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挖新的航道、港口和運(yùn)河或疏通、浚深、加寬和清理現(xiàn)有航道和港口而進(jìn)行土石方開挖的工程。對原有河道的浚深和拓寬，改變了原地應(yīng)力分布，減小了岸坡坡腳的支撐力;同時如果采用排水施工，會導(dǎo)致岸坡靜水壓力減小以及坡內(nèi)動水壓力增大，這些都增加了岸坡的不穩(wěn)定性。對這樣的工程隱患如果不引起足夠的重視，則很可能會引發(fā)岸坡崩塌、滑動，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(qū)二期疏浚工程中的薛家河段，由于沒有考慮上述隱患，河道降水剛完成之時，河道駁岸便發(fā)生了長達(dá)50m的滑塌，不僅影響了工期，還造成了不小的經(jīng)濟(jì)損失。浦東新區(qū)大治河疏浚工程中，由于忽視疏浚工作對周圍建筑物地基的影響，造成一幢3層旅館突然坍塌，所幸沒有造成人員傷亡。
本文重點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挖及鋼板樁支護(hù)開挖兩種開挖方式下，駁岸基坑開挖對岸坡穩(wěn)定性及高速路基變形的影響。并根據(jù)計算結(jié)果，否定了放坡開挖方法，肯定了鋼板樁支護(hù)對岸坡穩(wěn)定及路基變形的控制作用，為類似工程提供參考。
1工程概況
本疏浚段長135 m，毗鄰滬寧高速北側(cè)，并與高速公路平行，設(shè)計青坎邊線距離公路護(hù)坡坡腳僅2-3m距離公路邊線僅10-13m。河道北岸為開闊田野，根據(jù)設(shè)計，其駁岸基坑采用1:0.5放坡開挖方法，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，其駁岸開挖方式未定，也是本文重研究內(nèi)容。分別為新河道平而及斷而設(shè)計圖。
2岸坡穩(wěn)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�；瑒佣恢煤妥畹桶踩禂�(shù)，并分別討論駁岸基坑在放坡開挖和鋼板樁支護(hù)開挖兩種開挖方式下對岸坡的穩(wěn)定性影響。計算時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(yán)格的條分法，計算所獲得的成果更貼近工程實際。
(1)降水前后岸坡的穩(wěn)定性。為了分析河道降水對岸坡穩(wěn)定性影響，分別計算降水前后岸坡的穩(wěn)定狀態(tài)。圖3為降水前河道岸坡的最�；瑒佣跋鄳�(yīng)的安全系數(shù)，為降水完成后岸坡的最危滑動而位置。降水前河道岸坡最�；瑒佣陌踩禂�(shù)為1. 71，岸坡較穩(wěn)定，而河道降水完成后，最�；瑒佣踩禂�(shù)降至1. 44，岸坡滑動風(fēng)險性增加。可見疏浚工程中的河道降水作業(yè)會降低岸坡的穩(wěn)定性。
(2)放坡開挖后岸坡的穩(wěn)定性。為駁岸基坑按1: 0. 5放坡開挖至設(shè)計深度后岸坡最�；瑒佣恢�。圖中最�；瑒佣陌踩禂�(shù)僅為1. 12，岸坡穩(wěn)定性很差，極容易發(fā)生滑動破壞。同時，最�；瑒佣灤┕纷o(hù)坡，一旦發(fā)生滑動，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挖的方法。
(3)鋼板樁支護(hù)開挖后岸坡的穩(wěn)定性。為采用鋼板樁支護(hù)下駁岸基坑開挖至預(yù)定深度后岸坡最�；瑒佣恢眉白畹桶踩禂�(shù)。其中鋼板樁的型號為WRU32 700，入土深度為8. 5m。圖中最�；瑒佣踩禂�(shù)為1. 89，岸坡穩(wěn)定性較好，發(fā)生滑動的可能性較低�？梢姴捎娩摪鍢吨ёo(hù)，對岸坡的穩(wěn)定性起到了很好的控制作用。
3護(hù)坡與路基變形分析
采用有限元計算方法，分別計算放坡開挖和鋼板樁支護(hù)開挖兩種開挖方式下，駁岸基坑開挖對公路護(hù)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。原先被河水淹沒部位變形最大，護(hù)坡坡腳也有少許變形，但對高速路基基本沒影響。
(2)放坡開挖下的變形分析。同樣采用1: 0.5放坡開挖方式，為了較為直觀地觀察駁岸放坡開挖對護(hù)坡及路基變形的影響，分步計算模擬了開挖過程中護(hù)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(shè)計深度。圖8和圖9分別為挖深至3m和預(yù)定深度時護(hù)坡及路基的總變形云圖。
圖中可以看到，基坑挖深至3m時，護(hù)坡坡腳的總變形量為1-1. 5 mm，坡肩和北側(cè)路基的變形量在0. 5-1mm之間。當(dāng)開挖至設(shè)計深度時，護(hù)坡的變形量增至2- 5 mm之間，公路路基的變形范圍擴(kuò)大，局部變形量高達(dá)2. 5 mm，可見采用放坡開挖方式的駁岸基坑開挖，會使護(hù)坡和路基產(chǎn)生了較大的位移變形，對高速公路的穩(wěn)定性和安全性存在較大威脅。
(3)鋼板樁支護(hù)開挖下變形分析。鋼板樁支護(hù)條件下仍然分兩步進(jìn)行開挖模擬，第一步挖深3m，第二部挖至設(shè)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，變形主要集中在鋼板樁內(nèi)側(cè)(基坑內(nèi)部)，護(hù)坡及路基無變形。開挖至設(shè)計深度后，變形仍然主要集中在鋼板樁內(nèi)側(cè)，鋼板樁外側(cè)僅局部產(chǎn)生變形，變形量在0. 5-1. 5mm之間。其中護(hù)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�？梢婁摪鍢犊梢园炎冃沃饕性诨觾�(nèi)部，有效地控制了變形范圍，降低甚至消除了駁岸基坑開挖給高速公路帶來的不利影響。
4結(jié)語
(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(nèi)動水壓力的增大)對岸坡以及周圍建筑物的穩(wěn)定性影響。一般情況下，河道降水作業(yè)會使岸坡穩(wěn)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，要考慮到岸坡穩(wěn)定性變化，如果河道周圍存在重要建筑物，務(wù)必考慮對建筑物可能存在的不利影響，在此基礎(chǔ)上，慎重地選擇可靠的開挖方式。本疏浚工程中，如果依照北岸同樣采用放坡開挖方式，不僅可能引起岸坡至護(hù)坡的滑動破壞，而且會導(dǎo)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)對岸坡及周圍建筑物可能存在不利影響的疏浚開挖工程，如果采用合理的支護(hù)措施，不僅可以有效地提高潛在滑動而的安全系數(shù)，防止開挖引起的滑動破壞，而且可以顯著地限制變形范圍，降低開挖施工產(chǎn)生的不利影響。本疏浚工程中，采用鋼板樁支護(hù)的駁岸基坑開挖引起的土體變形基本限制在鋼板樁內(nèi)側(cè)，對公路護(hù)坡的影響很小，對滬寧高速基本沒有影響，相對放坡開挖，岸坡的安全系數(shù)也顯著提高。
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