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黄福祥的博客
正文
2018-11-04 23:39:42 | 分类:默认分类 | 标签:

1    引 言

海滨城市作为我国经济发展的重要一极,近年来获得了飞速发展,各种开发区、新区不断涌现。由于海滨城市用地所限及港口码头发展所需,新区总体规划往往在滩涂区通过吹填进行造地,并布置众多景观湖与排洪渠以满足水利与景观需求。

在滨海新区上进行城市道路建设经常涉及跨湖软土路堤中涵洞施工方案的问题。

本文结合平潭金井湾片区金井一路市政道路工程,对跨湖软土路堤中涵洞施工方案进行探讨。

2    工程概况

金井一路为金井湾片区内一条重要城市主干路,道路红线宽50m,双向六车道,其中K3+090-K3+260段跨越规划中的如意湖,现状为片区排洪出海口。根据景观需要,K3+090-K3+260段设置为路堤,并在K3+188.229处设置一座三孔涵洞,中心间距为9.0m+8.8m+9.0m,涵长81.75m。涵洞底高程与规划如意湖底高程一致,为-3.5m,路面高程为+7.0。

金井湾片区为滩涂吹填片区,区内均为软土区,金井一路跨如意湖段,软土深度约20m,根据地面高程与道路设计高程,填方高约10.5m(-3.5m填至7.0m)。由于工期原因,无法采用堆载预压工艺进行软基处理,经安全、经济、工期等各方面综合考虑,跨湖段软基采用预应力管桩与水泥搅拌桩(或高压旋喷桩)进行联合处理。本文主要针对上述总规条件与地质条件下涵洞施工的难点与解决方案进行探讨。

图1 如意湖段总体布置图

3    常规施工方案存在的问题

现状排洪渠道处设置涵洞,通常情况下均采用设置围堰干槽施工。涵洞地基采用复合地基,涵洞主体采用现浇箱涵结构,待涵洞浇筑完毕拆除围堰并回填涵身两侧。此常规施工方法存在如下几个问题:

(1)涵洞位于现状排洪出海口处,海水高潮水位达4.0m,现状沟底高程为-3.5m,即围堰设置高度达7.5m以上,由于软土深度达20m以上,在20m深淤泥上设置7.5m高的围堰,土石方量巨大,工程造价高。

(2)设置涵洞处为排洪通道,由于地质原因需设置缓坡围堰,这将造成整个排洪通道被堵塞。为满足排洪需求,在围堰中需埋深大量临时排水管或在陆地上开挖临时排洪通道,均造成临时排水设施的大量费用。

(3)工期长:需先施工围堰,再进行涵底地基处理,再施工涵洞,待涵侧回填完毕方可施工涵洞两侧连接路堤地基处理。

4涵洞主体与围堰合并设置施工方案

为解决上述问题,本工程提出涵洞主体结构与围堰合并设置的思路。具体为:

(1)涵洞主体结构由箱涵调整为桩与上部连续梁组合结构。共设置四排桩形成三孔涵洞结构。边桩直径1.2m间距1.6m,桩间设置旋喷桩形成密闭结构;跨中两排桩直径1.2m间距4.8m;与跨中桩对应处的边桩及跨中桩均设置为嵌岩桩用于涵洞上部结构的竖向承载;其余边桩为减少造价均设置18m仅用于形成涵洞侧面的挡土结构。

(2)涵洞两端设置钢板桩并通过横撑结构与边桩冠梁、跨中桩冠梁连接以满足稳定要求。两端钢板桩及边桩共同组成涵洞基底及涵洞侧壁二衬施工的围堰。

图2 涵洞断面布置图

根据上述思路,如意湖段施工总体步续如下:

(1)由如意湖南侧往北侧填砂造堤至+4.0,并在北侧预留30m宽排洪通道。

(2)施工作为涵洞主体结构的桩基,同时施工涵洞两侧软基处理预应力管桩。

(3)施工涵洞基坑坑内加固与涵洞两侧软基处理高压旋喷桩及水泥搅拌桩。

(4)浇筑涵洞上部结构,同时施工涵洞两端止水钢板桩。

(5)采用吸砂设备掏空涵洞内部填砂。

(6)干地施工涵洞铺底与侧壁二衬。

(7)施工涵洞上部路基及其余结构物。

5关键技术难点的处理

采用涵洞主体结构与围堰合并设置充分利用了涵洞主体结构在施工过程中的作用,避免了软土条件下设置高围堰的风险,同时给整个工程创造了同时施工的工作面,大大缩短工期。该方案主要技术难点的处理详见下文分析。

(1)桩基造价较高的处理。

利用桩基形成涵洞侧壁结构,桩基数量大,为节约造价,从桩基的受力性能进行研究,本工程采用了长短桩基方案。其中长桩为嵌岩桩承受涵洞上部结构竖向力,长桩间设置2根18m短桩,短桩仅作为涵洞内部基坑开挖过程中围护桩使用及形成永久结构后侧壁挡土作用。

(2)砂层成桩不规整的处理

由于桩基将作为涵洞侧壁使用,其平整度要求高。为解决填砂层桩基平整度问题,在桩基穿过填砂层范围设置永久钢护筒。

(3)海水环境下涵洞耐久性的处理

桩基的浇筑环境与开槽条件下现浇结构存在差距,桩基作为永久结构其耐久性难以保证。为解决该问题,在涵洞侧壁桩基外侧设置现浇钢筋砼二衬。二衬在干槽条件下施工,涵洞两侧设置的止水钢板桩能满足涵洞铺底结构与侧壁二衬的干槽施工。

(4)涵洞出水口围护结构稳定性的处理

本方案涵洞出水口由桩基与冠梁形成挡土结构。出水口底标高为-3.5m,道路设计标高为7.0m,高差达10.5m。10.5m的高差在20m深淤泥地基条件下,稳定难以保证。为解决该问题,涵洞出水口一定范围进行了水泥搅拌桩处理,同时涵洞铺底采用整体现浇钢筋砼结构并与桩基紧密连接形成出水口围护桩底部横撑。为保证出水口铺底结构不滑移失去围护桩横撑作用,将出水口铺底结构与涵洞主体铺底结构整体浇筑,伸缩缝设置在涵洞主体范围。

(5)涵洞与路基段沉降不均匀的处理

本方案涵洞上部结构通过嵌岩桩进行支撑,后期沉降可忽略不计,而涵洞两侧路基采用复合地基结构,两者间存在沉降差。为解决该问题,路基处理段设置过渡段,过渡段软基处理采用预应力管桩与高压旋喷桩联合处理,两种桩型均穿透淤泥层以减小过渡段工后沉降。同时涵洞顶部上方路基土填方约3m(涵洞顶设置电力隧道的需要),客观上减轻了不均匀沉降对路面造成的影响。

6结论

本文结合工程案例针对软土路堤跨湖段涵洞施工方案进行分析对比。简要阐述了传统围堰施工方案存在的缺陷,在此基础上提出了涵洞结构与围堰合并设置的构想,同时对其在具体实施中可能碰到的问题进行阐述,并提出了解决方案。由于该施工方案可借鉴的成功经验较少,进一步的研究应结合有限元方法对该方案实施的各个阶段进行整体稳定分析,为软土地区跨水域涵洞施工新方法积累理论经验。


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