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加筋土技术在内河护岸工程中的应用

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  1. 引言

  在土中铺设拉筋而使整个土工系统的力学性能得到改善的土工加固方法叫土工加筋技术。国外60年代就开始应用,目前已应用得相当普遍。我国于80年代初开始在小型工程中试用,90年代应用规模和范围加大,先后在公路、水运、铁路、水利、市政、煤矿、林业等部门或行业应用这项技术,特别是近几年在公路建设和水利、水运建设中应用得较多,取得了巨大的经济效益和显著的社会效益。加筋土工程的设计计算理论和施工技术也日臻成熟,其应用领域也不但扩大,目前已用于公路路堤、路堑、桥台、引道、匝道、内河港口码头、护岸、库场支挡建筑物、航道整治、铁路路基、路堤、桥台、水利工程中的防洪堤、水坝、河流、湖泊、滩涂围垦工程,其它方面入尾矿坝、渣场、储煤仓、城镇建设中的各种支挡建筑物。

  交通部在91年就正式颁布了《公路加筋土工程设计规范JTJ015-9》和《公路加筋土工程施工技术规范JTJ035-9》,98年底和99年初国家和各部门相继正式颁发了《土工合成材料应用技术规范GB05290-98》、《水运工程土工织物应用技术规程JTJ/T239-98》、《水利水电工程土工合成材料应用技术规范SL/T225-98》、《铁路路基土工合成材料应用技术规范SL/T25-98》。上述国家标准和行业规范或规程的颁发,为加筋土技术的应用创造了条件和基础,提供了前提和保证。

  重庆地区近十年在河岸整治、内河港口码头建设及防洪工程中,大量采用加筋土新技术,在长江、嘉陵江两岸即乌江等地总计修筑了河岸线长约17.8km的加筋土河岸工程及码头工程,挡墙面积约31万余平方米。在三峡移民迁建的不少工程中也采用加筋土技术。介绍了几个比较典型的加筋土河岸工程和防洪工程,根据十余年对大量的加筋土工程的设计、研究和工程实践,今初步总结了加土技术在内河护岸应用中应引起注意的问题,希翼在推动加筋土技术的应用和发展中起到一点借鉴作用。  工程实例介绍 1 工程实例1—重庆长江滨江路护岸工程

  (1) 工程概况

  重庆长江滨江路工程位于重庆市渝中区长江北岸,东起朝天门,西至菜园坝,河岸线长5.547km。该工程是集城市交通建设、城市防洪、港口码头建设、国土开发和园林绿化,城市危岩滑坡治理于一体的一项城市河岸综合整治工程。工程分为护岸及码头工程、道路工程、污水截流工程、园林绿化工程及其它附属工程五大部分。城市主干道长5254m,双向6车道,路面宽2*12+1.5m,路基宽39.5m。储奇门—朝天门以下约2.74km均为客运和货运港区,沿岸共建有各类码头泊位25个。该工程的主体工程,即护岸及码头工程、道路挡墙工程全部采用加筋土结构,加筋土挡墙总长103000m:其中约2500m采用水下基础,约4400m为高回填区夯处理地基。结构断面采用路堤式结构;直立墙最高接近20m,路堤结构总高最高处约35m。

  (2) 地形地貌、地质和水文情况

  该工程场地为长江低河慢滩,属河岸冲刷于堆积地貌。上游菜园坝段约1000m地形较为平坦,为珊瑚坝碛坝内缘,地层为紧密沙卵石层,岩层为泥岩,埋深较深。下段穿过内河,长月300m,水深4-7m,水底有薄层淤泥,下层为沙卵石层。穿过内河后约200m泥岩出露,岸坡较陡。长江大桥以下约250m为冲沟,淤泥层厚3-7m,下卧层为泥岩。南纪门—储奇门段约1km为砂卵石碛坝。储奇门段为天然状态的货运码头区,地层为淤沙洪积层,下层诶砂卵石层,地形比较平缓。储奇门—东水门段为客运码头区,河岸断面呈凹形,基础置于水下,枯水水深4-7m,地层为坡积和洪积层,厚度不等,下层为原状沙卵石层,部分段有泥岩出露。东水门—朝天门段为碛坝根部,表层为细沙层,下部为砂卵石层。

设计高水位187.00m,校核高水位187.50—194.00m(设计墙顶),设计低水位159.50m;在水位180.21m时离工程岸线30m处最大流速为3.27m/s。  

  (3)使用条件

  护岸顶部道路汽车荷载为汽20,挂100,人行荷载为4.0KN/m2。码头区船舶系缆力P1=100KN,P2=200KN,P3=300KN,P4=400KN,P5=500KN;码头区地面堆载q1=20KN/m2,q2=30KN/m2。  

  (4)施工及建成后使用情况

  工程于1989年开工建设,分年分段实施,每年根据资金情况安排施工范围。整个工程施工前后历时8年余,至1996年底建成,参加施工的有航务、铁路、市政等施工单位。长江滨江路工程加筋土挡墙总长10300m,挡墙总面积110000m2,它是我国目前规模最大的加筋土工程,也是世界上目前规模最大的加筋土工程。工程竣工投入使用后,经历了各种情况的检验,特别是1998年大洪水(持续的长期最不利高水位)的考验。该工程的经济效益和社会效益十分显著,被重庆市评为“建国50周年重庆十大建筑工程”之一。实践证明,该工程是比较成功的。

www.jzr88.com 2 工程实例2—江津滨江西段护岸工程  

  (1)工程概况

  江津滨江西断护岸工程位于江津市城区长江南岸,东起米邦沱码头,西至江津长江大桥,护岸工程全长3641m,沿岸共建有各类码头泊位9个,取水泊位3个,下河公路1条。护岸工程后方规划城区主干道长3000余米,双向6车道。该工程的建设,使江津市的防洪标准从2-5年一遇提高到50年一遇。该工程是集防洪、河岸整治、治理沿江环境、改善城市交通、发展水运和进行城市建设的一项综合建设工程。

  (2)方案比较和选择

  根据水文、地形地质和使用要求,护岸工程断面采用路堤式断面形式,护岸墙高10-17m,堤总高16-24m。该工程拟定了衡重式条石圬工结构、带卸荷板的预制空心方块结构和加筋土结构3个方案。经比较,加筋土结构比衡重式条石圬工挡墙方案节约造价30%以上,比空心方块结构节约工程造价40%,节约投资数千万元,经济效益十分明显。在施工上,加筋土结构非常方便,船机使用台班大大减少,工效显著提高。因此,该工程最后选用加筋土结构方案。

  (3)工程施工

  该工程采用双十字形钢筋混凝土面板,墙体关键和基础部分采用防老化钢-塑复合加筋带(CAT),天然沙砾石作加筋体填料,后方回填杂填土;基础采用现浇混凝土带形基础,其中1600余米为水下施工。该工程利用97、98两个枯水季节施工,99年6月已完成护岸挡墙工程,预计2000年底完成护坡、道路、绿化等,整个工程全部竣工。加筋土工程部分已经历了2-4个洪水期考验,汛后观测,变形沉降均小于规定值,变形稳定。  3工程实例3—鱼洞长江河岸整治工程

  (1)工程概况

  鱼洞长江护岸和码头工程位于重庆市鱼洞长江南岸,东起车渡码头,西至佛耳岩,河岸线长2.7km。沿岸共建有各类码头泊位5个,下河公路1条;城市城区主干道长3138m,3车道,路面宽12m。该工程是集城市防洪、国土开发和园林绿化、城市发展和港口码头建设为一体的一项城市河岸综合整治工程。

  (2)地形地貌、地质和水文

  该工程位于微弯河段凸岸,工程场地为长江低河漫滩,漫滩为砂卵石碛坝,长约2km,宽60-200m,洪水期淹没,枯水期出露。场地地层为冲洪积形成的薄砂质粉土、细砂土、砂卵石,下卧岩层为紫红-紫褐色泥岩。细砂土厚度为1-4m。

设计高水位188.47m(P=5%),校核高水位189.50m(设计墙顶),设计低水位170.50m。在水位183.33m时离工程岸线100m处最大流速为3.17m/s,流态较为平顺。

  (3)方案比较和选择

  根据使用要求和场地自然条件,分别提出了直立式加筋土岸壁护岸方案、衡重式条石(或块石混凝土)直立式挡墙护岸方案、铅丝笼加钢筋混凝土面板护坡方案等3个方案。经过全面比较,特别是在经济上,加筋土结构方案仅是衡重式条石挡墙方案造价的58.4%,节约投资近2000万元,是铅丝笼护坡方案造价的85.1%,节约投资约600万元;在施工上,加筋土结构非常方便、快速,可提高工效好几倍,可以在一个枯水季节顺利完成,加筋土结构方案显示出较大的优越性。因此,该工程最后选择采用加筋土结构方案。

  (4)施工和使用情况

  该工程的码头和护岸挡墙均采用加筋土结构。码头和护岸工程全长3138m,墙高12-19.5m,大部分墙高在15m以上,加筋土挡墙墙面面积5.5万m2。加筋土墙采用双十字形钢筋混凝土面板、条带式加筋带、天然沙砾石填料。护岸和码头工程1995年11月动工,1996年5月主体工程基本完成。以后陆续完成帽石、栏杆等零星项目和后方回填。工程主体完工后,先后经过了1996年、1997年、1998年汛期各种洪水的考验,特别是98年长期较大洪水的考验。

  (5)变形观测

  1996年4月(主体工程初步完成)和1996年10(洪水期过后)对3138m挡墙进行了全面观测,每15m分段取1个观测断面,每个断面每3层板取1个观测点。观测结果为大部分测点变形在10-35mm之间。96年10月的变形观测1308个测点中,累计变形量不超过50mm的测点有1124个,占86%,最大变形量为85mm(K2+354断面,高程186.80m)。97年和98年进行了断面观测,结果表明墙体变形稳定。 4 工程实例4-北培嘉陵江防洪堤一期工程

  (1) 工程概况

  北培嘉陵江防洪堤建设工程,是北培城区最重要的防洪工程,它是集防洪、护岸、治理沿江环境、发展水运和进行城市建设的一项综合建设工程。按规划,该工程将修筑长约4680m的防洪护岸大堤工程,采用50年一遇的防洪标准。防洪堤工程分期分段建设。一期工程位于嘉陵江西岸,上游从庙子嘴开始,经何家碛至下游何家嘴止,全长1600m,其余为二期工程。

  (2) 地形地貌、地质和水文

  一期工程上游岸坡较陡,中下游段为碛坝,地势平缓,后方为原天然岸坡和人工堆积边坡。场地为丘岭河流堆积地貌,嘉陵江堆积岸漫滩地形。漫滩沿江发育,长1600m,宽100-250m,平面呈梳背形,由沙、砾、卵石组成。漫滩标高176-182m,漫滩平缓。

场地大部分出露第四系全新河流洪冲积层。地表层为砂夹卵石于砂卵石互层,下部为侏罗系中统下沙溪庙组泥岩或砂岩。下游端为江北砾石层,上下游两端岩层出露。

设计高水位203.20m,设计低水位174.00m,中洪水时近岸处最大流速2.65m/s。

  (3) 方案比较及推荐方案

  根据该处的地形地质情况、防洪大堤工程的使用要求和平面布置,提出了3种结构方案,经全面比较后,选用了加筋土结构方案,加筋土方案的造价仅是重力式圬工方案造价的

53.0%。 

  加筋土防洪堤断面采用路堤式断面。基础为现浇混凝土条形基础,置于中密-紧密砂卵石层上。加筋挡墙采用预制钢筋混凝土面板,看面带菱形花饰。加筋材料采用防老化钢-塑复合带,CAT30×2.0,单根破断荷载Tu≥9.0KN, εp≤3%,单根设计值Ta=2.5KN/根,相应变形率εc1%。加筋土填料就近采用河滩上的沙砾石。

  (4) 施工情况

  防洪堤下部挡墙99年开始沉降,2000年6月完成约1400m挡墙,洪水期经受了数次洪水越顶淹没,汛后观测,墙体沉降和水平变形均很小,远小于设计规定指标。 5 工程实例――彭水乌江西岸河岸工程

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