西苕溪堤防灌注桩的应用及施工特点

【摘要】高挡墙结合灌注桩的护坡结构在软土基础的河道工程中运用越来越多，本文对这种护坡形式的设计和施工过程进行了介绍，结合工程实例，反映了桩基应用时要注意的一些问题，如前期勘探要重视对岸边抛石层的了解，对于含木屑土层如何加快施工进度，土层中的硬质物块如何处理等。

【关键词】灌注桩护岸 灌注桩设计 灌注桩施工

中图分类号：S611文献标识码： A

1．工程背景

西苕溪为浙北苕溪流域的重要组成部分，发源于天目山，流经安吉县、长兴县及湖州市区，主流河长约39km，流域面积2268m2，属山溪性河流，源短流急，洪水暴涨暴落。现状堤防总体防洪能力偏低，近年来受台风影响堤防多处出险，给沿岸人民生命和财产带来重大威胁和损失。2012年 “海葵”台风后，启动了西苕溪左岸部分险工段堤防的加固工作。

2.桩式基础的应用

西苕溪长兴段沿途经过不少村镇密集带，如小溪口村、港口村、胥仓村等。当地居民房屋往往临堤而建，现状堤顶高程较低，每年汛期洪水基本都越过堤顶灌入村民家中。根据苕溪流域规划，西苕溪左岸为2级堤防，防洪标准为50年一遇，用简化毕肖普计算满足规范要求的正常运行工况下抗滑稳定安全系数最小值为1.35，非常运行工况下为1.25。经堤防整体抗滑稳定计算，现状堤防的抗滑稳定安全系数较小，若直接在此基础上加高，安全系数往往小于1，而通过退堤放坡使稳定系数达到规范要求，则至少要后退二三十米，征地拆迁量费用大，通过技术经济综合比较，最终新堤轴线位置选择在原堤轴线附近，采用扶壁式挡墙加桩基的护岸形式，以此减少征地拆迁，降低工程投资。

3.桩式基础的计算

在《堤防工程设计规范》中堤防的整体稳定按不同堤防等级和不同计算方法对应有不同抗滑安全系数，一般在设计过程中设计人员运用现有的国家认可的计算软件如北京理正岩土计算软件、Autobank计算软件进行计算。在本段扶壁式挡墙加桩基段稳定计算中，由于堤防新增附加应力由扶壁式挡墙和桩基承担，因此整体稳定主要是看老堤是否满足抗滑稳定要求。而老堤经过多年的运行，历史上已经经历了各种不利工况均未发生整体破坏，故认为老堤的抗滑稳定是安全的。由此本段堤防的稳定主要考虑扶壁式挡墙的抗滑和抗倾安全系数是否满足《水工挡土墙设计规范》的要求。

经计算扶壁式挡墙稳定计算成果见下表：

完建期 运行期1

(水位骤降） 运行期2

（设计洪水位） 允许值

抗滑稳定系数 1.91 1.20 1.46 1.3

抗倾覆稳定安全系数 2.79 1.86 2.33 1.5

最大应力（kPa） 123 96.6 112.2 120

最小应力（kPa） 48 40.2 38.8 70

应力比 2.6 2.4 2.9 1.5

由上表可知，扶壁式挡墙在运行期1工况时，抗滑稳定系数大于允许值，完建期工况下基底最大应力大于允许值，其各工况下基底最大最小应力比均大于允许值。故采用桩基础来提高基础的承载力。

对于采用桩基础的挡土墙，其抗滑稳定性应按桩体材料的变形限制条件控制。通过对桩基竖向承载力和水平承载力计算，最终确定扶壁式挡墙段以18m为一单元，其下布置10根长桩和4根短桩，桩径D=80cm。具体布置见下图:

4.河道桩基设计施工的几个特点

1）地质勘察

与一般的提防工程相比，桩基段堤防地质在钻孔深度、钻孔间距上要求更高。钻孔深度一般要找到可作为桩基持力层的土层，同时进入该层要有一定深度，以明确该层能否满足作为端承桩持力层所需的厚度要求；钻孔间距按桩基工程勘察规范要求并根据工程布置特点和地质土层变化情况确定，同时对于桩基布置在原堤防护脚附近的堤段应摸清该处是否存在抛石，抛石厚度和宽度，以便在工程设计时选择合适的断面结构，并为桩基施工组织设计提供较为准确的基础资料。

2）含木屑土层的钻机选择

平原型河道工程地质揭示的上部土层一般以淤泥及淤泥质为主，通常情况下若要进行灌注桩施工一般选择回旋钻即可。但在观音段桩基段施工时发现在淤泥质土层中采用常规的回旋钻施工时局部地段进尺速度突然明显减少，几个小时才能钻进1m，根据地质判断此时并未进入含泥沙砾石层，后通过取样发现该段淤泥质土层中存在有大量的古代木桩、木段，地质判断该段可能在远古时期是个湾，当洪水来的时候，上游带下来的断木在此沉积而形成现在的这种淤泥质粉质粘土中带有木屑的现象。根据这一特殊地质情况，施工单位对钻机进行了改造，主要是将钻头刀片改为了薄片型以提高钻头的剪切力，另外对在钻杆上部增加了一个液压装置以提高钻机对土层的竖向压力，从实施效果看，经过如上改造后，钻孔进尺速度有了显著提高。

3）对土层中硬质物块的处理

西苕溪河道凹岸常年受水流冲刷，当地历史上曾多次在岸边抛填石块，抛石厚度深浅不一，在桩基范围内往往也有抛石等硬质物块存在。对于散装硬质物块如抛石埋深较浅时一般通过在搭设施工平台后通过挖机挖除桩基位置的抛石使原状土出露即可用回旋钻进行钻孔。在陈村段施工时发现该段桩基基础存在上下两层砼路面层，且下层路面下还有抛石层，此种硬质物块连续，埋深较深若的情况若上述方法施工已无可能，此时采用力量更为强大的冲击钻。冲击钻的桩锤自重有2~3吨，将其拉升5~6m后，利用自由落体打桩，对于一般的砼结构它都能比较容易的将其击碎。

5．小结

对于村镇密集，地质条件差的堤段采用桩基结构的护岸形式是比较合适的。但同时，设计人员在确定具体方案时，要充分掌握该地的工程地质情况，特别是沿线抛石的范围，深度。钻机钻孔过程中要根据实际地质情况选择合适的钻机。当河岸硬质物块连续较厚时，宜采用冲击钻，但由于冲击钻冲击力较大，并且在同一介质中会通过振动波进行传递从而对周围居民房屋影响，因此在事前应充分分析地质情况并提前告知建设单位此方案可能带来的不利影响，已引起其重视并可建议布设一定的观测点事实对振动波进行观测。

参考文献：

1、钻孔灌注桩的特点百度文库