浅谈地连墙在城市桥梁跨越河道防护工程的应用

池丽敏，张　倩，胡峥嵘

（1.南京市水利规划设计院有限责任公司，江苏　南京　210022；2.河北省水利水电勘测设计研究院，天津市　300250）

浅谈地连墙在城市桥梁跨越河道防护工程的应用

池丽敏1，张倩2，胡峥嵘1

（1.南京市水利规划设计院有限责任公司，江苏南京210022；2.河北省水利水电勘测设计研究院，天津市300250）

为了满足城市发展，交通建设进一步加快步伐，在城市中越来越多的高架建立起来，同时会跨越城市周边河道，桥梁跨越处河道的改造既要满足桥梁建设，又要满足城市防洪排涝要求。地连墙的应用能够很好地解决城市河道改造中施工用地困难、征地难度大、工期紧张等问题。

桥梁跨越；河道改造；地连墙

1　工程概况

2009年，天津市市域交通规划确定了中心城区“二环十四射”的快速路骨架网，其中“二环”为快速内环和快速外环。快速内环由已通车的快速路东南半环、西北半环和规划的北部新区范围内津围快速路及津蓟快速路的一部分共同组成，快速外环即现状外环线升级改造后与东北部调线工程所构成的快速环线。

外环线东北部调线工程位于天津市中心城区的东北部，自南向北途径东丽、北辰两个区。工程始于外环线津汉公路立交桥，向北依次跨越京津塘高速、北环铁路、规划金钟路、津宁高速公路、津蓟高速、津榆公路，止于铁东路与现状外环线交口，全长27.15 km。

工程多次跨越防洪排涝河道，并在河道内立有桥墩。跨河桥梁的修建，会因桥墩阻水等原因，对河道行洪、排涝、灌溉、堤防稳定、防汛道路等方面产生一定影响，需采用科学的手段，进行计算分析设计，将现有河道进行改造升级，满足天津市防洪安全和交通顺畅综合功能需求。

2　外环河概况

外环线是目前天津市中心城区以外唯一一条环城公路，在路网中起着不可或缺的重要作用。外环线自1987年建成通车以来，已取得了显著的社会效益和经济效益，对区域经济的发展产生了积极的促进作用。随着外环线的建设，外环河随之形成，外环河规划全长66.7 km，为天津市东丽区区管二级河道，与海河、北运河、子牙河等15条主要河道相交，是一条以排除外环河沿线城区和农田沥水为主要功能的人工河道。河道及其泵站同时还承担着沿河部分村镇、企业排水的作用。河道分新引河—新开河段、新开河—海河段、海河—子牙河段、子牙河—北运河段共四段。外环河河道等级为3级。外环河现状流量约20 m3/s，规划流量50 m3/s，河口宽30～35 m，边坡为1∶2.5，正常循环设计水位为2.0～2.5 m，岸坡采用双坡护砌，均为混凝土预制板和框格草皮相结合的护坡形式，下部为混凝土预制板护坡，上部为框格草皮。

3　河道改造方案

外环河东北部调线工程属城市快速路，等级为城市-A级，验算荷载标准为公路-Ⅰ级，在跨越外环河主线采用一孔40 m跨径，上部结构为箱梁，下部结构为钻孔灌注桩上接独柱矩形墩和圆形墩，垂直水流方向的矩形桥墩直径分别为2.8 m 和2.2 m、圆形桥墩直径分别为1.8 m和1.5 m，施工方法采用在桩基周围打一圈钢管桩，水面以上，在钢管桩顶塔设桩基施工平台，由于上部结构均为预制梁，河道内不存在支架。

外环河东北部调线工程共9次跨越外环河，第1～5次跨河处位于津汉互通立交匝道及津汉立交主线，由于各桥梁没有对孔设置，桥墩占据河道的总宽度为其垂直水流方向的投影累加，桥墩基本占据了整个深槽，影响范围为1 km左右，为了满足桥梁布置及河道排水要求对局部河道进行改造。

外环河改造工程河道调线、扩挖设计原则：调线或扩挖后的河道底宽、上口宽不能低于现状河道指标与桥位处桥墩占据总宽度之和；河道改造采用减少占地、尽量避开现有和待建建筑、堤线与桥墩布设方向尽量正交等原则；河道改造范围不占红线。

根据调线、扩挖河道设计原则，外环河改造后主要有三种断面形式：

（1）外环河在桥墩密集区域采用左岸钢筋混凝土悬臂结构，右岸钢筋混凝土悬臂挡墙+灌注桩基础，河道为矩形断面。右岸现状为外环辅道，宽11 m左右，钢筋混凝土悬臂挡墙的施工必然会引起对现有道路破坏，施工开挖时采用拉森桩进行基坑支护，满足施工安全要求。断面形式如图1所示。

图1　断面形式一

（2）在没有桥墩的河道采用复式断面。左岸在景观水位以上设浆砌石挡墙，景观水位以下按1∶2.5放坡至河底，护坡采用C25预制混凝土连锁块，右岸采用钢筋混凝土桩基础挡墙。断面形式如图2所示。

图2　断面形式二

（3）在征地红线外采用地连墙形式。河道改造范围内，部分位于征地红线范围外且现状为鱼塘，为减小开挖及占地，河道左岸采用地连墙形式。结合工程地质情况，考虑施工场地平面，采用潜水组合钻——气举反循环复合工艺成槽，接头管、钢筋笼安装，混凝土灌注采用泵送、双管等特殊工艺进行施工。

地连墙形式在河道改造中应用较少，但地连墙具有开挖占地少、工期短、施工工艺成熟等特点，值得在其他河道改造中推广使用。现将地连墙施工工艺简介如下：

采用喷导管气举反循环组合潜水钻机成槽工法；现场制作、安装钢筋笼；混凝土搅拌站拌制—罐车运输—导管法浇筑水下混凝土。工艺组成：气举反循环组合潜水钻成槽；气举反循环修槽机修整槽壁；钢筋笼制作、吊放、安装、固定；水下混凝土灌注；接头管安装、起拔。

该工艺所用设备的主要部分由喷导管及以该管为导向滑道的潜水组合钻组成。喷导管用直径273 mm的无缝钢管制成，其长度大于槽深2 m，该导管插入先导孔内，下端为泥渣、碎石的入口，上端为弯曲的喷出口，利用6 m3以上的空气压缩机向喷导管下端输入高压空气，喷导管入口与出口间产生巨大压差由泥浆将泥渣、碎石喷出地面，因此该法又称“气举反循环”。

根据《建筑基坑支护技术规程》（JGJ 120—2012）验算地连墙的稳定性

式中：Kem为嵌固稳定安全系数，安全等级为一级、二级、三级的悬臂式支挡结构，Kem分别不应小于1.25、1.2、1.15；Eak、Epk分别为基坑外侧主动土压力、基坑内侧被动土压力合力的标准值，kN；Za1、Zp1分别为基坑外侧主动土压力、基坑内侧被动土压力合力作用点至挡土构件底端的距离，m。

地连墙受力示意图如图3所示。

本工程地连墙属于三级悬臂式支挡结构，Kem=1.15，经计算，地连墙埋置深度6 m满足要求，Kem=1.15。

图3　地连墙受力

图4　断面形式三

设计左岸地连墙高10.3 m，埋深6 m，挡土高度为4.3 m，满足安全稳定要求。地连墙河底部分采用格宾护垫防护防止冲刷破坏。为了满足景观要求，在河底以上地连墙迎水侧采用挂网浇筑10 cm厚混凝土，保持外立面平整，并在景观水位以上涂抹防碳化涂料。断面形式如图4所示。

4　结语

外环线东北部调线工程为天津市北部新区外围最重要的环线快速路，带动本地区整体开发建设，服务于中心城区持续繁荣具有重大意义，项目作为交通基础设施，将对北部新区的开发和建设起到引擎推动作用。外环河的改造很好地满足了调线工程的实施，同时也满足了天津市防洪排涝的要求，目前工程已施工完成，本次设计中地连墙应用于河道护岸工程中，取得了很好的效果，解决了在市区中用地紧张、协调难度大、工期紧等问题。地连墙的施工工艺已在地铁建设中成熟运用，但在河道改造中应用不多，通过这次取得的不错效果建议在河道建设中有针对性地推广使用。

［1］SL 379—2007，水工挡土墙设计规范［S］.

［2］JGJ 120—2012，建筑基坑支护技术规程［S］.

［3］GB 50286—2013，堤防工程设计规范［S］.

TV8

B

1009-7716（2016）07-0235-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.07.069

2016-03-02

池丽敏（1981-），女，河北张家口人，工程师，从事水利规划设计工程。