茅洲河綜合整治工程堤防選取及堤基加固處理措施探討

鄭賀秋

(東莞市水務工程質量安全監督站，廣東 東莞 523000)

1 概 述

城市河道整治工程越來越受到重視，已經有較多的城市進行了河道綜合治理，并取得了較好的效果[1-4]。堤防是河道整治的重要工程，對保證河道防洪效果具有十分重要的作用，合理選取堤防型式可以保證河道安全，減少工程投資[5-6]。河道分布有厚層軟土，直接采用軟土作為持力層會造成堤防沉降，針對這部分區域進行處理，合理選擇基礎型式。

2 工程概況

茅洲河界河段綜合整治工程是茅洲河流域綜合整治工程中關乎兩岸防洪安全的關鍵性工程。茅洲河干流下游地處東莞市與深圳市的交界,是兩市界河,界河起點為茅洲河出海口,終點為塘下涌口,全長約12 km。經前期清淤清障工程整治后,茅洲河防洪能力有一定的改善,但堤防等級與兩岸發達的經濟水平極不相稱,防洪形勢依然嚴峻,因此加快推進茅洲河界河綜合整治工程是十分必要的。

3 堤防型式比選

茅洲河可分為城區段和海堤段兩個區域，不同區域的工程環境略有差別，其堤防型式也不盡相同。因此，針對城區段和海口段分別進行比選，選擇適宜的堤防斷面形式。根據地勘結果，區域內部分河段分布有厚度較大的軟基，最大厚度超過20 m。由于茅洲河整治工程屬于重點工程，沿線居民、商業較為聚集，軟基可采用水泥攪拌樁、混凝土灌注樁、沉井等方法加以處理，需結合堤防型式綜合考慮。

3.1 海堤段堤防型式

見表1。

表1 海堤段堤防方案比選

海堤段堤防(樁號0+000～4+790)采用復合式斷面,堤頂加高幅度約1 m,兩岸征地較容易,從生態美觀、親水性、施工工藝、結構安全性、工程造價等多方面綜合比選后,堤身斷面形式擬推薦采用上游面直立擋墻(復合式斷面)、水泥攪拌樁堤基處理。對于深厚軟基攪拌樁施工技術問題,建議通過攪拌樁現場試驗加以驗證。由于沉管擠密碎石樁施工帶有振動影響,而周邊新民社區房屋密集,結構多樣且新舊程度參差不齊,并有多棟高層住宅,因此沉管擠密碎石樁不適合在該處施工。見圖1。

圖1 海堤段堤防效果圖

3.2 城區段堤防型式

見表2。

表2 城區段堤防方案比選

城區段堤防(樁號4+790～11+897)采用直立式斷面,城區段堤頂僅設置堤防巡檢路,堤頂寬度為8 m,經優化設計,堤身斷面型式擬推薦采用方案6,即直立式堤身,L型防洪墻,灌注樁堤基,堤后放坡,局部有市政道路的采用擋墻,填土可充分利用開挖料,盡量減少棄渣。見圖2。

圖2 城區段堤防效果圖

4 堤基加固處理效果分析

4.1 數值模擬模型建立

結合現場實際情況，采用混凝土灌注樁進行地基處理，設計樁徑為1.0 m，持力層選在砂巖層。樁基礎按照端承樁進行設計，樁端進入持力層深度不小于3d(d為樁徑)，建立FLAC數值模擬模型研究樁基效果。數值模擬模型見圖3。

圖3 數值模擬計算模型

4.2 計算原理及參數選取

FLAC是常用的有限元數值模擬軟件，計算參數主要根據室內試驗成果選取。見表3。

表3 數值模擬參數選取

4.3 數值模擬結果分析

4.3.1 沉降分析

施工進程中樁的沉降變形量見圖4。主體工程施工初期，上覆荷載較小，樁和樁間土處于協同變形階段，兩者沉降差較小。施工完成后，樁土沉降差達到最大值，最大值為5.7 mm；之后沉降差逐漸縮小。出現這種情況的主要原因是，施工完成后，荷載達到最大，之后樁間土承擔較大荷載，樁和樁間土變形逐漸達到協調，沉降差值逐漸減小。

圖4 施工進程樁和土沉降結果

4.3.2 水平位移分析

使用期不同埋深樁間土水平方向變形量見圖5。從圖5中可知，在軟土層底部樁基礎水平方向位移最大，隨著土層強度增大且隨著埋深增大，水平方向位移逐漸減少，最大變形量小于16 mm。采用樁基礎，水平方向位移得到了較好的控制。

圖5 使用期不同深度水平方向位移結果

通過模擬對樁基旁的巖土體水平方向位移進行監測，在開始主體工程施工階段，水平方向位移首先迅速增大，表層的巖土體首先產生水平方向的位移并且逐漸向下延伸。隨著工程的進行，建筑物荷載逐漸增大，各個深度的水平位移逐漸增大，但增大速率逐漸減小，最大位移小于30 mm，在可控范圍內。

5 結 論

為了改善茅洲河現狀，節約占地面積，減少施工過程中對臨近建筑的影響，采用樁基礎、直立式堤身結構，通過有限元數值模擬分析，采用樁基礎可保證堤防沉降變形。分析結果可為類似城鎮河道整治工程提供參考。