隧道边高填土、深厚淤泥条件下的驳岸设计

戴永志，朱艳红

（上海千年城市规划工程设计股份公司，上海市 201108）

0 引言

上海是典型的沿海软土地区，尤其是广泛分布的③淤泥质粉质黏土与④淤泥质黏土，均为流塑状态。其最大特点是孔隙比大、含水量高、承载力低、压缩性高。一般河道工程中多采用天然地基或者小方桩的矮挡墙[1]驳岸，高挡墙[1]驳岸出现的概率比较低，多出现在桥头或者有特殊使用要求的位置。当桥头出现高填土时，桥台接坡区域为减少道路路基与桥梁结构的差异沉降，尤其是工后沉降，仅采用常规堆载预压较难满足工程要求。根据工程经验，可采用超载预压结合竖向排水体措施、桥头设置搭板，并辅以土工织物垫层等的工程实施方案；或采用复合地基法，如TC 桩、水泥土搅拌桩等处理地基；或采用轻质的路基填筑材料，以控制工后沉降。

泡沫轻质土是用物理方法将发泡剂水溶液制备成泡沫，与必需组分水泥基胶凝材料、水、可选组分集料、掺合料、外加剂按照一定的比例混合搅拌，并经物理化学作用硬化形成的一种轻质材料。其特点是：质量轻，为常规混凝土的1/8～1/5；整体性好、强度高，抗压强度一般为0.6～25 MPa；生态环保，施工速度快，综合造价低。

本文介绍的工程案例最大填土高度约为3.6 m，道路专业结合周边环境实际情况在桥的两端分别采用堆载预压设置搭板与泡沫轻质土回填两种地基处理方式，根据不同的地基方式分别进行了驳岸挡墙优化设计。

1 工程概况

本工程位于紫竹科学园区紫光路靠近紫星南路，为桥梁上下游驳岸，西侧紧邻建成的虹梅南路隧道。桥梁为一跨25 m 钢筋混凝土预应力桥，桥下为U 型槽驳岸（已先期建成）。现状地坪约为4.0 m，道路路面设计高程约为7.60 m，填土高度约为3.60 m。河底高程0.00 m，常水位2.50 m，控制高水位3.60 m，预降水位2.00 m。西侧桥接坡采用泡沫轻质土回填，东侧采用堆载预压设置搭板地基处理。根据游艇通航规划需求，驳岸需从河底开始全部采用直立式挡墙结构，具体平面布置详见图1。

图1 驳岸平面布置图（单位：m）

2 工程地质

本工程地貌属滨海平原类型，驳岸设计涉及的主要土层见表1、图2。

表1 土层物理力学性能指标

根据图2 可知，驳岸位于③土层。③与④土层地基承载力均为55 kPa，无法满足驳岸稳定和承载力要求，需进行地基加固处理[2]。

图2 驳岸位置地质断面图

3 驳岸设计

结合驳岸最大挡土高度达到7.6 m、运行期荷载大、原始地基承载力小的特点，设计重点是确保高边坡整体稳定[3]、驳岸地基承载力和变形满足规范要求时尚需控制对西侧隧道影响。根据工程经验，可以采取“前板桩后方桩”型式或者“桩基+L 型挡墙”型式。考虑驳岸岸线均为曲线且转角大、施工场地狭小、西侧紧邻虹梅南路隧道等客观因素，本工程驳岸设计采用“L 型”挡墙。鉴于挡土高度大、使用荷载大，为满足地基承载力和变形控制，桩基采用对隧道扰动小、技术成熟、施工方便、承载力高、刚度较大的钻孔灌注桩[4]。

西侧驳岸道路由于距离隧道较近，根据运营单位要求，采用泡沫轻质土回填。其最大特点是质量轻、强度高，有效降低了驳岸荷载，有利于驳岸稳定。根据计算，驳岸整体稳定不考虑桩基作用也可以满足要求。设计重点是满足地基承载力和变形控制。通过多次比选优化计算，底板采用600 mm 厚，桩基为直径600＠1 500 mm、长12 m 的钻孔灌注桩，桩顶最大变形为4.36 mm。断面图详见图3。

图3 西侧驳岸断面图（单位：m）

东侧驳岸道路距离隧道较远，考虑经济性，采用堆载预压设置搭板地基处理，此时附加荷载大，设计重点是整体稳定、地基承载力和变形控制。稳定分析需考虑桩基作用，方能满足规范要求。为确保桩间土稳定，设计时前排桩间打设高压旋喷桩。通过多次结构比选优化计算，底板采用900 mm 厚，桩基为前排直径800＠1000 mm、后排直径800＠2000 mm、长15 m的钻孔灌注桩，桩顶最大变形为4.267 mm。断面图详见图4。

图4 东侧驳岸断面图（单位：m）

按照规程规范，对两种驳岸分别进行了整体稳定和挡墙底荷载分析，详见表2。

根据表2 可知，采用泡沫轻质土填充对驳岸侧压力减轻效果显著，且对提高整体稳定性效果同样显著。

4 结论与建议

目前，驳岸已经建成并运行一年多。根据监测，驳岸和虹梅南路隧道变形均在控制范围内，证明挡墙和桩基设计选型是合理、安全的。根据本工程设计，特殊条件下的驳岸设计更应根据荷载情况、周边环境进行多方案比选优化，确保结构安全的前提下，尽量采用对周边环境影响小的方案。

表2 驳岸稳定及挡墙底荷载计算结果