高北河疏浚工程對滬寧高速的影響分析論文

　　疏浚工程是指為了開(kāi)挖新的航道、港口和運河或疏通、浚深、加寬和清理現有航道和港口而進(jìn)行土石方開(kāi)挖的工程。對原有河道的浚深和拓寬，改變了原地應力分布，減小了岸坡坡腳的支撐力;同時(shí)如果采用排水施工，會(huì )導致岸坡靜水壓力減小以及坡內動(dòng)水壓力增大，這些都增加了岸坡的不穩定性。對這樣的工程隱患如果不引起足夠的重視，則很可能會(huì )引發(fā)岸坡崩塌、滑動(dòng)，影響疏浚進(jìn)度和成本。倘若周邊存在重要建筑物，還有可能造成建筑物的不均勻沉降和變形，影響其正常使用。這樣的事故案例很多，在蘇州市區二期疏浚工程中的薛家河段，由于沒(méi)有考慮上述隱患，河道降水剛完成之時(shí)，河道駁岸便發(fā)生了長(cháng)達50m的滑塌，不僅影響了工期，還造成了不小的經(jīng)濟損失。浦東新區大治河疏浚工程中，由于忽視疏浚工作對周?chē)�建筑物地基的影響，造成一�?層旅館突然坍塌，所幸沒(méi)有造成人員傷亡。

　　本文重點(diǎn)分析緊鄰滬寧高速的高北河南岸疏浚工程對岸坡及滬寧高速可能造成的不利影響，在考慮地下水滲流的條件下，分別計算模擬放坡開(kāi)挖及鋼板樁支護開(kāi)挖兩種開(kāi)挖方式下，駁岸基坑開(kāi)挖對岸坡穩定性及高速路基變形的影響。并根據計算結果，否定了放坡開(kāi)挖方法，肯定了鋼板樁支護對岸坡穩定及路基變形的控制作用，為類(lèi)似工程提供參考。

　　1工程概況

　　本疏浚段長(cháng)135 m，毗鄰滬寧高速北側，并與高速公路平行，設計青坎邊線(xiàn)距離公路護坡坡腳僅2-3m距離公路邊線(xiàn)僅10-13m。河道北岸為開(kāi)闊田野，根據設計，其駁岸基坑采用1:0.5放坡開(kāi)挖方法，而河道南岸緊鄰滬寧高速，考慮到對滬寧高速可能存在的不利影響，其駁岸開(kāi)挖方式未定，也是本文重研究?jì)热�。分別為新河道平而及斷而設計圖。

　　2岸坡穩定性分析

　　在本疏浚段取一坡度和高度最大的斷而作為代表剖而進(jìn)行計算分析，使用極限平衡法計算降水前后該剖而岸坡的最�；瑒�(dòng)而位置和最低安全系數，并分別討論駁岸基坑在放坡開(kāi)挖和鋼板樁支護開(kāi)挖兩種開(kāi)挖方式下對岸坡的穩定性影響。計算時(shí)采用摩根斯坦普林斯條分法，摩根斯坦普林斯條分法為較為嚴格的條分法，計算所獲得的成果更貼近工程實(shí)際。

　　(1)降水前后岸坡的穩定性。為了分析河道降水對岸坡穩定性影響，分別計算降水前后岸坡的穩定狀態(tài)。圖3為降水前河道岸坡的最�；瑒�(dòng)而及相應的安全系數，為降水完成后岸坡的最�；瑒�(dòng)而位置。降水前河道岸坡最�；瑒�(dòng)而的安全系數為1. 71，岸坡較穩定，而河道降水完成后，最�；瑒�(dòng)而安全系數降至1. 44，岸坡滑動(dòng)風(fēng)險性增加�？梢�(jiàn)疏浚工程中的河道降水作業(yè)會(huì )降低岸坡的穩定性。

　　(2)放坡開(kāi)挖后岸坡的穩定性。為駁岸基坑按1: 0. 5放坡開(kāi)挖至設計深度后岸坡最�；瑒�(dòng)而位置。圖中最�；瑒�(dòng)而的安全系數僅為1. 12，岸坡穩定性很差，極容易發(fā)生滑動(dòng)破壞。同時(shí)，最�；瑒�(dòng)而貫穿公路護坡，一旦發(fā)生滑動(dòng)，很可能對滬寧高速路基造成破壞，影響公路的正常使用。所以，該疏浚段不宜采用放坡開(kāi)挖的方法。

　　(3)鋼板樁支護開(kāi)挖后岸坡的穩定性。為采用鋼板樁支護下駁岸基坑開(kāi)挖至預定深度后岸坡最�；瑒�(dòng)而位置及最低安全系數。其中鋼板樁的型號為WRU32 700，入土深度為8. 5m。圖中最�；瑒�(dòng)而安全系數為1. 89，岸坡穩定性較好，發(fā)生滑動(dòng)的可能性較低�？梢�(jiàn)采用鋼板樁支護，對岸坡的穩定性起到了很好的控制作用。

　　3護坡與路基變形分析

　　采用有限元計算方法，分別計算放坡開(kāi)挖和鋼板樁支護開(kāi)挖兩種開(kāi)挖方式下，駁岸基坑開(kāi)挖對公路護坡和路基變形的影響。

　　(1)河道降水引起的變形。為河道降水引起的岸坡總變形云圖，可看到降水作業(yè)引起的變形范圍和變形量。岸坡變形主要是由岸邊靜水壓力消失引起的卸荷回彈產(chǎn)生。原先被河水淹沒(méi)部位變形最大，護坡坡腳也有少許變形，但對高速路基基本沒(méi)影響。

　　(2)放坡開(kāi)挖下的變形分析。同樣采用1: 0.5放坡開(kāi)挖方式，為了較為直觀(guān)地觀(guān)察駁岸放坡開(kāi)挖對護坡及路基變形的影響，分步計算模擬了開(kāi)挖過(guò)程中護坡及路基的變形情況。其中第一階段挖深3m，第二階段挖至設計深度。圖8和圖9分別為挖深至3m和預定深度時(shí)護坡及路基的總變形云圖。

　　圖中可以看到，基坑挖深至3m時(shí)，護坡坡腳的總變形量為1-1. 5 mm，坡肩和北側路基的變形量在0. 5-1mm之間。當開(kāi)挖至設計深度時(shí)，護坡的變形量增至2- 5 mm之間，公路路基的變形范圍擴大，局部變形量高達2. 5 mm，可見(jiàn)采用放坡開(kāi)挖方式的駁岸基坑開(kāi)挖，會(huì )使護坡和路基產(chǎn)生了較大的位移變形，對高速公路的穩定性和安全性存在較大威脅。

　　(3)鋼板樁支護開(kāi)挖下變形分析。鋼板樁支護條件下仍然分兩步進(jìn)行開(kāi)挖模擬，第一步挖深3m，第二部挖至設計深度，鋼板樁的型號為WRU32 700，入土深度為8. 5 m。

　　從圖中可以看到，挖深至3m時(shí)，變形主要集中在鋼板樁內側(基坑內部)，護坡及路基無(wú)變形。開(kāi)挖至設計深度后，變形仍然主要集中在鋼板樁內側，鋼板樁外側僅局部產(chǎn)生變形，變形量在0. 5-1. 5mm之間。其中護坡坡腳深處存在少許變形，變形量為0. 5 mm左右，而公路路基不存在變形�？梢�(jiàn)鋼板樁可以把變形主要集中在基坑內部，有效地控制了變形范圍，降低甚至消除了駁岸基坑開(kāi)挖給高速公路帶來(lái)的不利影響。

　　4結語(yǔ)

　　(1)疏浚工程中如果存在降水作業(yè)，要考慮降水后岸邊靜水壓力的消失(存在滲流的條件下還要考慮坡內動(dòng)水壓力的增大)對岸坡以及周?chē)�建筑物的穩定性影響。一般情況下，河道降水作業(yè)會(huì )使岸坡穩定性降低，由于卸荷回彈，還可能引起岸坡位移變形。

　　(2)對原有河道進(jìn)行浚深和拓寬作業(yè)時(shí)，要考慮到岸坡穩定性變化，如果河道周?chē)�存在重要建筑物，�?wù)必考慮對建筑物可能存在的不利影響，在此基礎上，慎重地選擇可靠的開(kāi)挖方式。本疏浚工程中，如果依照北岸同樣采用放坡開(kāi)挖方式，不僅可能引起岸坡至護坡的滑動(dòng)破壞，而且會(huì )導致路基變形，對高速公路的正常使用造成非常不利的影響。

　　(3)對岸坡及周?chē)�建筑物可能存在不利影響的疏浚開(kāi)挖工程，如果采用合理的支護措施，不僅可以有效地提高潛在滑動(dòng)而的安全系數，防止開(kāi)挖引起的滑動(dòng)破壞，而且可以顯著(zhù)地限制變形范圍，降低開(kāi)挖施工產(chǎn)生的不利影響。本疏浚工程中，采用鋼板樁支護的駁岸基坑開(kāi)挖引起的土體變形基本限制在鋼板樁內側，對公路護坡的影響很小，對滬寧高速基本沒(méi)有影響，相對放坡開(kāi)挖，岸坡的安全系數也顯著(zhù)提高。

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