河道堤防抗滑樁清除方案設(shè)計及比選

邱乾勇 徐 彬 范 克

（南京市水利規(guī)劃設(shè)計院有限責(zé)任公司，江蘇 南京 210006）

0 引言

很多城市因河道岸坡較陡、地質(zhì)條件差等原因，河坡的穩(wěn)定安全系數(shù)不能滿足規(guī)范要求，往往采用抗滑樁（鋼筋混凝土鉆孔灌注樁）對河坡進(jìn)行加固。近年來隨著城市建設(shè)的發(fā)展，地鐵、電力管線等盾構(gòu)隧道項目迅速增多，一些盾構(gòu)隧道工程與堤防抗滑樁在平面和立面位置均相沖突，須清除隧道范圍內(nèi)的抗滑樁后，盾構(gòu)機才能通過。

筆者結(jié)合工程實例，闡述抗滑樁清除的設(shè)計和施工過程，對不同的抗滑樁清除方法進(jìn)行對比分析，為解決同類工程問題提供參考。

1 抗滑樁清除設(shè)計概述

堤防抗滑樁清除跟一般樁基清除最大的區(qū)別是為保證抗滑樁清除后對堤岸穩(wěn)定不產(chǎn)生影響，在清除抗滑樁前要對該段堤岸進(jìn)行加固，本次抗滑樁清除設(shè)計遵循“先加固、再清樁、后恢復(fù)”的總體原則［1］。

先加固的目的是使加固體的受力體系能夠等強轉(zhuǎn)換原堤防既有鉆孔灌注樁受力體系，確?？够瑯肚宄蟮牡贪犊够€(wěn)定安全，并且還能防止清樁過程中因?qū)吰碌鼗鶖_動過大而產(chǎn)生邊坡開裂等不良現(xiàn)象。先加固的工程措施主要為高壓旋噴樁加固和置換鉆孔灌注樁兩部分。

抗滑樁清除方法大體分拔吊法、破碎法兩種。拔吊法：利用起吊機械將障礙樁從地面以下拔（吊）上來，具體又可分為靜拔法、套管拔樁法等。目前用得較多的是套管拔樁法，其原理是利用鋼套管將灌注樁與土體隔離，從而減少灌注樁與土體間的摩擦力。破碎法：利用機械沖擊鉆機將障礙樁破碎，再將沖碎的鉆碴（混凝土及鋼筋碎片）掏出運至指定地點。

加固和清樁工程完成后，按原標(biāo)準(zhǔn)對堤防進(jìn)行恢復(fù)，一般恢復(fù)內(nèi)容為堤頂?shù)缆贰⒂聯(lián)鯄?、迎水面護(hù)坡、堤防景觀等。

要注意的是在抗滑樁清除設(shè)計過程中，還需對加固及拔樁后的堤防邊坡進(jìn)行穩(wěn)定復(fù)核計算，以確認(rèn)加固的高壓旋噴樁和置換鉆孔灌注樁長度和范圍是否滿足要求［2］。加固體對邊坡穩(wěn)定的影響屬于三維問題，整塊加固體應(yīng)該是由高壓旋噴樁、長短抗滑樁和聯(lián)系梁共同組成，若要精確進(jìn)行穩(wěn)定計算則需采用三維有限元建模來求解。針對類似工程，河海大學(xué)曾采用FLAC3D 程序，通過三維有限元模型求解。筆者則采用了簡化后的二維模型進(jìn)行穩(wěn)定計算。

2 套管拔樁工程設(shè)計

2.1 工程簡介

南京市220 kV 莫愁變—寧海路變電纜輸電線路工程中，盾構(gòu)隧道穿越鼓樓區(qū)石頭城公園處的秦淮河段，該段河道在“外秦淮河綜合整治水利工程2002年度工程”中兩岸堤防均采用抗滑灌注樁進(jìn)行了加固，盾構(gòu)隧道跟抗滑樁沖突，需清除隧道范圍內(nèi)的鉆孔灌注樁。

2.2 工程設(shè)計

（1）地基加固設(shè)計

先采用高壓旋噴樁進(jìn)行加固，高壓旋噴樁直徑0.6 m，樁長18 m，縱橫間距800 mm×800 mm，梅花形布置，其中，左岸共212 根，右岸共196根。高壓旋噴樁的施工采用單管法，噴射注漿的水泥采用強度等級42.5的普通硅酸鹽水泥，每延米樁長水泥用量150 kg［3］。

左岸盾構(gòu)隧道范圍外采用9 根直徑0.8 m、深23 m 的鉆孔灌注樁加固；盾構(gòu)隧道范圍內(nèi)采用6 根直徑0.8 m、深12.9 m 的鉆孔灌注樁加固；樁頂設(shè)1.5 m×0.6 m（寬×高）的鋼筋混凝土聯(lián)系梁。右岸盾構(gòu)隧道范圍外采用18 根直徑0.7 m、深26 m 的鉆孔灌注樁加固；盾構(gòu)隧道范圍內(nèi)采用10 根直徑0.7 m、深12.3 m 的鉆孔灌注樁加固；樁頂設(shè)3 m×0.6 m（寬×高）的鋼筋混凝土聯(lián)系梁。地基加固平面圖見圖1、圖2，斷面圖見圖3。

圖1 左岸工程平面布置圖

圖2 右岸工程平面布置圖

圖3 工程斷面設(shè)計圖

（2）拔樁設(shè)計

考慮到工程場地離老城墻較近，直線距離約為50 m，為防止工程中擾動現(xiàn)狀軟弱土層對老城墻產(chǎn)生破壞，工程采用套管拔吊法清除障礙樁抗滑樁。本方法中拔樁力是樁自重、鋼套管自重及鋼套管外壁與土體間摩擦力之和，根據(jù)計算，拔樁時需克服的樁側(cè)摩阻力為375 kN，樁及套管自重為270 kN，因此，需采用65 t 吊車配合拔樁。本次工程采用北京理正軟件進(jìn)行堤岸穩(wěn)定復(fù)核計算，施工期考慮吊車自重加拔樁力對地基的壓力為30 kPa，經(jīng)計算，抗滑樁拔除后的堤岸滿足抗滑穩(wěn)定要求。本次工程拔除抗滑樁為左岸6 根，右岸14 根。為保證堤基的密實性，障礙樁拔除后，采用M2.5 水泥砂漿回灌。

（3）施工流程

工程施工流程為：堤防上部拆除至施工工作面—施工鋼圍堰—旋噴樁加固—置換樁加固—澆筑托換樁上方聯(lián)系梁—拔樁—堤防上部恢復(fù)—拆除鋼圍堰。

3 破碎法清樁工程設(shè)計

3.1 工程簡介

南京市地鐵4 號線一期工程盾構(gòu)隧道穿越草場門大橋南側(cè)的秦淮河，該處秦淮河右岸堤防設(shè)有抗滑灌注樁，盾構(gòu)隧道跟抗滑樁沖突，需清除隧道范圍內(nèi)的鉆孔灌注樁。

3.2 工程設(shè)計

（1）地基加固設(shè)計

先采用高壓旋噴樁進(jìn)行加固，高壓旋噴樁直徑0.6 m，樁長24 m，縱橫間距800 mm×800 mm，梅花形布置，共234 根。

盾構(gòu)隧道范圍外采用19 根直徑0.8 m、深31.2 m 的鉆孔灌注樁加固；盾構(gòu)隧道范圍內(nèi)采用14 根直徑0.8 m、深13 m 的鉆孔灌注樁加固；樁頂設(shè)7.4 m×0.8 m（寬×高）的鋼筋混凝土聯(lián)系梁。地基加固平面圖見圖4，斷面圖見圖5。

（2）拔樁設(shè)計

考慮到本次障礙樁長度較長，所需起拔力較大，起吊機對地基壓力較大，并且障礙樁位于堤防迎水坡，該位置為抗滑不利位置，因此，為保證工程施工中邊坡不發(fā)生破壞，采用破碎法清除障礙樁抗滑樁共17 根。障礙樁清除后，采用M2.5 水泥砂漿回灌。

（3）施工流程

工程施工流程同套管拔樁工程。

4 兩種清樁方法比較

（1）通過市場詢價，一般情況下用拔吊法清除一根直徑0.7 m、長20 m 的灌注樁需10 萬元左右，用破碎法需5 萬元左右。

（2）拔吊法對地基承載力要求高，并且起吊設(shè)備占用場地較大；破碎法設(shè)備較小，占用場地小，對堤基承載力要求較低。

（3）拔吊法對地基擾動較小，對周圍建筑物影響較小；破碎法施工現(xiàn)場有輕微震動，可能會對周圍建筑產(chǎn)生不利影響。

圖4 工程平面布置圖

圖5 工程斷面設(shè)計圖

（4）拔吊法是將樁基拔出，然后用卡車運走，對周圍環(huán)境影響較?。黄扑榉ㄊ┕r會產(chǎn)生較多的棄渣，對周圍環(huán)境有一定影響。由此可見，兩種方法各有優(yōu)缺點，需綜合考慮各種因素后，再決定采用哪種方法清除抗滑樁。

5 結(jié)語

堤防抗滑樁清除工程在國內(nèi)并不多見，也無相應(yīng)的規(guī)范規(guī)定可循，筆者根據(jù)工程實踐及其他成功的工程案例，認(rèn)為該類工程遵循“先加固、再清樁、后恢復(fù)”的原則是必須的。堤防抗滑樁清除工程的重點和難點是邊坡的加固補強設(shè)計和抗滑樁的清除，其中，加固補強設(shè)計中高壓旋噴樁加強體的范圍確定尚有待于進(jìn)一步研究，抗滑樁清除工藝和施工機械也需進(jìn)一步改善。

［1］王暉，李大勇，張學(xué)臣.拔樁施工工法的工程應(yīng)用［J］.建筑技術(shù)，2011，42

（3）：214-216.

［2］GB 50286-2013《堤防工程設(shè)計規(guī)范》［S］.北京：中國計劃出版社，2007.

［3］GB 50007-2011《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.