河道堤防后深基坑建筑工程防洪安全的影響評價分析

尹桂平，楊 勇，程 功

(南京市水利規(guī)劃設(shè)計院股份有限公司，南京 210000)

1 工程概況

工程位于南京市江寧區(qū)某街道，為污水處理廠建設(shè)工程，規(guī)劃紅線面積3.07公頃(46.03畝)。工程包括高密度沉淀池、反硝化濾池、反沖洗用房、中間提升泵房、再生水泵房等，部分建筑為深基坑開挖，臨河建筑具體埋深如表1所示。深基坑工程均位于河道管理范圍外，但部分位于河道保護(hù)范圍內(nèi)，工程實施可能對河道堤防及深基坑工程本身造成安全影響。以開挖較深且距離河道堤防較近的反硝化濾池為例，反硝化濾池距堤腳線39.22m，開挖深度為7.68m，斷面示意圖如圖1所示。

圖1 開挖斷面與堤防距離示意圖

該工程基坑側(cè)壁安全等級為二級，臨河側(cè)挖深段采用雙排鉆孔灌注樁+雙軸水泥土攪拌樁，坑內(nèi)采用三重管高壓旋噴樁+雙軸水泥土攪拌樁。基坑降水采用輕型井點(diǎn)、降水管井結(jié)合集水明排的處理方式。

2 河道堤防情況

工程位置處河口寬約113.5m，河底最低點(diǎn)高程3.12m(85國家高程，下同)。左右兩岸迎水坡均為草皮護(hù)坡，現(xiàn)狀兩岸堤頂有水泥道路，左岸堤頂寬約6.0m，堤頂高程12.03m，迎水坡1∶2.5，背水坡1∶3.3；右岸堤頂寬約6.5m，堤頂高程10.96-11.07m，迎水坡1∶2.2，背水坡1∶3.9。

3 基坑防洪安全分析

由于臨河側(cè)基坑開挖最大深度約7.68m，該位置處基坑邊線與堤防坡腳線最小距離僅39.22m，基坑工程的安全穩(wěn)定對河道堤防有著顯著的影響。利用理正巖土工程計算分析軟件(6.5PB4版)中的滲流分析計算、邊坡穩(wěn)定分析模塊，采用有限元分析法[1-2]，選取最不利斷面分別進(jìn)行滲流穩(wěn)定分析和抗滑穩(wěn)定分析。

表1 臨河建筑埋深表

圖2 工程位置河道斷面示意圖

3.1 滲流穩(wěn)定分析

1)計算工況

根據(jù)《堤防工程設(shè)計規(guī)范》(GB 50286-2013)，河堤的堤防滲流計算采用下列水位組合：

工況一：迎水坡為設(shè)計洪水位，背水坡為相應(yīng)水位；工況二：迎水坡為設(shè)計洪水位，背水坡為低水位或無水；工況三：迎水坡為施工期水位，背水坡為低水位或無水。

各工況計算水位取值詳見表2。

表2 各工程位置處堤防滲流穩(wěn)定計算工況表

2)計算結(jié)果

各種工況的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)計算結(jié)果見表3。

表3 各工程位置處堤防滲流穩(wěn)定計算工況表

3.2 抗滑穩(wěn)定分析

1)工況說明

根據(jù)《堤防工程設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，結(jié)合本工程的水文、地形情況，擬定抗滑穩(wěn)定計算工況見表4。

表4 計算工況表

2)計算結(jié)果

各種工況的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)計算結(jié)果見表5。

表5 計算結(jié)果表

4 潛在風(fēng)險分析

4.1 滲透破壞

項目區(qū)基坑四周設(shè)置了抗滑、防滲設(shè)施，形成了全封閉的隔水帷幕。該設(shè)計理論上可行，但因工程臨近河道，汛期河道水位較高，一旦止水帷幕某個位置出現(xiàn)滲透破壞，將影響到河道堤防及項目本身的防洪安全。

4.2 岸坡失穩(wěn)

堤防穩(wěn)定計算結(jié)果顯示，部分安全系數(shù)值與規(guī)范容許值較為接近。經(jīng)分析，主要是由于堤身下部存在較厚且范圍較大的淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層。工程施工時，土方開挖和機(jī)械震動等均可能對河道岸坡穩(wěn)定造成影響。

5 建議措施

1)計算出的部分安全系數(shù)值與規(guī)范容許值較為接近，建議基坑支護(hù)設(shè)計單位對相應(yīng)工段進(jìn)行復(fù)核計算，并根據(jù)計算結(jié)果決定是否需要優(yōu)化設(shè)計方案。

2)建議工程安排在非汛期，工程開挖及回填應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計方案及規(guī)范要求實施，相關(guān)工序嚴(yán)格按設(shè)計文件及監(jiān)理程序要求進(jìn)行。

3)建議施工單位在施工過程中及施工完成后對河道斷面進(jìn)行滲流及安全監(jiān)測，如有滲流、坍塌、位移、沉降等情況應(yīng)停止施工，并采取相應(yīng)措施，保證堤防安全。

4)施工時應(yīng)盡量減小機(jī)械震動影響，避免堤頂及臨近堤防區(qū)域大面積堆載，要加強(qiáng)堤防、基坑監(jiān)測，并制訂應(yīng)急預(yù)案，必要時采取臨時支護(hù)措施。

6 結(jié) 語

臨河深基坑建筑的安全對于深基坑建筑本身及河道堤防安全都有所影響，工程在設(shè)計、施工階段都應(yīng)充分考慮深基坑開挖對河道堤防的影響及深基坑建筑本身的安全問題[3]。文章利用理正巖土工程計算分析軟件對深基坑建筑的滲流穩(wěn)定及抗滑穩(wěn)定進(jìn)行了計算，分析潛在風(fēng)險，并提出相應(yīng)的建議，可為后續(xù)相近的工程提供參考。