CN106087872B - 一种护岸结构及施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种护岸结构及施工方法，在现有老护岸的临水侧垂直设置有板桩墙，在板桩墙的顶端连接有预制护岸，预制护岸在板桩墙上间隔设置有多个，单个预制护岸的宽度为30‑50cm，相邻预制护岸间隔2‑5m；预制护岸一端与板桩墙的顶端连接，另一端与老护岸固定连接，预制护岸整体倾斜抵靠于老护岸上；预制护岸与老护岸连接处的临水侧设置有防撞橡胶圈；老护岸的顶端设置有马道。该护岸结构及方法能够降低前排垂直护岸的打设深度、合理发挥老护岸作用、降低垂直护岸深度，从而节约造价。

Description

一种护岸结构及施工方法
技术领域
本发明涉及工程施工技术领域，具体涉及一种护岸结构及施工方法。
技术背景
随着我国社会经济的快速发展，原有的内河护岸基础设施已经不能适应当前社会发展的要求，我国部分地区的江、河道急需进行升级。然而江、河道升级与周边土地资源的矛盾日益突出，使用传统堤岸结构进行升级需要开挖大量土方、拆除大量临近建筑、浪费大量土地、人力与材料资源，如浆砌块石结构、坡式堤岸结构、重力墙式结构等，势必会因堤后施工条件限制无法实施，若能采用垂直护岸来则会缓解护岸建设用地与土地资源紧张之间的矛盾。在加护护岸过程中，经过检测发现有较多老护岸仍能使用，但是不能满足航道升级要求，常规做法是在老护岸前侧直接打设单排板桩进行加固，然而在计算过程中根据现有规范《板桩码头设计与施工规范》前墙入土深度计算要求，板桩桩长所需较长。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种护岸结构及施工方法，是在老护岸前垂直打设作为新护岸的板桩，并使新老护岸连接成为一体的施工方法，该护岸结构及方法能够降低前排垂直护岸的打设深度、合理发挥老护岸作用、降低垂直护岸深度，从而节约造价。
为了实现以上目的，本发明所采取的技术方案为：
一种护岸结构，在现有老护岸的临水侧垂直设置有板桩墙，在板桩墙的顶端连接有预制护岸，预制护岸在板桩墙上间隔设置有多个，单个预制护岸的宽度为 30-50cm，相邻预制护岸间隔2-5m；预制护岸一端与板桩墙的顶端连接，另一端与老护岸固定连接，预制护岸整体倾斜抵靠于老护岸上；预制护岸与老护岸连接处的临水侧设置有防撞橡胶圈；老护岸的顶端设置有马道。
预制护岸与板桩墙连接的一端开设有梯形缺口，通过该梯形缺口卡设于板桩墙的顶端。
以上所述预制护岸与老护岸通过钢筋混凝土浇筑连接在一起。
以上所述马道的临水侧呈倒梯形。
一种护岸结构的施工方法，包括：
在现有老护岸的临水侧、距离老护岸0.5-1.0m处垂直打设板桩墙，在板桩墙的顶端设置多个预制护岸，单个预制护岸的一端开设有梯形缺口，通过该梯形缺口卡设于板桩墙的顶端，单个预制护岸的另一端开设有连接孔，由连接孔处向老护岸内部钻孔并插入钢筋条，然后进行混凝土浇筑，最终使得预制护岸另一端与老护岸固定连接；
多个预制护岸间隔设置，单个预制护岸的宽度为30-50cm，相邻预制护岸间隔2-5m，形成格构式框架，预制护岸整体倾斜抵靠于老护岸上，老护岸与预制护岸连接处的临水侧设置防撞橡胶圈；
在老护岸的顶端铺设马道；
所述板桩墙(2)的入土深度需满足以下公式：
式中，γ0———结构重要性系数；Ψ——作用组合系数，取0.7；
γG———永久作用分项系数；
——板桩稳定安全系数；
MG——永久作用标准值产生的作用效应(kN·m)；
γQ1、γQ2、γQ3……———可变作用分项系数；
MQ1———主导可变作用效应(kN·m)；
MQ2、MQ3…..———非主导可变作用标准值产生的“踢脚”力矩(kN·m)；
MR———板桩墙前被动土压力的标准值对拉杆锚碇点的稳定力矩(kN·m)；
γR——抗力分项系数，取1.25。
优选地，老护岸上的钻孔深度为30-50cm。
优选地，以上马道为预制件，且马道的临水侧呈倒梯形。
本发明采用上述技术方案后具有如下技术效果：
本发明所述的护岸结构将新老护岸一体化后，其安全系数得到了很大提高，且极大的缩短了板桩桩长，对于价格较高的钢板桩或U形板桩等，能够降低造价，本发明所述的护岸为格构式框架，能够提供水生蜉蝣植物的生长空间。
本发明所述的护岸结构施工方法可以将新老护岸共同连接，形成一体化护岸。能够在降低前部垂直护岸打设深度的同时满足稳定性要求，降低造价，且施工步骤简单易操作。本发明所述的护岸结构施工方法完成后可在预制护岸之间或其上进行植被种植等，形成生态护岸。
附图说明
图1为新老护岸断面形式。
图2为新老护岸一体化计算简图。
图3为分开计算时板桩计算简图。
图4为各工况下安全系数计算结果。
图5为本发明护岸结构简图。
图6为预制护岸一端开设的梯形缺口简图。
图7为护岸结构侧立面图。
图8为全断面浇筑预制护岸的实施例结构示意图。
图9为之字形预制护岸的实施例结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明的技术方案，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
如图5所示，为本发明护岸结构简图，一种护岸结构，在现有老护岸1的临水侧垂直设置有板桩墙2，在板桩墙2的顶端连接有预制护岸3，预制护岸3在板桩墙2上间隔设置有多个，单个预制护岸3的宽度为30-50cm，相邻预制护岸 3间隔2-5m，能够形成格构式框架，一方面能够稳定新老护岸，另一方面能够维持护岸周围生态平衡，利于水生浮游动植物的栖息。
垂直护岸板桩的桩长可通过计算进行确定，计算过程中考虑新老护岸联合体的重力对于板桩抗倾覆的作用。
优选板桩墙为U型板桩。
如图7所示，预制护岸3一端与板桩墙2的顶端连接，另一端与老护岸1通过在预制护岸的连接孔4处向老护岸1内部钻孔，并插入钢筋条，然后进行混凝土浇筑的方式固定连接。预制护岸3整体倾斜抵靠于老护岸1上；预制护岸3 与老护岸1连接处的临水侧设置有防撞橡胶圈6；老护岸1的顶端设置有马道5。
预制护岸3下部与老护岸1连接处，可通过立模、水下混凝土浇筑等形式进行连接。预制护岸3的断面形式可根据老护岸的形式进行变化，如图5、8、9 所示，可以为折角形、全断面浇筑结构、之字形等，当然预制护岸的形式并不局限于目前所提及的形式，也可包括通长分布形式、断面封闭形式等。
如图6为预制护岸一端开设的梯形缺口简图。预制护岸3与板桩墙2连接的一端开设有梯形缺口，通过该梯形缺口卡设于板桩墙2的顶端，梯形缺口能够更加有利于其与板桩墙2的搭接。
马道5的临水侧呈倒梯形，船行波通过预制护岸3爬升向路上时，可反弹回来，能够起到保护行人及消浪的作用。
一种护岸结构的施工方法，包括：
在现有老护岸1的临水侧、距离老护岸0.5-1.0m处垂直打设板桩墙2，在板桩墙2的顶端连接多个预制护岸3，多个预制护岸3间隔设置，单个预制护岸3 的宽度为30-50cm，相邻预制护岸3间隔2-5m，形成格构式框架，预制护岸3 整体倾斜抵靠于老护岸1上，预制护岸3一端与板桩墙2的顶端连接，另一端开设有连接孔4，由连接孔4处向老护岸1内部钻孔，老护岸1上的钻孔深度为 30-50cm，并插入钢筋条，然后进行混凝土浇筑，最终使得预制护岸3另一端与老护岸1固定连接；
老护岸1与预制护岸3连接处的临水侧设置防撞橡胶圈6；
老护岸1的顶端铺设预制好的马道5，或者马道也可以在现场立模浇筑。
最终可以将新老护岸共同连接，形成一体化护岸。
如图1所示为新老护岸断面形式，使用表1所示的土体计算参数进行安全系数计算的工况主要有三种：
(1)新老护岸一体化，考虑老护岸重力作用；
(2)新老护岸一体化，不考虑老护岸重力作用；
(3)分开计算，单独计算板桩的安全系数。
表1墙前、后土体计算参数
根据《板桩码头设计与施工规范》(JTS 167-3-2009)第5.2.7节中规定的土与墙面的摩擦角的取值方法进行取值：
(1)计算墙后主动土压力时，取计算土层内摩擦角的1/3一2/3；
(2)计算墙前被动土压力时，取计算土层内摩擦角的2/3-3/4，当计算值大于 20°时，取20°；
按照规范中(5.2.3-1)式计算墙后主动土压力值：
式中，eax——由土体本身产生的主动土压力水平强度标准位(kN/m2),当eax <0时，取eax为零；
γi——计算面以上各土层的重度(kN/m3)；
hi——计算面以上各土层的厚度(m)；
Ka——计算土层土的主动土压力系数；
δ——计算土层土与墙面间的摩擦角(°)；
c——计算土层土的黏聚力(kh/m2)；
——计算土层土的内摩擦角(°)。
按照规范中(5.2.4-1)式计算墙前被动土压力值：
式中，epx——被动土压力水平强度标准值(kN/m2)；
Kp——计算土层土的被动土压力系数；
根据上述公式计算出每层土的压力值，再根据不同土层土压力作用点距离桩底位置及土压力值计算获得其作用效应MG。计算过程中未考虑活荷载作用效应的影响。
根据《板桩码头设计与施工规范》(JTS 167-3-2009)，前墙入土深度应满足下式要求：
引入安全系数可以获得在固定前墙入土深度情况下的安全系数值。
上式中，γ0———结构重要性系数；按表5.3.2-1选用；
γG———永久作用分项系数；按表5.3.2-2选用；
——板桩稳定安全系数；Ψ——作用组合系数，取0.7；
MG——永久作用标准值产生的作用效应(kN·m)；
γQ1、γQ2、γQ3......———可变作用分项系数，按表5.3.2-2选用；
MQ1———主导可变作用效应(kN·m)；
MQ2、MQ3.....———非主导可变作用标准值产生的“踢脚”力矩(kN·m)；
MR———板桩墙前被动土压力的标准值对拉杆锚碇点的稳定力矩(kN·m)；
γR——抗力分项系数，取1.25。
表5.3.2-1结构重要性系数
结构安全等级 一级 二级 三级
γ0 1.1 1.0 0.9
表5.3.2-2作用分项系数
注：当计算水位采用极端低水位时取括号内数值。
如图2为新老护岸一体化计算简图，对于新老护岸一体化作用时，可对A 点进行取矩：
其中，G为老护岸的重力；qa为主动土压力；qp为被动土压力。
计算过程中未考虑活荷载产生的Mqa和Mqp作用效应的影响，计算结果如表 2所示：
表2新老护岸一体安全系数计算结果
如图3所示，为分开计算时板桩计算简图，对于新老护岸一体化作用时，可对C点进行取矩：
其中，q为上覆荷载。
计算过程中未考虑活荷载产生的Mqa和Mqp作用效应的影响，计算结果如表 3所示：
表3新建护岸安全系数计算结果
将表2、3的计算结果绘制成图4所示，为各工况下安全系数计算结果。
如表3通过对比发现，将新老护岸一体化后其安全系数能够得到较大提高。以安全系数1进行控制，新老护岸一体化的桩长仅需要5m左右，而单纯的板桩设计却需要达到9.3m以上，相对而言板桩桩长能够降低50％。极大的缩短的桩长，对于价格较高的钢板桩或U形板桩等，能够降低造价。
以杭平申线航道平湖段改造工程为例，现场使用板桩桩长深度达到9.3m甚至更长，然而考虑将新老护岸进行搭接后板桩桩长能下降至5m，可减少造价约 46％。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种护岸结构，其特征在于，在现有老护岸(1)的临水侧垂直设置有板桩墙(2)，在板桩墙(2)的顶端连接有预制护岸(3)，预制护岸(3)在板桩墙(2)上间隔设置有多个，单个预制护岸(3)的宽度为30-50cm，相邻预制护岸(3)间隔2-5m；预制护岸(3)一端与板桩墙(2)的顶端连接，另一端与老护岸(1)固定连接，预制护岸(3)整体倾斜抵靠于老护岸(1)上；预制护岸(3)与老护岸(1)连接处的临水侧设置有防撞橡胶圈(6)；老护岸(1)的顶端设置有马道(5)，马道(5)的临水侧呈倒梯形；预制护岸(3)与板桩墙(2)连接的一端开设有梯形缺口，通过该梯形缺口卡设于板桩墙(2)的顶端；预制护岸(3)与老护岸(1)通过钢筋混凝土浇筑连接在一起。
2.一种如权利要求1所述护岸结构的施工方法，其特征在于，包括：
在现有老护岸(1)的临水侧、距离老护岸(1)0.5-1.0m处垂直打设板桩墙(2)，在板桩墙(2)的顶端设置多个预制护岸(3)，单个预制护岸(3)的一端开设有梯形缺口，通过该梯形缺口卡设于板桩墙(2)的顶端，单个预制护岸(3)的另一端开设有连接孔(4)，由连接孔(4)处向老护岸(1)内部钻孔并插入钢筋条，然后进行混凝土浇筑，最终使得预制护岸(3)另一端与老护岸(1)固定连接；
多个预制护岸(3)间隔设置，单个预制护岸(3)的宽度为30-50cm，相邻预制护岸(3)间隔2-5m，形成格构式框架，预制护岸(3)整体倾斜抵靠于老护岸(1)上，老护岸(1)与预制护岸(3)连接处的临水侧设置防撞橡胶圈(6)；
在老护岸(1)的顶端铺设马道(5)；
所述板桩墙(2)的入土深度需满足以下公式：
式中，ψ———作用组合系数，取0.7；
γ0———结构重要性系数；
γG———永久作用分项系数；
——板桩稳定安全系数；
MG——永久作用标准值产生的作用效应(kN·m)；
γQ1、γQ2、γQ3……———可变作用分项系数；
MQ1———主导可变作用效应(kN·m)；
MQ2、MQ3…..———非主导可变作用标准值产生的“踢脚”力矩(kN·m)；
MR———板桩墙前被动土压力的标准值对拉杆锚碇点的稳定力矩(kN·m)；
γR——抗力分项系数，取1.25。
3.根据权利要求2所述护岸结构的施工方法，其特征在于，老护岸(1)上的钻孔深度为30-50cm。
4.根据权利要求2所述的护岸结构的施工方法，其特征在于，马道(5)为预制件，马道(5)的临水侧呈倒梯形。
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