，將沿線湖塘自然相連，形成雨季時泄洪排水、平時宜居的自然生態(tài)游覽區(qū)。本文對擬建河道地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)進(jìn)行探討，對河道、擋墻、溢流壩不同地質(zhì)條件的地基基礎(chǔ)提出可供參考的設(shè)計(jì)方案，確保河道建成后運(yùn)行安全。

2 場地工程地質(zhì)條件

2.1 工程概況

擬建河道項(xiàng)目位于南京市浦口區(qū)海峽兩岸科工園內(nèi)，總體自西北～東南階梯狀走向，西北起于沿山大道，向南穿越寧合高速后繼續(xù)向南至海橋路，折向東止于綠水灣路(建設(shè)中)，匯入綠水河。北段、中段支流分別規(guī)劃淮月湖景區(qū)、晶溪湖景區(qū)，河道全長約4 300 m。

河道兩側(cè)護(hù)坡設(shè)計(jì)坡率1∶2～1∶4，擬采用綠濱墊生態(tài)格網(wǎng)護(hù)坡支護(hù)形式，河底為自然河底。擬建溢流壩壩高約2.5 m，擬采用C30鋼筋混凝土重力式擋墻，壩底單位面積荷載標(biāo)準(zhǔn)值約100 kN/m2。

2.2 勘探要求

在擬建河道左線、右線交替布孔，勘探點(diǎn)間距不大于100.0 m；針對擬建溢流壩位置，每道溢流壩橫向布置2個～4個勘察孔，間距不大于20.0 m。

勘探點(diǎn)深度根據(jù)場地地質(zhì)條件，應(yīng)滿足河道開挖和壩堤地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)深度要求，具體為：

控制性勘探點(diǎn)按進(jìn)入河底或壩底開挖標(biāo)高下中風(fēng)化巖6 m控制，一般性勘探點(diǎn)按進(jìn)入河底或壩底開挖標(biāo)高下中風(fēng)化巖4 m控制；對于強(qiáng)風(fēng)化巖深度較大的地段，勘探點(diǎn)深度按進(jìn)入河底或壩底開挖標(biāo)高下強(qiáng)風(fēng)化巖不小于10 m控制。

2.3 工程地質(zhì)條件

建設(shè)場地地貌單元為階地，發(fā)育有坳溝亞地貌。

各巖土層物理指標(biāo)和力學(xué)指標(biāo)如表1所示。

表1 巖土層物理指標(biāo)和力學(xué)指標(biāo)

2.4 水文地質(zhì)條件

2.4.1場地地表水

擬建河道沿線及周邊附近有6處溝塘分布，水深0.5 m～2.0 m,淤泥厚度0.5 m～0.9 m。

2.4.2場地地下水

根據(jù)勘探揭示的地層結(jié)構(gòu)，場地地下水主要為潛水、承壓水和基巖裂隙水。

3 地基基礎(chǔ)方案評價(jià)

擬建河道和擋墻基底巖土層為①層素填土，②-1,②-2層粉質(zhì)粘土，④層粉質(zhì)粘土混卵礫石、⑤-1層強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖。各土層平面分布、厚度、強(qiáng)度和壓縮性差異大。

擬建溢流壩基底巖土層為②-1,②-2層粉質(zhì)粘土，③層粉質(zhì)粘土，④層粉質(zhì)粘土混卵礫石,⑤-1層強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖，局部為⑤-2層中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖。部分地段跨越了不同的地貌單元，基底巖土層工程性質(zhì)差異大。

3.1 河道地基基礎(chǔ)方案

擬建河道荷載較小，除部分地段基底土層為強(qiáng)度低、壓縮性高的①層填土需要挖除換填處理外，其余巖土層均可作為河底護(hù)底持力層采用。

3.2 擋墻地基基礎(chǔ)方案

擬建擋墻基底巖土層工程性質(zhì)差異大，本工程對擋墻地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的建議如下：

1)擋墻基底為人工填土層時，建議進(jìn)行挖除換填處理，當(dāng)換填有難度時可考慮采用水泥土攪拌樁的地基處理方案；

2)擋墻基底有②-2層軟塑粉質(zhì)粘土分布時，建議采用水泥土攪拌樁加固的地基處理方案；

3)擋墻基底為除②-2層軟塑粉質(zhì)粘土外的自然沉積土層與基巖分布的不均勻土巖地基時，考慮到巖層與土層壓縮性差異巨大，為控制差異沉降，建議設(shè)置沉降縫調(diào)節(jié)地基不均勻沉降。

3.3 溢流壩地基基礎(chǔ)方案

擬建河道沿線分布有24座溢流壩，根據(jù)溢流壩所在位置、底板設(shè)計(jì)標(biāo)高、擋墻型式、基底荷載等特征，對溢流壩地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的建議如下：

1)溢流壩基底若為人工填土，建議進(jìn)行挖除換填，當(dāng)換填有難度時可考慮采用水泥土攪拌樁的地基處理方案；

2)若溢流壩基底有②-2層軟塑粉質(zhì)粘土，考慮到②-2層粉質(zhì)粘土強(qiáng)度低、壓縮性高，工程性質(zhì)差，承載力和抗變形能力均不能滿足天然地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的要求；同時，②-2層軟塑粉質(zhì)粘土與其余巖土層工程性質(zhì)差異較大，采用天然地基方案易引起擋墻的不均勻沉降，建議對②-2層軟塑粉質(zhì)粘土采用水泥土攪拌樁的地基處理方案；

3)若溢流壩基底為除②-2層軟塑粉質(zhì)粘土外的自然沉積土層與基巖分布的不均勻土巖地基時，建議通過設(shè)置沉降縫調(diào)節(jié)地基不均勻沉降。

4 地基處理方案評價(jià)

擋墻或溢流壩基底水泥土攪拌樁設(shè)計(jì)方案如下。

4.1 地基處理設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)

1)復(fù)合地基承載力特征估算。

地基處理深度應(yīng)滿足強(qiáng)度及變形驗(yàn)算要求。水泥土攪拌樁復(fù)合地基承載力特征值應(yīng)通過現(xiàn)場單樁或多樁復(fù)合地基靜載試驗(yàn)確定。初步設(shè)計(jì)時可按照J(rèn)GJ 79—2012建筑地基處理技術(shù)規(guī)范公式7.1.5-2估算，估算公式為：

式中：fspk——復(fù)合地基承載力特征值，kPa；

λ——單樁承載力發(fā)揮系數(shù)，取1.0；

我們在初中數(shù)學(xué)課堂教學(xué)中非常看重課堂效率和課堂質(zhì)量，社會在快速發(fā)展，教育也在不斷變革，傳統(tǒng)的初中數(shù)學(xué)模式已經(jīng)不能完全適應(yīng)現(xiàn)在的教育環(huán)境。我們需要不斷創(chuàng)新教學(xué)方式、優(yōu)化教學(xué)模式，此外，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力也是我們在教學(xué)過程中要重視的。教師科學(xué)合理的教學(xué)模式與學(xué)生較強(qiáng)的學(xué)習(xí)能力相結(jié)合才能夠真正提高初中數(shù)學(xué)課堂質(zhì)效，也能夠促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展。

m——面積置換率；

Ra——單樁豎向承載力特征值，kN；

Ap——樁的截面面積，m2；

β——樁間土承載力發(fā)揮系數(shù)，建議取0.2；

fsk——處理后樁間土承載力特征值,kPa，可取天然地基承載力特征值，按表1取用。

2)單樁豎向承載力特征值Ra建議采用單樁載荷試驗(yàn)確定，取單樁豎向極限承載力的1/2初步估算時，可按下式估算：

式中：Ra——單樁豎向承載力特征值，kN；

lpi——樁長范圍內(nèi)第i層土的厚度，m；

up——樁的周長，m；

n——樁長范圍內(nèi)所劃分的土層數(shù)；

αp——樁端端阻力發(fā)揮系數(shù)，水泥土攪拌樁地基處理建議取0.5；

qp——樁端端阻力特征值，kPa，水泥土攪拌樁地基處理可取未經(jīng)修正的樁端地基土承載力特征值，可按表1取用；

qsi——樁周第i層土的側(cè)阻力，按表2取值。

表2 樁周土的側(cè)阻力特征值取值

4.2 地基處理設(shè)計(jì)與施工的建議

1)采用地基處理設(shè)計(jì)方案時，處理深度應(yīng)滿足構(gòu)筑物對地基強(qiáng)度及變形的要求。

2)水泥土攪拌樁設(shè)計(jì)前，應(yīng)進(jìn)行處理地基土的室內(nèi)配比試驗(yàn)。地基處理的效果和質(zhì)量應(yīng)按相關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行檢測。施工中應(yīng)嚴(yán)格監(jiān)理，控制施工質(zhì)量。

3)上表提供的水泥土攪拌樁參數(shù)僅供設(shè)計(jì)估算單樁承載力時使用。水泥土攪拌樁地基竣工驗(yàn)收時，承載力檢驗(yàn)應(yīng)采用復(fù)合地基載荷試驗(yàn)和單樁載荷試驗(yàn)。

4)地基處理施工前，應(yīng)探明場內(nèi)及周圍附近的地下管線分布情況，采用妥善的遷移和保護(hù)措施。