隧道邊高填土、深厚淤泥條件下的駁岸設(shè)計(jì)

戴永志，朱艷紅

（上海千年城市規(guī)劃工程設(shè)計(jì)股份公司，上海市 201108）

0 引言

上海是典型的沿海軟土地區(qū)，尤其是廣泛分布的③淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土與④淤泥質(zhì)黏土，均為流塑狀態(tài)。其最大特點(diǎn)是孔隙比大、含水量高、承載力低、壓縮性高。一般河道工程中多采用天然地基或者小方樁的矮擋墻[1]駁岸，高擋墻[1]駁岸出現(xiàn)的概率比較低，多出現(xiàn)在橋頭或者有特殊使用要求的位置。當(dāng)橋頭出現(xiàn)高填土?xí)r，橋臺(tái)接坡區(qū)域?yàn)闇p少道路路基與橋梁結(jié)構(gòu)的差異沉降，尤其是工后沉降，僅采用常規(guī)堆載預(yù)壓較難滿足工程要求。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，可采用超載預(yù)壓結(jié)合豎向排水體措施、橋頭設(shè)置搭板，并輔以土工織物墊層等的工程實(shí)施方案；或采用復(fù)合地基法，如TC 樁、水泥土攪拌樁等處理地基；或采用輕質(zhì)的路基填筑材料，以控制工后沉降。

泡沫輕質(zhì)土是用物理方法將發(fā)泡劑水溶液制備成泡沫，與必需組分水泥基膠凝材料、水、可選組分集料、摻合料、外加劑按照一定的比例混合攪拌，并經(jīng)物理化學(xué)作用硬化形成的一種輕質(zhì)材料。其特點(diǎn)是：質(zhì)量輕，為常規(guī)混凝土的1/8～1/5；整體性好、強(qiáng)度高，抗壓強(qiáng)度一般為0.6～25 MPa；生態(tài)環(huán)保，施工速度快，綜合造價(jià)低。

本文介紹的工程案例最大填土高度約為3.6 m，道路專業(yè)結(jié)合周邊環(huán)境實(shí)際情況在橋的兩端分別采用堆載預(yù)壓設(shè)置搭板與泡沫輕質(zhì)土回填兩種地基處理方式，根據(jù)不同的地基方式分別進(jìn)行了駁岸擋墻優(yōu)化設(shè)計(jì)。

1 工程概況

本工程位于紫竹科學(xué)園區(qū)紫光路靠近紫星南路，為橋梁上下游駁岸，西側(cè)緊鄰建成的虹梅南路隧道。橋梁為一跨25 m 鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力橋，橋下為U 型槽駁岸（已先期建成）。現(xiàn)狀地坪約為4.0 m，道路路面設(shè)計(jì)高程約為7.60 m，填土高度約為3.60 m。河底高程0.00 m，常水位2.50 m，控制高水位3.60 m，預(yù)降水位2.00 m。西側(cè)橋接坡采用泡沫輕質(zhì)土回填，東側(cè)采用堆載預(yù)壓設(shè)置搭板地基處理。根據(jù)游艇通航規(guī)劃需求，駁岸需從河底開始全部采用直立式擋墻結(jié)構(gòu)，具體平面布置詳見圖1。

圖1 駁岸平面布置圖（單位：m）

2 工程地質(zhì)

本工程地貌屬濱海平原類型，駁岸設(shè)計(jì)涉及的主要土層見表1、圖2。

表1 土層物理力學(xué)性能指標(biāo)

根據(jù)圖2 可知，駁岸位于③土層。③與④土層地基承載力均為55 kPa，無法滿足駁岸穩(wěn)定和承載力要求，需進(jìn)行地基加固處理[2]。

圖2 駁岸位置地質(zhì)斷面圖

3 駁岸設(shè)計(jì)

結(jié)合駁岸最大擋土高度達(dá)到7.6 m、運(yùn)行期荷載大、原始地基承載力小的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)重點(diǎn)是確保高邊坡整體穩(wěn)定[3]、駁岸地基承載力和變形滿足規(guī)范要求時(shí)尚需控制對(duì)西側(cè)隧道影響。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，可以采取“前板樁后方樁”型式或者“樁基+L 型擋墻”型式。考慮駁岸岸線均為曲線且轉(zhuǎn)角大、施工場地狹小、西側(cè)緊鄰虹梅南路隧道等客觀因素，本工程駁岸設(shè)計(jì)采用“L 型”擋墻。鑒于擋土高度大、使用荷載大，為滿足地基承載力和變形控制，樁基采用對(duì)隧道擾動(dòng)小、技術(shù)成熟、施工方便、承載力高、剛度較大的鉆孔灌注樁[4]。

西側(cè)駁岸道路由于距離隧道較近，根據(jù)運(yùn)營單位要求，采用泡沫輕質(zhì)土回填。其最大特點(diǎn)是質(zhì)量輕、強(qiáng)度高，有效降低了駁岸荷載，有利于駁岸穩(wěn)定。根據(jù)計(jì)算，駁岸整體穩(wěn)定不考慮樁基作用也可以滿足要求。設(shè)計(jì)重點(diǎn)是滿足地基承載力和變形控制。通過多次比選優(yōu)化計(jì)算，底板采用600 mm 厚，樁基為直徑600＠1 500 mm、長12 m 的鉆孔灌注樁，樁頂最大變形為4.36 mm。斷面圖詳見圖3。

圖3 西側(cè)駁岸斷面圖（單位：m）

東側(cè)駁岸道路距離隧道較遠(yuǎn)，考慮經(jīng)濟(jì)性，采用堆載預(yù)壓設(shè)置搭板地基處理，此時(shí)附加荷載大，設(shè)計(jì)重點(diǎn)是整體穩(wěn)定、地基承載力和變形控制。穩(wěn)定分析需考慮樁基作用，方能滿足規(guī)范要求。為確保樁間土穩(wěn)定，設(shè)計(jì)時(shí)前排樁間打設(shè)高壓旋噴樁。通過多次結(jié)構(gòu)比選優(yōu)化計(jì)算，底板采用900 mm 厚，樁基為前排直徑800＠1000 mm、后排直徑800＠2000 mm、長15 m的鉆孔灌注樁，樁頂最大變形為4.267 mm。斷面圖詳見圖4。

圖4 東側(cè)駁岸斷面圖（單位：m）

按照規(guī)程規(guī)范，對(duì)兩種駁岸分別進(jìn)行了整體穩(wěn)定和擋墻底荷載分析，詳見表2。

根據(jù)表2 可知，采用泡沫輕質(zhì)土填充對(duì)駁岸側(cè)壓力減輕效果顯著，且對(duì)提高整體穩(wěn)定性效果同樣顯著。

4 結(jié)論與建議

目前，駁岸已經(jīng)建成并運(yùn)行一年多。根據(jù)監(jiān)測，駁岸和虹梅南路隧道變形均在控制范圍內(nèi)，證明擋墻和樁基設(shè)計(jì)選型是合理、安全的。根據(jù)本工程設(shè)計(jì)，特殊條件下的駁岸設(shè)計(jì)更應(yīng)根據(jù)荷載情況、周邊環(huán)境進(jìn)行多方案比選優(yōu)化，確保結(jié)構(gòu)安全的前提下，盡量采用對(duì)周邊環(huán)境影響小的方案。

表2 駁岸穩(wěn)定及擋墻底荷載計(jì)算結(jié)果