茅洲河综合整治工程堤防选取及堤基加固处理措施探讨

郑贺秋

(东莞市水务工程质量安全监督站，广东 东莞 523000)

1 概 述

城市河道整治工程越来越受到重视，已经有较多的城市进行了河道综合治理，并取得了较好的效果[1-4]。堤防是河道整治的重要工程，对保证河道防洪效果具有十分重要的作用，合理选取堤防型式可以保证河道安全，减少工程投资[5-6]。河道分布有厚层软土，直接采用软土作为持力层会造成堤防沉降，针对这部分区域进行处理，合理选择基础型式。

2 工程概况

茅洲河界河段综合整治工程是茅洲河流域综合整治工程中关乎两岸防洪安全的关键性工程。茅洲河干流下游地处东莞市与深圳市的交界,是两市界河,界河起点为茅洲河出海口,终点为塘下涌口,全长约12 km。经前期清淤清障工程整治后,茅洲河防洪能力有一定的改善,但堤防等级与两岸发达的经济水平极不相称,防洪形势依然严峻,因此加快推进茅洲河界河综合整治工程是十分必要的。

3 堤防型式比选

茅洲河可分为城区段和海堤段两个区域，不同区域的工程环境略有差别，其堤防型式也不尽相同。因此，针对城区段和海口段分别进行比选，选择适宜的堤防断面形式。根据地勘结果，区域内部分河段分布有厚度较大的软基，最大厚度超过20 m。由于茅洲河整治工程属于重点工程，沿线居民、商业较为聚集，软基可采用水泥搅拌桩、混凝土灌注桩、沉井等方法加以处理，需结合堤防型式综合考虑。

3.1 海堤段堤防型式

见表1。

表1 海堤段堤防方案比选

海堤段堤防(桩号0+000～4+790)采用复合式断面,堤顶加高幅度约1 m,两岸征地较容易,从生态美观、亲水性、施工工艺、结构安全性、工程造价等多方面综合比选后,堤身断面形式拟推荐采用上游面直立挡墙(复合式断面)、水泥搅拌桩堤基处理。对于深厚软基搅拌桩施工技术问题,建议通过搅拌桩现场试验加以验证。由于沉管挤密碎石桩施工带有振动影响,而周边新民社区房屋密集,结构多样且新旧程度参差不齐,并有多栋高层住宅,因此沉管挤密碎石桩不适合在该处施工。见图1。

图1 海堤段堤防效果图

3.2 城区段堤防型式

见表2。

表2 城区段堤防方案比选

城区段堤防(桩号4+790～11+897)采用直立式断面,城区段堤顶仅设置堤防巡检路,堤顶宽度为8 m,经优化设计,堤身断面型式拟推荐采用方案6,即直立式堤身,L型防洪墙,灌注桩堤基,堤后放坡,局部有市政道路的采用挡墙,填土可充分利用开挖料,尽量减少弃渣。见图2。

图2 城区段堤防效果图

4 堤基加固处理效果分析

4.1 数值模拟模型建立

结合现场实际情况，采用混凝土灌注桩进行地基处理，设计桩径为1.0 m，持力层选在砂岩层。桩基础按照端承桩进行设计，桩端进入持力层深度不小于3d(d为桩径)，建立FLAC数值模拟模型研究桩基效果。数值模拟模型见图3。

图3 数值模拟计算模型

4.2 计算原理及参数选取

FLAC是常用的有限元数值模拟软件，计算参数主要根据室内试验成果选取。见表3。

表3 数值模拟参数选取

4.3 数值模拟结果分析

4.3.1 沉降分析

施工进程中桩的沉降变形量见图4。主体工程施工初期，上覆荷载较小，桩和桩间土处于协同变形阶段，两者沉降差较小。施工完成后，桩土沉降差达到最大值，最大值为5.7 mm；之后沉降差逐渐缩小。出现这种情况的主要原因是，施工完成后，荷载达到最大，之后桩间土承担较大荷载，桩和桩间土变形逐渐达到协调，沉降差值逐渐减小。

图4 施工进程桩和土沉降结果

4.3.2 水平位移分析

使用期不同埋深桩间土水平方向变形量见图5。从图5中可知，在软土层底部桩基础水平方向位移最大，随着土层强度增大且随着埋深增大，水平方向位移逐渐减少，最大变形量小于16 mm。采用桩基础，水平方向位移得到了较好的控制。

图5 使用期不同深度水平方向位移结果

通过模拟对桩基旁的岩土体水平方向位移进行监测，在开始主体工程施工阶段，水平方向位移首先迅速增大，表层的岩土体首先产生水平方向的位移并且逐渐向下延伸。随着工程的进行，建筑物荷载逐渐增大，各个深度的水平位移逐渐增大，但增大速率逐渐减小，最大位移小于30 mm，在可控范围内。

5 结 论

为了改善茅洲河现状，节约占地面积，减少施工过程中对临近建筑的影响，采用桩基础、直立式堤身结构，通过有限元数值模拟分析，采用桩基础可保证堤防沉降变形。分析结果可为类似城镇河道整治工程提供参考。