摘要：防洪工程涉及面广,与人民的生命财产安全息息相关,是重要的基础设施,应基于工程布置区的周边环境及经济条件,采用不同的设计方案。本文介绍某河道城区段防洪工程设计内容,可为相关河道防洪治理设计提供参考。

　　关键词：防洪墙；加固；灌注桩

　　1、引言

　　某河道横穿县城,河道全长23km,本次治理总长约7.8km,本河道防洪标准为20年一遇,设计防洪水位为11.27~12.03m,堤防级别为3级,上下游均已建防洪墙,因征地拆迁等原因,现遗留路桥上游43m未实施。本段现场建筑垃圾堆集,杂草丛生,且岸坡坡度较陡,岸坡高度约4m,居民房屋密集,距坡顶约4.5m有5层楼的民房,随时都有塌坡的危险,严重威胁防洪安全及城区环境,为保障县城人民的生命财产安全,改善市民的生活环境,本段治理是地区防洪保安的迫切需要。

　　2、防洪墙工程设计

　　2.1工程地质条件

　　拟建防洪墙工程区地震动峰值加速度为0.05g,对应的工程区地震基本烈度为Ⅵ度。工程区地下水类型主要为孔隙潜水及孔隙承压水;孔隙潜水主要分布于上部粉质壤土中,孔隙承压水主要赋存于下部的砂砾石夹碎石中。测得场地地下水埋深2.9~3.2m,相应地下水位高程为8.16~8.45m;地下水位随河水位变化而变化。结合现场原位测试及室内土工试验成果,场地地层可分为7层,各土层特征叙述如下:

　　杂填土:以建筑垃圾为主,主要成分以碎石、块石夹壤土为主,局部含混凝土块,其中上部2.9m为灰岩堆筑。土层厚3.3~3.6m,层底高程7.76~8.14m。

　　(1)层重粉质壤土(Q4al):呈褐黄夹灰色,湿,软可塑~可塑。属于中等偏高压缩性土。土层厚0.9~1.3m,层底高程6.84~7.21m。

　　(2)层重粉质壤土(Q4al):呈褐黄、灰黄、灰色,很湿,流塑~软塑,局部可塑;局部夹轻粉质壤土,底部夹淤泥质重粉质壤土。属高压缩性土。层厚3.4~5.1m,层底高程2.44~3.61m。

　　(3)层淤泥质重粉质壤土夹砾石(Q4al):灰色,饱和,软塑/稍密,砾石直径1~15mm,含量10%~30%。属高压缩性土。层厚0.5~2.2m,层底高程1.41~2.86m。

　　(4)层砂砾石夹碎石(Q4al):夹壤土,杂色,饱和,中密~密实,砾石、碎石含量50%以上,砾石直径2mm左右,碎石直径4cm以上。属低压缩性土。该层未完全揭穿,已揭露最大层厚6.8m,最深层底高程-4.36m。

　　(5)1层全风化花岗岩(K):白、灰白色,硬塑,呈砂质粘性土状。层厚2.5~3.4m,层底高程-7.25~-6.44m。

　　(5)2层强~弱风化花岗岩(K):灰白色,夹黑色斑点,呈短柱状或柱状。该层未完全揭穿,已揭露最大层厚3.1m,最深层底高程-10.35m。

　　2.2方案选择

　　根据地形及现场勘查的情况,对拟建堤防加固提出了以下三种方案。

　　(1)土堤方案:即迎水侧按1∶3边坡进行削坡,按设计标断面在背水侧加培,堤顶高程为设计洪水位,迎水侧设1.0m高防洪墙。该方案相对来讲,工程直接投资较小,施工方便,但占地和拆迁工程量和投资较大,总体投资较大。

　　(2)仰斜式挡墙+防洪墙方案:即在堤防迎水侧按1∶1开挖(宽度需满足施工和结构要求),浇筑C20砼仰斜式挡墙,挡墙顶设1.0m高防洪墙,墙顶高程满足堤防超高要求,堤顶不低于设计洪水位即11.27m;背水侧与地面顺接。同时,为满足稳定要求,挡墙埋深不小于1.0m。该方案相对来讲,工程直接投资较大,且堤后有5层民房,需考虑支护,施工难度一般,拆迁工程量和投资,总体较大。

　　(3)支护桩防洪墙方案:即在在靠近房屋边缘4m外设置一排钢筋砼钻孔灌注桩;在灌注桩之间设置一排高压旋喷桩进行防渗;灌注桩迎水侧采用钢筋砼罩面,以减轻水流冲刷、减少水土流失和增加护岸的整洁美观。在上述灌注桩及罩面前设亲水平台。亲水平台与道路采用台阶连接,与现有防洪墙前平台平顺衔接。该方案相对来讲,工程直接投资稍大,施工难度较高,但占地工程量和投资小,且能少占用河道,景观性较好,总体投资稍大。

　　综合上述比较,进一步从工程实施以及管理、拆迁以及占地、工程量及投资、景环境观及上下游衔接等方面综合考虑,运漕镇镇区段、雍镇段镇区段本次加固拟采用方案三,即支护桩防洪墙方案。

　　2.3灌注支护桩防洪墙方案布置及设计

　　防洪墙设置二排钢筋砼钻孔灌注桩,在靠近房屋侧设置一排灌注桩直径1.0m、间距1.2m,灌注桩底高程为-4.03m,桩顶设1.2m×0.8m(宽×高)冠梁,冠梁顶高程为11.7m;在灌注桩之间设置二排高压旋喷桩进行防渗,水泥旋喷桩直径0.6m、间距1.2m,靠近房屋侧旋喷桩底高程为5.69m,靠近河道侧旋喷桩底高程为4.68 m;灌注桩迎水侧采用0.8m厚钢筋砼罩面,以减轻水流冲刷、减少水土流失和增加护岸的整洁美观。另外,为便于市民亲水、游憩,拟在上述灌注桩及罩面前设2.5m宽亲水平台,平台高程为8.08m,平台为0.6m厚钢筋砼平板结构,并采用灌注桩支撑,桩直径1.0m,间距2.8~3.0m,桩底高程为-3.52m。亲水平台外侧设1.2m高防腐实木栏杆;亲水平台与道路采用台阶连接,与现有防洪墙前平台平顺衔接。

　　考虑到该地区的人文地理条件,提高居民的生活品质,结合城市的远景规划,本次防洪墙规划设计在罩面侧墙墙体上嵌入砂岩浮雕,以地区的历史文化、现代化建设为题材,将其篆刻在浮雕上,游人在休憩的同时,便可感知地区的文化底蕴及现代发展。

　　依据文献[2]及地质资料,利用理正深基坑软件,将桩视为刚性桩,采用M法计算,分为桩身的推力和库仑压力两部分,安全系数均为1.2。防洪墙最大位移(抛物线法)为20mm,整体抗滑稳定安全系数最小为1.41,抗倾稳定系数最小为1.54,抗隆起稳定系数为6.0,按照《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-2012)及《堤防工程设计规范》(GB50286-2013),均满足要求。

　　2.4防洪墙施工

　　本支护桩防洪墙主要施工步骤为:钻孔灌注桩(靠河侧)施工→钻孔灌注桩(靠房屋侧)施工(二序法)→旋喷桩施工(二序法)→浇筑桩顶冠梁→开挖至7.48m高程→浇筑0.6m厚平台板→浇筑砼罩面→开挖至河底高程。

　　2.4.1灌注桩施工

　　本次灌注桩必须采用旋挖钻施工,不得采用冲击钻,且应采取间隔成桩施工,并应在混凝土终凝后才可进行邻桩施工。在造孔施工过程中应采取有效护壁措施,严防塌孔。清孔后应尽快吊放钢筋笼,浇注水下砼。灌注桩桩底沉渣厚度≤50mm。成桩后,所有桩体采用低应变法检测桩身完整性,不少于50%桩体采用超声波复测其完整性。

　　2.4.2高压旋喷桩施工

　　施工前结合各土层分布高程,严格进行旋喷施工工艺试验,并根据工艺试验结果进一步优化调整详细施工控制参数。旋喷桩钻孔孔位允许偏差不得大于3cm,孔斜率不得大于0.5%,钻孔采用泥浆护壁,孔深超过设计桩底。

　　2.4.3钢筋砼罩面施工

　　首先清理表面土体,然后绑扎钢筋,且钢筋应与帽梁伸出钢筋绑扎在一起,然后浇筑混凝土,钢筋绑扎采用Φ16 200三级钢筋,混凝土强度为C25。

　　2.4.4施工注意事项

　　施工时应该严格按照施工的工序进行施工,待灌注桩以及帽梁达到设计强度时才可进行土方开挖,并且做好对灌注桩主体结构、附近建(构)筑物(包括房屋、管道)等进行全过程的监测。

　　3、结语

　　本工程主体部分已基本完工,工程施工对周边建筑物影响很小,防洪墙结构设计方案做到了经济合理,因地制宜,有效的改善了该段河道的防洪安全及周边环境,可供类似工程设计参考。

　　参考文献

　　[1]建筑基坑支护技术规程.[S].JGJ120-2012.

　　[2]黄峰,付挺,杨智本.抗滑桩的原理及其设计[J].山西建筑,2007,33(1):106-107.

　　[3]堤防工程设计规范.[S].GB50286-2013.

　　[4]李荣峰.抗滑桩设计计算方法研究[D].西安:长安大学硕士学位论文,2006.

　　[5]繁昌县西门河左岸防洪墙工程简要设计说明,安徽省水利水电勘测设计院,2016.