某城市防洪堤四標(biāo)段管樁打樁設(shè)計(jì)

某城市防洪堤四標(biāo)段管樁打樁設(shè)計(jì)

1地質(zhì)水文情況臨海市城市防洪水庫(kù)的四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)斷面位于靈江北岸小兩側(cè)附近。項(xiàng)目全長(zhǎng)7200m，即k3.150k4.770m，分為300m鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)部分和14220m重力細(xì)石混凝土砌塊部分。防洪標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇。根據(jù)城市建設(shè)需要,同時(shí)作為城市景觀的一部分,對(duì)工期、施工質(zhì)量和外觀要求較高。地質(zhì)水文情況:管樁施工位于重力式結(jié)構(gòu)段的末端,即樁號(hào)為K4+525～K4+870段,當(dāng)?shù)厝朔Q為“老滑坡段”。岸基地質(zhì)結(jié)構(gòu)自上而下依次為雜填土層,厚為2～4m;粉質(zhì)淤泥層,厚為8～12m;泥質(zhì)粉砂層,厚為4～6m;含泥礫石層,厚為1～2m;以下部分進(jìn)入基巖層。區(qū)段內(nèi)的月平均高潮位為3.0m;月平均低潮位為0.3m,因該段處于凹岸沖刷側(cè),在靈江潮汐影響下,加之岸基松軟,原岸邊公路多次坍滑,因此,該段防洪堤的基礎(chǔ)處理是設(shè)計(jì)中的一個(gè)重點(diǎn)和難點(diǎn),同時(shí)也給管樁施工提出了較大的挑戰(zhàn)。為確保防洪堤基礎(chǔ)穩(wěn)定,在設(shè)計(jì)中對(duì)高程2.0m的平臺(tái)下,采用4排2.5m×2.5m方格布置的防滑群樁基礎(chǔ),樁體為HPC600預(yù)制管樁,管樁單根平均長(zhǎng)23m,樁頂60cm×70cm系梁聯(lián)結(jié)。岸坡以下防滑管樁共530根。2路堤填筑打樁平臺(tái)原施工組織設(shè)計(jì)中,采用打樁船施打防滑樁的方法,但施工期平均高潮位為3.0m左右,而防滑樁上面兩排的樁頂高程為1.70m;下面2排最低點(diǎn)的樁頂高程為0.40m,打樁船的吃水線為1.20m左右,因此每次潮水的施工歷時(shí)較短,根本無(wú)法滿足工期要求。為此,實(shí)際施工時(shí),結(jié)合外坡拋石護(hù)岸、原坍滑地段回填等工序,采用在路堤填筑打樁平臺(tái),在平臺(tái)上打防滑樁的方法。鑒于此段岸基淤泥層厚,且潮汐對(duì)岸基穩(wěn)定威脅大的特點(diǎn),確定打樁平臺(tái)的寬度、高程及打樁方式等因素與岸坡穩(wěn)定的關(guān)系是此施工方案成敗的關(guān)鍵。2.1平臺(tái)設(shè)計(jì)和路面設(shè)計(jì)(1)高程最低測(cè)量根據(jù)潮汛資料和施工期的實(shí)際觀測(cè),平臺(tái)高程最低應(yīng)達(dá)到3.20m,即平均高潮位以上0.2m,每月可達(dá)到17～22d正常施工天數(shù),基本可滿足工期要求。(2)平臺(tái)的寬度錘式打樁機(jī)行走底座寬度為11.50m,加上行走安全距離和路肩安全距離,平臺(tái)寬度確定為18.0m。(3)平臺(tái)填充材料岸坡段宜采用較大塊石拋填至外坡護(hù)腳,打樁范圍采用塘碴(風(fēng)化土、碎石及含量>30%,塊徑>30cm的塊石)。2.2稱重命令和參數(shù)的確定(1)垂直方向,垂直方向,自江心向岸邊根據(jù)此段防洪堤底板樁施打過(guò)程中的擠土方向,確定以垂直路堤線方向,自江心向岸邊進(jìn)行的方案,使擠土方向朝岸上,以減少因打樁擠土而產(chǎn)生的平臺(tái)下滑力。(2)參數(shù)錘重:6.0t;機(jī)架總重:30t;落距2.0m。標(biāo)準(zhǔn)貫入度:16～30擊/10cm。樁尖:十字形。2.3滑弧穩(wěn)定性分析為確保此方案切實(shí)可行,對(duì)防滑樁段的岸坡進(jìn)行斷面測(cè)量,收集詳盡的地質(zhì)、水文等資料,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行岸坡穩(wěn)定計(jì)算,并結(jié)合工程實(shí)際,多方案比較。通過(guò)統(tǒng)籌安排施工順序及施工工藝,在確保岸坡穩(wěn)定的前提下,充分利用路堤為外坡施工提供便利條件。抽取K4+557和K4+787兩段作為典型斷面,利用《理正邊坡穩(wěn)定3.2版》計(jì)算軟件,按瑞典條分法進(jìn)行滑弧穩(wěn)定分析(表1),計(jì)算結(jié)果如下:最不利滑動(dòng)面:滑動(dòng)圓心(m)=(25.000,30.000)滑動(dòng)半徑(m)=33.280滑動(dòng)安全系數(shù)=1.030總的下滑力=976.726(kN)總的抗滑力=1005.974(kN)土體部分下滑力=976.726(kN)土體部分抗滑力=1005.974(kN)筋帶的抗滑力=0.000(kN)從上述計(jì)算結(jié)果可得出:以上施工條件下,可滿足施工期邊坡穩(wěn)定。考慮到存在不可預(yù)見因素對(duì)穩(wěn)定計(jì)算的影響,通過(guò)對(duì)原岸坡超過(guò)5.50m高程的防洪堤基礎(chǔ)預(yù)先進(jìn)行挖除,卸掉滑弧上部荷載;并將路堤坡腳預(yù)拋塊石(此部分塊石在防滑樁完工后,經(jīng)整理做岸坡的大方腳)。通過(guò)工序的調(diào)整,提高了穩(wěn)定計(jì)算中的安全系數(shù)。3況移動(dòng)支護(hù)施工路堤平臺(tái)施工方案的關(guān)鍵是施工期的岸坡穩(wěn)定問(wèn)題。在打樁過(guò)程中,圍繞施工安全,制定了以下幾項(xiàng)保證措施。(1)為防止樁架在非常情況下因滑坡造成失穩(wěn)而出現(xiàn)事故,在岸上拉2道纜繩,為非常情況下移機(jī)爭(zhēng)取時(shí)間。(2)采用重錘輕擊法,盡可能減小落距;在穿透塘碴層進(jìn)入淤泥層后,靜壓管樁進(jìn)入持力層再起錘輕擊達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)貫入度。(3)避免在<0.7m低潮位時(shí)打樁,特別是在局部較危險(xiǎn)地段,安排在平潮或漲潮前2h開始打樁,以充分利用水壓力的平衡作用。(4)在完成4～8段(50～100m)防滑樁后,后面的樁頂聯(lián)系梁及時(shí)跟進(jìn)澆筑,以發(fā)揮群樁的防滑作用;同時(shí),挖除的塘碴減輕了滑坡的危險(xiǎn),一部分還可用于前面路堤的回填。(5)每隔100m左右修筑1條斜坡道,連接施工平臺(tái)和岸上進(jìn)場(chǎng)道路,以便在大潮汛或出現(xiàn)大范圍滑坡跡象時(shí)打樁機(jī)及時(shí)退出。4分析實(shí)施效果4.1經(jīng)濟(jì)分析(1)打樁船施工的施工效率采用路堤平臺(tái)打樁方案,通過(guò)精心組織,嚴(yán)密施工,簡(jiǎn)化了施工程序,使上下工作面連接順暢,施工速度快,每天可完成8～12根樁,計(jì)230余m僅需工期53d。而采用打樁船施工方案,每天只有2個(gè)滿潮期可施工,平均為5～6h施工時(shí)間,而且水上的船體定位、測(cè)量、放樣均比較困難,受潮汐的影響及水位不斷變化,增加了施工難度,每天最多能完成5根左右,約100m,需要工期122d。因此,采用路堤平臺(tái)打樁方案打樁可縮短工期69d,減少工程管理費(fèi)近40萬(wàn)元。(2)節(jié)約工程費(fèi)用打樁船方案的打樁直接費(fèi)為390元/m,而采用路堤平臺(tái)的方案打樁直接費(fèi)為310元/m,每米節(jié)約費(fèi)用80元,共可節(jié)省工程直接費(fèi)用98萬(wàn)元。同時(shí)路堤開挖的棄渣絕大部分用于原塌方段岸坡回填,一部分用于聯(lián)系梁施工圍堰填筑,并沒(méi)有增加工程費(fèi)用。因此,采用路堤平臺(tái)打樁方案經(jīng)濟(jì)效益顯著。4.2錘擊作用下的斷樁破壞路堤平臺(tái)上打樁較易定位和控制,成樁后的樁頂位移平均為15～20cm,滿足了設(shè)計(jì)要求,施工質(zhì)量也容易保證;而打樁船上打樁,接樁焊縫進(jìn)入水中時(shí),迅速冷卻形成“粹火”現(xiàn)象,在錘擊作用下,容易出現(xiàn)裂縫或折斷,施工質(zhì)量難以保證。但在此工程中也有需要總結(jié)的地方。由于在施工前2年,原公路多次坍滑,修復(fù)公路時(shí)拋填大量直徑1～2m的大塊石,隨滑坡體淤埋在河床內(nèi),施工時(shí)未全部清除,致使管樁無(wú)法穿過(guò),在打樁時(shí)出現(xiàn)3處斷樁現(xiàn)象,后采取人工挖孔,穿越塊石集中區(qū)后補(bǔ)打管樁。因此在類似地質(zhì)情況管樁施工前,一定要先調(diào)查清楚打樁范圍是否存在較大孤石、老砌石河坎、老碼頭等,存在時(shí)要根據(jù)埋層的深淺,采取相應(yīng)工程措施后再打樁。4.3打樁工藝分析路堤平臺(tái)上打樁方案無(wú)需候潮作業(yè),施工的安全也比較容易控制。如在BD4+625段施工時(shí),打樁基面出現(xiàn)了長(zhǎng)約20m、寬約5mm的通縫,立即將樁機(jī)移到安全地帶,在綜合分析了岸坡形狀和裂縫的方向后,采取了以下措施:對(duì)5.5m高程(防洪墻底板建基面)以上的岸坡進(jìn)行削坡卸荷處理;增加下面的坡腳塊石拋填量;適當(dāng)調(diào)整打樁工藝。通過(guò)以上措施,有效地控制了裂縫的進(jìn)一步發(fā)展,防止了滑坡,保證了工程的順利進(jìn)行。5經(jīng)濟(jì)效益分析(1)該區(qū)段采用路堤平臺(tái)法施工方案替代打樁船施工方案是合理的,較好地解決了軟基管樁施工中存在的施工難度,保證了工程質(zhì)量,并保證了工期,取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。(2)路堤平臺(tái)法施工方案成敗的關(guān)鍵因素是岸坡穩(wěn)定問(wèn)題,通過(guò)岸坡穩(wěn)定分析,施工中通過(guò)工序調(diào)整