插板樁護岸樁頂位移過大原因探討

徐 靜，周慶連，李 強，蘇 凱，蘇葉平

（1.揚州市勘測設計研究院有限公司，江蘇 揚州 225007；2.連云港市水利規劃設計院有限公司，江蘇 連云港 222006；3.南京河川建設工程有限公司，江蘇 南京 211500；4.江蘇省工程勘測研究院有限責任公司，江蘇 揚州 225007；5.江蘇省水利勘測設計研究院有限公司，江蘇 揚州 225127）

現在平原區中小河流治理，由于河道兩岸沒有征地指標，大量采用插板樁護岸，必須統籌考慮岸坡防護及樁基穩定，淤土段尤其要考慮樁頂位移。水利工程中插板樁護岸即樁板式擋土墻具有穩定性強、施工簡便、造價較低、美觀實用及快速施工期短等優點，在河道整治工程中應用越來越廣泛［1］。水利工程規范標準體系中并未有關樁板式擋土墻理論深入貫宣，給設計人員在插板樁護岸選擇相關計算理論、計算模型等等時帶來一定難度，尤其在河道深厚淤泥軟土經驗不足導致樁頂位移過大。

1 工程概況

為提高一條河道的引水灌溉能力以及排澇能力，亟需擴挖該河道斷面。由于該河道整治范圍內的河道寬度較窄，同時受到周邊基本農田及行政區域邊界的限制，則該河道整治不具備自然放坡的條件，因此河道整治兩岸采用預制插板樁護岸結構型式。

該河道設計河道口寬7 m，河底高程17.0 m，河道浚深2 m左右。設計護岸頂高程19.0 m，方樁防護采用C30 預制混凝土方樁，樁長8.0 m，樁間距2 m，樁寬0.3 m，樁厚0.35 m，樁頂現澆C30 鋼筋混凝土蓋梁及仿石欄桿，樁后垂直鋪設預制鋼筋混凝土擋土板，為防止漏土，板底至蓋梁頂后鋪設一層無紡土工布，若樁后與預制板間有空隙用HXP8 聚乙烯閉孔泡沫板填充。插板樁護岸結構型式詳見圖1、圖2。

圖1 插板樁護岸結構剖面

圖2 插板樁護岸平面

2 工程地質

場地地貌分區屬徐淮黃泛平原區（Ⅱ），地貌類型屬廢黃河、淮河泛濫沖積低洼平原中的堤側低洼平原（51），地面高程19.0~31.0 m，大多在21.0 m 左右。場地區域地質構造穩定性較差。工程區Ⅱ類場地時地震基本動峰值加速度為0.20 g，相應的地震烈度為Ⅷ度，屬抗震不利地段。該場地分布有①層、④層淤軟土，其中①層深厚淤泥質土接近5 m 厚；①′、②、④′層砂壤土液化土層；分布有承壓水，且承壓水對工程施工有一定的影響。依據SL704—2015《水閘與泵站工程地質勘察規范》附錄A［2］，本工程場地復雜場地劃分為較復雜場地。該河道最不利工程地質剖面圖詳見圖3。

圖3 最不利工程地質剖面（85高程單位：m）

3 工程后續評價

該河道插板樁護岸在施工后發現插板樁樁頂水平位移遠超規范規定限值，整體傾向河中心，觀感不佳，且插板樁有失穩風險。根據《鐵路路基支擋結構設計規范》（TB10025—2019）條文14.2.9第3條規定：樁板式擋土墻樁頂水平總位移限制值可采用懸臂段長度的1/100 控制，且不宜大于100 mm［3］。該插板樁護岸最大樁頂水平位移不超過20 mm，實際觀測水平位移已超過100 mm，遠超相關規范規定值。

4 原因分析

4.1 地質剖面選擇

地質剖面應選擇最不利地質條件，即接近5 m厚①層深厚淤泥質土。根據《鐵路工程特殊巖土勘察規程》（TB10038—2022）相關規定［4］，淤泥質土屬于特殊巖土的軟土類別，天然含水量高，天然孔隙比大，壓縮性高，強度低，力學性能低。實際上該插板樁護岸方案設計時并未選擇深厚淤泥質土的地質剖面進行穩定計算。

4.2 計算模型

插板樁護岸方案在設計時，按照《水工擋土墻設計規范》（SL379—2007）6.4.1 條文［5］復核抗傾覆穩定。計算模型又按照《建筑基坑支護技術規程》（JGJ120—2012）相關規定［6］編寫的程序，并將中間插板作為止水帷幕考慮計算，計算結果如表1所示。

表1 抗傾覆穩定計算成果

實際上《水工擋土墻設計規范》（SL379—2007）6.4.1 條文［5］只適合常規重力式擋土墻、扶壁式擋土墻、板樁式擋土墻、錨定墻及錨桿式擋土墻，且《建筑基坑支護技術規程》（JGJ120—2012）土壓力基于朗肯土壓力理論［6］。由此可知，插板樁護岸設計方案選擇的計算模型及理論極為混亂。

插板樁結構計算模型應按照樁板式擋土墻理論，參考《建筑邊坡工程技術規范》（GB50330—2013）［7］、《鐵路路基支擋結構設計規范》（TB10025—2019）［3］有關樁板式擋土墻計算公式，中間插板參與荷載計算。

4.3 計算參數

樁板式擋土墻內力及位移計算采用的彈性地基梁m法。m為土的抗力系數的比例系數，其取值大小尤為關鍵，對計算成果的可靠性影響很大。應參考《建筑邊坡工程技術規范》（GB50330—2013）［7］、《建筑樁基技術規范》（JGJ120—2008）［8］、《鐵路路基支擋結構設計規范》（TB10025—2019）［3］相關m建議值。見表2~4。

表2 《建筑邊坡工程技術規范》m值范圍

表3 《建筑邊坡工程技術規范》m值范圍

表4 《鐵路路基支擋結構設計規范》m值范圍

插板樁護岸方案在設計時，m值按《建筑基坑支護技術規程》（JGJ120—2012）條文4.16 經驗公式計算，有一定的局限性。實際上應按照以上相關規范的3個表取值，尤其①層深厚淤泥質土m取值應更慎重。

4.4 施工因素

在河道施工時，采用干法施工進行了部分清淤再插板樁護岸施工，由于河道無水，導致插板樁墻前壓力減小。這也是導致插板樁樁頂水平位移過大的因素之一。

5 事后復核

按相關樁板式擋土墻理論，深厚淤泥質土m值取500 kN/m4，插板樁樁頂水平位移復核計算結果為94 mm，與觀測樁頂水平位移實測值較為接近。

6 建 議

（1）對于存在深厚淤泥軟土的河道整治工程，采用插板樁護岸時應按照相關樁板式擋土墻理論進行設計，淤泥軟土m取值應慎重，取下限值進行一定降低為宜。

（2）對于深厚淤泥軟土的河道整治工程，應采用拉錨結構插板樁護岸或者其他結構型式。

（3）設計人員應加強巖土理論學習。