臺山市大隆洞河治理工程空心管樁方案的設計研究

甄溢濤

(臺山市水利工程建設管理中心，廣東 臺山 529200)

0 前 言

空心管樁截面形狀規則對稱，為 “c蜂巢六邊形”構造，兩端增設榫卯結合部，構造出類似于十二邊形的中空管狀擋土支護樁。此類管狀用于堤壩護岸中，體現出多重優勢，不僅具有優良的力學性能，而且質量安全、工期短，最主要的是能節省占地空間，不會對周圍環境帶來震動影響[1-2〗。

1 工程概況

大隆洞流域位于臺山市中南部，流域面積710km2，臺山市境內678.7km2，主河道長62km，臺山市境內47km，平均河床比降0.78‰，涉及到7個鎮。干流大隆洞河發源于臺山婆髻山，向北流經墩寨、折向東經海口埠，與支流端芬水相匯，至三合海匯合斗山河、鎮口河兩支流。

工程區擬整治端芬水位于江門市臺山市端芬鎮，地貌較為單一，為沖積平原地貌，大隆洞河兩岸多為農田、魚塘、村道、村落等，河道兩側堤防護岸較差。

臺山市大隆洞河(大隆洞至三夾海段)治理工程，主要是對河流兩岸進行護岸，河流干流全長約25.93km，周圍地勢平坦，干流河道寬約10-200m，周圍地勢平坦，河道寬約5-30m，河水水量較大，植被發育。工程區位于村落和農田、道路區，周圍以村道、農田、魚塘、房屋為主，管線較稀疏，交通較便利。

2 工程地質條件

根據地質測繪與鉆孔揭露，工程區內揭露的地層主要為第四系人工填土層(Q4ml)、河流沖積層(Q4al)及殘積層(Q4el)。①層人工填土層較為松散，壓實度較低。經實地測繪，在部分區段存在的主要工程問題為該層土中砂礫含量較多，土樣砂感強烈，透水性偏大，在汛期存在一定的滲漏隱患。②1層、②4層粉質黏土的地基承載力可滿足一般小型擋土墻的承載需求，基礎底部可置于粉質黏土層中一定深度。②3層中粗砂層屬強透水層，在高水位下容易發生滲透破壞。因此，需對該粗砂層采用黏土鋪蓋、深挖截滲槽等措施以加大滲徑進行處理。根據堤防現狀，對外坡進行護坡防沖處理。

3 工程施工的難點分析

通過從水流條件、岸坡地質結構、水文地質條件與岸坡險情等角度進行歸類，可以將岸堤分成四類工程地質條件類別，具體如表1所示。

參照表1，結合野外地質調查，本項目區堤段大都為天然岸坡，部分為人工岸坡。根據岸坡巖土性質、河水與堤身接觸關系、岸坡的現狀、岸坡的地質結構對堤岸穩定性進行評價。本工程防洪堤及護坡堤岸工程地質條件主要為基本穩定岸坡和穩定性較差岸坡，應對岸坡采取工程防護措施,各個土層開挖邊坡建議值統計如表2。

表1 堤岸工程地質條件分類表

表2 各個土層開挖邊坡建議值表

1.坡高低于5m時取較陡坡度值，坡高>8m取較緩坡度值。

由于歷史問題，大隆洞河兩岸多為農田、魚塘、村道、村落，河道兩側堤防護岸較差；施工段范圍內有很多老舊的房屋，離岸邊很近，最近的房屋不足2m，實際施工方案的選擇要考慮對這些老舊房屋的影響。

4 護岸方案的對比與選擇

4.1 板樁護岸方案

根據此護岸工程的實際情況，從水安全的可行性分析最初選擇板樁護岸方案。這一護岸方案的優勢體現在：擋土面積大，截面力學性能更優，特別是U形板樁，其結構形式為等效工字型結構，能發揮理想的抗彎、抗剪性能，而且工期短、適用范圍更廣，因為板樁多為工廠預制、機械現場施工，從而縮短了工期，而且板樁護岸法可以結合現場地質條件，來選擇施工方法，而且可以靈活選擇各種輔助功能進行沉樁，能適應各種地質條件的岸堤保護。同時，板樁護岸能達到理想的安全性，具體體現在：其護岸耐久性與良好的止水效果，因為板樁質地多為高性能混凝土，更為牢固，可以滿足各類工程應用中的結構耐久性設計要求。同時，板樁護岸止水效果好，特別是U形板樁預埋了止水膠條，構件制作時預埋在企口處，從而讓樁間連接緊密、無縫隙，達到理想的止水效果。

此外，板樁護岸工程的造價更低，特別是U型板樁能夠被用作臨時支護與永久支護，也能根據工程實況與現實需求作為支承樁來使用，從而極大地控制了場地的征用，減少對周圍環境的破壞，從而降低工程造價。

然而，板樁護岸施工的弊端體現在板樁可能占據較大的空間面積，而且實際施工中不僅產生較大的噪音，而且會產生較大的震動，對四周環境難免帶來影響對周邊房屋可能會造成較大的影響。

4.2 空心管樁護岸

空心管樁截面形狀規則對稱，為 “c蜂巢六邊形”構造，兩端增設榫卯結合部，構造出類似于十二邊形的中空管狀擋土支護樁。此類管狀用于堤壩護岸中，體現出以下優勢：

1)外觀設計科學。特有的圓弧榫卯設計，能確保管樁間密切吻合，結構安全性好，且持久耐用，能有效抵御變形，而且日后能多次清淤處理，不會發生結構錯位問題，而且樁型整體美觀[3]。

2)優良的力學性能。樁體骨架多為配筋對稱分布，截面剛度較大，抗剪性能更優，而且能抵御水體沖擊，適合水利工程堤岸防護中的應用。

3)質量安全，工期短。空心管樁利用了成熟的管樁生產工藝，而且樁身混凝土密度高、強度大。而且PCS支護樁不受施工季節的限制，能靈活適應各種氣候條件與地質條件。

4)占地面積小，震動小。PCS支護樁另外一個典型優勢為:占用土地資源少，而且施工中不會產生太大的噪音，這樣就節省了工程場地的空間，也不會對工程附近的房屋、建筑以及其他公共設施等帶來震動影響。

此外，管樁護岸主要采用現場靜壓壓樁施工，機械化與自動化水平較高，能確保質量，而且施工速度快、擋土性好，能夠提高抗腐蝕、抗老化能力，最主要的是其造價較低，年修費用也較少，空心管樁的預期使用壽命也更長，達到40-50a[4]。

由于歷史問題，大隆洞河兩岸多為農田、魚塘、村道、村落，兩側堤防護岸較差；施工段范圍內有很多老舊的房屋，離岸邊很近，最近的房屋距離<2m，實際施工方案的選擇要考慮對這些老舊房屋的影響，空心管樁產生的震動較小，更優；而且空心管樁占用河道斷面空間較小,與板樁支護相比，空心管樁支護的優勢更為明顯。

4.3 板樁與空心管樁方案的造價對比：

板樁護岸施工內容包括：打樁機靜壓樁、冠梁施工、樁后土工織布鋪設與土方回填等。空心管樁的支護施工流程與板樁護岸大體相似，其造價對比表格見表3。

表3 板樁護岸和空心管樁護岸的建設投資表

根據統計數據，計算板樁護岸年度周期成本，其中年度使用成本：

(1)

空心管樁年度使用成本：

(2)

從以上的造價對比表能看出，板樁護岸投資雖然更低，然而，其護岸年限則相對于管樁護岸較短，而且維修周期也較短，這就意味著管樁方案從整體上能控制維護成本，其造價也相對較低，所以，綜合對比應選擇管樁護岸模式。

5 結 論

基于水安全的可行性分析，結論是兩種方案都符合；然而由于歷史問題 ，大隆洞河兩岸多為農田、魚塘、村道、村落，兩側堤防護岸較差，施工段范圍內有很多老舊的房屋，離岸邊很近，最近的房屋不足2m，實際施工方案的選擇要考慮對這些老舊房屋的影響，空心管樁產生的震動較小，更優；而且空心管樁占用河道斷面空間較小；此外，梅家大院位于該段施工范圍內，梅家大院作為當地一個重點打造的歷史人文景點，護岸施工要結合鄉村振興的理念，空心管樁方案更優。