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      復雜條件下條石堤防水毀修復及加固設計

      2023-08-17 10:33:24郭海鷗
      工程建設與設計 2023年14期
      關鍵詞:條石板墻擋墻

      1 引言

      20 世紀80~90 年代,我國工程建設原材料匱乏、建設技術水平有限、經濟水平不高,漿砌條石擋墻具有施工工序簡單、建設工期短、工程造價低等特點,因此城市河道防洪工程建設廣泛采用漿砌條石擋墻作為堤防[1]。但受漿砌石擋墻所用材料限制及后期管理維護不到位等原因, 條石擋墻都出現了不用程度的病害,如勾縫砂漿脫落、墻體開裂及垮塌、墻背填土塌陷等現象[2]。 漿砌條石擋墻處于病害中運行,嚴重影響了堤防的安全及周邊居民生命財產安全。

      近年來,城市建設快速發(fā)展,更多的市政道路、構筑物及其他配套設施沿河建設完成, 病害條石擋墻安全問題愈發(fā)突出。 現階段,對漿砌條石堤防進行檢測、加固、水毀修復,面臨重要挑戰(zhàn)[3]。本文通過對條石擋墻水毀原因及常見處理措施進行總結, 并運用于成都天府新區(qū)洗瓦堰漿砌條石堤防水毀修復及加固設計。

      2 條石堤防病害分析

      1)墻背填土高度增加,條石荷載增加,堤防強度及穩(wěn)定性不滿足要求。

      由于市政道路等基礎設施建設, 致使擋墻墻背填土高度與原設計不一致,使堤防處于穩(wěn)定~欠穩(wěn)定狀態(tài)。

      2)條石風化,砂漿強度降低。漿砌條石堤防采用MU30 石材與M10 砂漿進行組合。 漿砌條石堤防迎水面受河道水位常年陡漲陡落的影響,條石表面處于干濕交替的狀態(tài)極易風化、脫落,石材強度及砂漿黏結強度下降。

      3)沖刷嚴重,墻體失穩(wěn)。 隨著城市快速開發(fā)建設,改變了河道原匯水區(qū)域的下墊面,造成河道行洪流量及流速增大,河道的沖刷深度增加, 致使原堤防的埋深不滿足河道沖刷深度要求,進而出現堤防懸空、失穩(wěn)等安全問題。

      4)堤防排水孔失效,堤防土壓力增大。 堤防排水孔可以有效降低墻背水壓力,保證堤防的安全性。 堤防的排水孔因墻背反濾層失效,致使排水孔堵塞,墻背地下水無法及時排出,使得墻背水壓力聚增,堤防的受力狀態(tài)發(fā)生較大變化,堤防極易發(fā)生滑動破壞、傾覆破壞。

      5)各種配套管線沿河前后實施,多次土體擾動,改變土體參數,難以滿足堤防要求。

      3 處理措施

      城市條石堤防建設歷史悠久,為保證堤防使用安全,需多方共同發(fā)力,在做好技術檢測、加固和修復的基礎上,需管理部門加強河道管護,嚴格審批。 常見方法主要有拆除重建、注漿加固、河道內支擋加固等方法。

      3.1 拆除重建

      拆除變形及垮塌段堤防,新建生態(tài)或混凝土堤防。 主要適用于堤防兩側寬闊, 建設條件良好, 無制約構筑物存在的情況。 常見結構主要有重力式擋墻、懸臂式擋墻、衡重式擋墻及U 形墻等,堤防結構形式優(yōu)劣分析見表1。

      表1 堤防結構形式優(yōu)劣分析表

      3.2 注漿加固

      注漿加固主要用于墻體及墻背注漿加固和地基注漿加固。

      墻體注漿加固:主要用于條石錯縫,但條石強度仍滿足使用的情況。 通過高壓注高強度水泥漿對條石錯縫進行加固,以實現條石之間良好黏結,提高條石擋墻抗剪。

      墻背注漿: 通過對墻背土體進行注漿, 提高土體自穩(wěn)能力,改善土體參數以減少土體對擋墻的土壓力。

      墻基注漿: 主要適用于擋墻基礎土體長期水浸泡導致地基承載力降低, 或因沖刷導致條石擋墻不均勻沉降和失穩(wěn)情況。 通過基礎注漿改善土體參數,提高地基承載力及抗沖刷能力,以實現墻體穩(wěn)定。

      3.3 內襯加固

      在滿足行洪的基礎上進行河道內襯加固, 加固方式可采用U 形墻槽、樁板墻、錨板墻等對行洪影響較小的結構形式進行加固。

      4 工程概況

      天府新區(qū)是四川省下轄國家級新區(qū), 新區(qū)發(fā)展全面踐行公園城市理念。 設區(qū)以來, 天府新區(qū)一致致力于公園城市建設,基于河道在保證水安全、水環(huán)境的基礎上,提取文化元素,提升水景觀。

      洗瓦堰廣福橋至沈陽路段現狀洗瓦堰, 現狀長度約1 340 m,河道寬度18~20 m(規(guī)劃河寬20 m)。 原設計墻身采用重力式條石擋墻,墻基采用C20 埋石混凝土,墻高3.5 m,堤頂至小區(qū)或市政道路坡高約3~4 m,按照不陡于1∶2 放坡進行銜接。 但現狀經復核,條石堤防高約3.5 m,堤頂至小區(qū)或市政道路坡高4~8 m, 坡度為1∶1~1∶1.5, 坡度及坡高均高于原設計。 據調查,明渠段現狀堤防2018—2020 年期間出現較為嚴重的垮塌現象??逅稳L約435 m,其中河道左岸垮塌6 段,長度約230 m;河道右岸垮塌2 段,長度約205 m。 結合現場踏勘及檢測情況,現狀堤防主要面臨以下問題:條石及砂漿強度降低、砌體變形錯縫、勾縫砂漿剝落、沖刷嚴重等因素致使堤防垮塌。 范圍內現狀垮塌段較多,且沿河鋪設較多重要管線,如石油、燃氣及電力等能源管線,雨、污配套管線。 若繼續(xù)出現垮塌,將嚴重影響小區(qū)安全及市政道路、管線等的正常運行。

      原堤防設計:擋墻原設計為重力式漿砌條石擋墻,墻背坡率1∶0.5,墻高3.5 m。 底板采用干砌青條石,厚0.3 m,每5 m設0.6 m 寬漿砌條石加強帶。 邊墻底寬3.2 m,頂寬0.8 m,底板設寬0.5 m、高0.7 m 齒墻。 底板采用1 m 厚C20 埋石混凝土基礎, 設計底板高程以上采用M7.5 水泥砂漿襯砌條石,并對河床進行30 cm 條石干砌處理。

      堤防檢測:據現場檢測單位檢測,砂漿強度低于M5;常年浸水,強度降低。

      工程地質:(1)地形地貌:項目位于天府新區(qū),近錦江。 兩岸河堤為條石河堤,河堤頂標高464.42~466.87 m,河堤高度2.6~4.7 m。 河堤上部為河堤邊坡,坡頂標高468.50~472.50 m,河堤邊坡高度3.5~7.2 m。 場地所處地貌單元主要為岷江水系Ⅰ級階地,地貌相對簡單,微地貌不發(fā)育。 (2)地質構造:成都地區(qū)大地構造體系的西部為華夏系龍門山構造帶, 東部是新華夏系龍泉山構造帶; 處于兩構造單元間的成都平原北起安縣、南至名山、西抵龍門山脈、東達龍泉山,慣稱成都坳陷。 項目離工程區(qū)較近的構造為蘇碼頭背斜及李紅塘逆斷層 (發(fā)育于背斜軸部附近),工程區(qū)位于蘇碼頭背斜南東翼,距李紅塘斷層直線距離約4 km。 (3)場地地震效應:抗震設防烈度為7度,設計基本地震加速度值為0.10g,設計特征周期0.45 s,設計地震分組為第三組。

      地層巖性:據地勘揭露,地層為第四系全新統(tǒng)人工填土層(Q4ml)、第四系全新統(tǒng)沖積層(Q4al)及白堊系灌口組泥質砂巖(K1-2j)。填土層主要為雜填土和素填土,回填時間較短,約3~4 年,欠固結,厚約7~10 m。 第四系全新統(tǒng)沖積層:(1)粉質黏土:灰黃色,軟塑為主,濕,含鐵、錳質氧化物及其斑痕,分布較連續(xù)。(2)卵石:黃灰、灰色,一般粒徑4~9 cm,部分粒徑大于12 cm,卵石含量約55%~80%,卵石以弱風化為主,地性較好。 白堊系灌口組泥質砂巖:泥質砂巖。 (3)強風化礫巖:灰色,礫狀、塊狀結構,由卵石及礫石組成,磨圓較好。 以泥質膠結為主,局部為鈣質膠結。 基巖裂隙發(fā)育,巖體完整程度為較破碎~較完整。堤背地質多為填土,地性較差。

      管線:沿線主要有市政基礎配套管線、高壓輸氣管線、電力隧道、架空通信線、架空電力線及其他特殊管線。 管線眾多,據堤背較近,管線保護要求高,不具備開挖實施條件。 其分布范圍詳見表2。

      表2 堤防沿線現狀管線基本情況一覽表

      本項目經多次與政府管理部門、 建設業(yè)主單位及管線產權單位對接,在滿足各管線的保護需求的前提下,確定最終建設方案: 左岸采用樁板墻及錨板墻對現狀條石擋墻進行加固及恢復,避免開挖對現狀擋墻、管線、線塔及市政道路的影響。實施方案:(1)樁板墻:采用C30 樁板墻作為堤防主體結構,承擔坡體土壓力。 樁徑1.2 m, 樁中心間距4 m, 擋土板厚度為0.3 m,冠梁1.4 m×1.0 m。樁基下部采用鋼護筒進行護壁,避免塌落。 樁基上部采用鋼模板施工,以保證樁基光滑滿足景觀需求。 上部樁基實施后進行擋土板施工,并用透水性材料進行填充。 (2)錨板墻:用于末端堤岸為基巖段,側向土壓力小,主要采用錨板墻進行坡岸加固,防沖蝕、沖刷造成岸坡失穩(wěn)。 施工前,清理現場岸坡基巖面,設置50 cm 厚錨板,采用土釘進行錨固。 對現狀條石擋墻進行錨桿施工,錨桿跳位施工,待錨桿施工完成后,增設泄水孔,并預埋PVC 排水管。 利用現狀條石擋墻作為模板,綁扎鋼筋并進行澆筑。

      5 結語

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