[摘要]雙排鋼板樁圍堰由于結構不設內支撐，在軟土地基中變形量大，易發生傾覆?；跂|湖通道圍堰工程實例，對雙排鋼板樁圍堰“前短后長”和“前長后短”兩種結構形式變形特性分析和探討，分析軟土地基雙排鋼板樁圍堰在 5 種不同抽水速率工況下變形及受力情況。結果表明，圍堰在抽水階段，“前長后短”結構形式位移變形小于“前短后長”.結合監測數據及專家意見，提出 0. 2m/d 抽水速率指標以及三級變形監測預警控制值，確保圍堰安全。
[關鍵詞]地基； 軟土； 鋼板樁圍堰； 穩定性； 變形； 監測。
Abstract: Because of the double row steel sheet pile structure without support,it is summarized as largedeformation in soft soil foundation and easy to overturn. Based on Eastlake Tunnel cofferdam engineering,this paper discussed two kinds of structure type deformation characteristics as 'short after long'and'long after short'of the double row steel sheet pile cofferdam. Using elastic plastic constitutive model,the authors make analysis on soft soil foundation of double row steel sheet pile cofferdam in five differentpumping rate under the condition of deformation and stress. The results show that cofferdam in thepumping stage,'before long short'structure type displacement deformation is smaller than the'long andshort in front'. Combined with the monitoring data and expert opinion,the 0. 2m / d pumping rate indexand the three stage deformation monitoring and early warning control are proposed to ensure the safety ofthe cofferdam.
Key words: foundations; soft soil; steel sheet pile cofferdam; stability; deformation; monitoring; risk.
0 引言。
目前國內常見的大型圍堰結構形式一般有土石圍堰和鋼板樁圍堰兩大類型。其中土石圍堰施工占用水域面積較大，同時大量的土方施工對生態環境造成破壞性的影響，且施工周期較長，因此大多采用鋼板樁圍堰設計。根據查閱文獻和規范可知，對于雙排鋼板樁圍堰計算方法有 2 種： ①視內外板樁為嵌固于基坑面以下 0. 5 ~1. 0m 處的懸臂梁，按內外板樁頂端拉桿處位移相等的條件，計算拉桿拉力和板樁最大彎矩； ②視內外板樁分別為各自獨立的單排板樁，按單排板樁計算拉桿拉力和板樁最大彎矩?！陡裥武摪鍢洞a頭設計與施工規程》JTJ293-98 中對板樁計算也提出要求，對于板樁碼頭前墻的踢腳穩定性、板樁碼頭整體穩定性、樁的承載力和構件強度等，應按承載力極限狀態設計。但是對于軟弱地基中雙排鋼板樁圍堰結構形式并未提出相關說明，均視為兩側等長考慮?，F有研究對于軟弱地基雙排鋼板樁圍堰外排鋼板樁的變形規律與內排鋼板樁變形規律基本一致。外排及拐角處的鋼板樁接頭存在較大的轉動，而其他位置轉動很小。常用的計算方法有地基梁法、比例系數法、等效抗彎剛度法、有限元法，其中有限元可考慮空間效應、適用性強。對于雙排鋼板圍堰的整體穩定、水平抗滑穩定及抗傾覆穩定計算、圍堰變形及鋼板樁內力和圍堰滲流均有相關的研究，但是對雙排樁支護結構雙排樁樁-土共同、樁距、排距等對支護結構的影響并無相關研究。同時，由于鋼板樁圍堰屬于柔性結構，在軟土地基中變形量大，無法滿足現場施工的要求。
本文以東湖通道工程深厚軟基中雙排鋼板樁圍堰為背景，開展不同樁長在圍堰抽水階段圍堰變形情況分析，并且結合長期監測數據對雙排結構鋼板樁圍堰變形監測提出適宜的預警控制值。
1 工程概況。
東湖通道工程規劃北起二環線紅廟立交與二環線水東段對接，南止于喻家湖路喻家山北路道口，全 長 約 10. 6km,其 中 湖 中 隧 道 長 度 約 為4. 94km,里程樁號為 DHTDK0 + 300-DHTDK5 +240,采用圍堰明挖法施工。隧道施工前需要設置圍堰擋水，單側圍堰長度約為 8. 045km,其中雙層鋼板樁土芯圍堰長度約為 7. 16km,長度為全國涉湖隧道之首。
1. 1 場區地層條件。
根據鉆探揭露，東湖通道圍堰斷面地層主要為：在本次最大勘探深度45. 5m 范圍內，根據鉆探資料及土工試驗成果，擬建場區除表層填土外，其下依次由湖積（ Ql） 的淤泥及沖積（ Qal4） 的黏土、淤泥質黏土，第四系上更新統沖洪積（ Qal + pl3） 的粉質黏土、含粉質黏土碎石，S2泥質粉砂巖、S2砂巖組成。自上而下分述如下： ①Ql①4主要為淤泥，厚度 0. 4 ~6. 1m,流塑狀飽和，土質軟，易變形，局部夾未分解完全的腐殖質，可見白色螺殼，有腥臭味。壓縮性高。②Qal4黏土，厚度0. 0 ~7. 8m,可塑 ~ 軟塑，飽和，土質均勻，切面光滑，干強度及韌性高，有腥臭味，壓縮性高偏中等。③Qal4②2淤泥質黏土，厚度 1. 3 ~ 12. 5m,軟塑 ~流塑狀，飽和，土質軟，易變形，略有腥臭味，局部含少量螺殼。壓縮性高。④Qal + pl3③1粉質黏土，厚度0. 6 ~9. 2m,可塑，飽和，土質較不均勻，切面欠光滑，局部夾少量粉土及螺殼，壓縮性中等。⑤Qal + pl3③2粉質黏土，厚度 1. 2 ~24. 0m,硬塑，飽和，土質較不均勻，含鐵錳質結核及灰白色高嶺土條紋，局部夾有薄層粉土，壓縮性中等偏低。⑥S ⑩a - 1強風化粉砂質泥巖，厚度 1. 7 ~ 24. 1m,取樣呈短柱狀及柱狀，手較難掰斷，分布有近垂直向節理，節理發育，錘擊聲啞，敲擊易碎，屬軟巖，巖體較破碎，巖芯采取率約為70%,RQD 值約為 65%,巖體基本質量等級為Ⅴ級。分布在里程約為 DHTDK0 +450-DHTDK1 +700.
1. 2 設計概況。
根據隧道線路走向與沿湖路關系，湖中隧道段圍堰與沿湖路自然形成5 個圍堰區域（ 見圖 1,2） ,圍堰1 ~ 4 采用拉森鋼板樁圍堰方案，圍堰 5 靠近東湖東路局部地段采用土圍堰： 圍堰 1 區面積3. 8 萬 m2;圍堰2 區面積10. 6 萬 m2; 圍堰3 區面積 20. 0 萬 m2;圍堰4 區面積 7. 9 萬 m2; 圍堰 5 區面積 12. 5 萬 m2;圍堰總面積約為55. 0 萬 m2.
[關鍵詞]地基； 軟土； 鋼板樁圍堰； 穩定性； 變形； 監測。
Abstract: Because of the double row steel sheet pile structure without support,it is summarized as largedeformation in soft soil foundation and easy to overturn. Based on Eastlake Tunnel cofferdam engineering,this paper discussed two kinds of structure type deformation characteristics as 'short after long'and'long after short'of the double row steel sheet pile cofferdam. Using elastic plastic constitutive model,the authors make analysis on soft soil foundation of double row steel sheet pile cofferdam in five differentpumping rate under the condition of deformation and stress. The results show that cofferdam in thepumping stage,'before long short'structure type displacement deformation is smaller than the'long andshort in front'. Combined with the monitoring data and expert opinion,the 0. 2m / d pumping rate indexand the three stage deformation monitoring and early warning control are proposed to ensure the safety ofthe cofferdam.
Key words: foundations; soft soil; steel sheet pile cofferdam; stability; deformation; monitoring; risk.
0 引言。
目前國內常見的大型圍堰結構形式一般有土石圍堰和鋼板樁圍堰兩大類型。其中土石圍堰施工占用水域面積較大，同時大量的土方施工對生態環境造成破壞性的影響，且施工周期較長，因此大多采用鋼板樁圍堰設計。根據查閱文獻和規范可知，對于雙排鋼板樁圍堰計算方法有 2 種： ①視內外板樁為嵌固于基坑面以下 0. 5 ~1. 0m 處的懸臂梁，按內外板樁頂端拉桿處位移相等的條件，計算拉桿拉力和板樁最大彎矩； ②視內外板樁分別為各自獨立的單排板樁，按單排板樁計算拉桿拉力和板樁最大彎矩?！陡裥武摪鍢洞a頭設計與施工規程》JTJ293-98 中對板樁計算也提出要求，對于板樁碼頭前墻的踢腳穩定性、板樁碼頭整體穩定性、樁的承載力和構件強度等，應按承載力極限狀態設計。但是對于軟弱地基中雙排鋼板樁圍堰結構形式并未提出相關說明，均視為兩側等長考慮?，F有研究對于軟弱地基雙排鋼板樁圍堰外排鋼板樁的變形規律與內排鋼板樁變形規律基本一致。外排及拐角處的鋼板樁接頭存在較大的轉動，而其他位置轉動很小。常用的計算方法有地基梁法、比例系數法、等效抗彎剛度法、有限元法，其中有限元可考慮空間效應、適用性強。對于雙排鋼板圍堰的整體穩定、水平抗滑穩定及抗傾覆穩定計算、圍堰變形及鋼板樁內力和圍堰滲流均有相關的研究，但是對雙排樁支護結構雙排樁樁-土共同、樁距、排距等對支護結構的影響并無相關研究。同時，由于鋼板樁圍堰屬于柔性結構，在軟土地基中變形量大，無法滿足現場施工的要求。
本文以東湖通道工程深厚軟基中雙排鋼板樁圍堰為背景，開展不同樁長在圍堰抽水階段圍堰變形情況分析，并且結合長期監測數據對雙排結構鋼板樁圍堰變形監測提出適宜的預警控制值。
1 工程概況。
東湖通道工程規劃北起二環線紅廟立交與二環線水東段對接，南止于喻家湖路喻家山北路道口，全 長 約 10. 6km,其 中 湖 中 隧 道 長 度 約 為4. 94km,里程樁號為 DHTDK0 + 300-DHTDK5 +240,采用圍堰明挖法施工。隧道施工前需要設置圍堰擋水，單側圍堰長度約為 8. 045km,其中雙層鋼板樁土芯圍堰長度約為 7. 16km,長度為全國涉湖隧道之首。
1. 1 場區地層條件。
根據鉆探揭露，東湖通道圍堰斷面地層主要為：在本次最大勘探深度45. 5m 范圍內，根據鉆探資料及土工試驗成果，擬建場區除表層填土外，其下依次由湖積（ Ql） 的淤泥及沖積（ Qal4） 的黏土、淤泥質黏土，第四系上更新統沖洪積（ Qal + pl3） 的粉質黏土、含粉質黏土碎石，S2泥質粉砂巖、S2砂巖組成。自上而下分述如下： ①Ql①4主要為淤泥，厚度 0. 4 ~6. 1m,流塑狀飽和，土質軟，易變形，局部夾未分解完全的腐殖質，可見白色螺殼，有腥臭味。壓縮性高。②Qal4黏土，厚度0. 0 ~7. 8m,可塑 ~ 軟塑，飽和，土質均勻，切面光滑，干強度及韌性高，有腥臭味，壓縮性高偏中等。③Qal4②2淤泥質黏土，厚度 1. 3 ~ 12. 5m,軟塑 ~流塑狀，飽和，土質軟，易變形，略有腥臭味，局部含少量螺殼。壓縮性高。④Qal + pl3③1粉質黏土，厚度0. 6 ~9. 2m,可塑，飽和，土質較不均勻，切面欠光滑，局部夾少量粉土及螺殼，壓縮性中等。⑤Qal + pl3③2粉質黏土，厚度 1. 2 ~24. 0m,硬塑，飽和，土質較不均勻，含鐵錳質結核及灰白色高嶺土條紋，局部夾有薄層粉土，壓縮性中等偏低。⑥S ⑩a - 1強風化粉砂質泥巖，厚度 1. 7 ~ 24. 1m,取樣呈短柱狀及柱狀，手較難掰斷，分布有近垂直向節理，節理發育，錘擊聲啞，敲擊易碎，屬軟巖，巖體較破碎，巖芯采取率約為70%,RQD 值約為 65%,巖體基本質量等級為Ⅴ級。分布在里程約為 DHTDK0 +450-DHTDK1 +700.
1. 2 設計概況。
根據隧道線路走向與沿湖路關系，湖中隧道段圍堰與沿湖路自然形成5 個圍堰區域（ 見圖 1,2） ,圍堰1 ~ 4 采用拉森鋼板樁圍堰方案，圍堰 5 靠近東湖東路局部地段采用土圍堰： 圍堰 1 區面積3. 8 萬 m2;圍堰2 區面積10. 6 萬 m2; 圍堰3 區面積 20. 0 萬 m2;圍堰4 區面積 7. 9 萬 m2; 圍堰 5 區面積 12. 5 萬 m2;圍堰總面積約為55. 0 萬 m2.
