上海蘇州河市區(qū)段防汛墻的加固改造

李珍明

（上海市蘇州河環(huán)境綜合整治領導小組辦公室，200002，上海）

上海蘇州河市區(qū)段兩岸的防汛墻大部分建設年代久遠，建設標準低，雖經(jīng)多次加高加固，但墻體結構和材料老化嚴重，現(xiàn)有部分墻體存在巨大的安全隱患。如果蘇州河河底淤泥清除后，防汛墻前覆土標高將降低，后覆土壓力及水壓力等可能會推動防汛墻向河中傾覆，現(xiàn)有防汛墻的安全穩(wěn)定性將進一步下降。為確保防汛墻的安全，需要在進行蘇州河河底淤泥疏浚工程前進行防汛墻的加固改造。在加固改造過程中要充分滿足防汛、調水、通航、親水、景觀、旅游和兩岸開發(fā)等方面對防汛墻的要求。

一、基本情況

1.水文

蘇州河歷史上又稱吳淞江，屬流域性河道，是黃浦江的一條支流。它西起江蘇太湖瓜涇口，東至黃浦江，全長125 km，上海境內由趙屯至黃浦江河口53 km，沿線干支流交錯，南北兩岸各有8條支流河道相通，支流河口均有水閘控制。

由于蘇州河已成為一條幾乎完全受人工控制影響的河流，用水文分析法將一定頻率的水位作為設計標準已不合理，設計標準應按工情及工程調度方案采用水力學方法分析確定。在近期規(guī)劃工況條件下，統(tǒng)籌水情與工情、防汛安全與環(huán)境景觀、近期與遠期、設計高水位與安全超高并統(tǒng)一蘇州河防汛標準，蘇州河沿線兩岸的排水泵站和支流排澇泵站規(guī)劃總流量為557.96 m3/s，泵站入河總流量為539.04 m3/s，規(guī)劃設計水位為4.79 m，出現(xiàn)在蘇州河中游許浦港至封浜之間的河段。規(guī)劃設計水位4.79 m加0.4 m安全超高，確定蘇州河防汛墻規(guī)劃頂高程為5.20 m；兩級擋墻中第一級擋墻墻頂高程為3.50 m，第二級擋墻為5.20 m。

2.地質

蘇州河地基土層分布大致穩(wěn)定，由黏性土、粉性土和砂土組成，具有成層分布的特點。不同地段地基土層組合不同，工程地質條件各有差異，涉及的巖土工程條件也不盡相同，故根據(jù)防汛墻基礎要求，結合場地的地質條件劃分工程地質區(qū)段并進行特征分析。

蘇州河兩岸淺層地下水屬潛水類型，主要補給來源為大氣降水，水位隨季節(jié)變化，水位埋深約為0.3～1.5 m，根據(jù)上海市工程建設規(guī)范《地基基礎設計規(guī)范》（DGJ 08—11—1999） 有關條款，年平均水位埋深一般為0.5～0.7m，按不利條件分別采用地下水高水位埋深0.5m、低水位埋深1.5m。地下水的pH值為7，呈中性，對混凝土無腐蝕性。

3.結構斷面

蘇州河沿線從北新涇—河口的兩岸防汛墻共有斷面130個，其中南岸72個，北岸58個，現(xiàn)狀結構主要表現(xiàn)為8種型式：漿砌塊石重力式、半斜坡式、拉錨板樁式、前板樁后方樁鋼筋混凝土重力式、后方樁加固式、前板樁后灌柱樁加固式、后灌柱樁加固式和前板樁后方樁鋼筋混凝土直立式。采用的材料主要有砌石、混凝土和鋼筋混凝土，有相當一部分的墻體上部采用了磚砌體，有部分樁基（特別是靠近河口的岸段）采用了木樁基礎。由于墻體材質不一，經(jīng)多次加固修補，外表凹凸不平，經(jīng)日曬雨淋以及船只撞擊，表面老化和損壞較多，影響景觀。

二、防汛墻加固改造工程

1.工程范圍

本次防汛墻加固改造工程范圍從真北路橋至蘇州河河口的外白渡橋，涉及河道總長16.52 km，南北兩岸防汛墻岸線總長33.46 km，其中南岸長16.48 km，北岸長16.98 km。經(jīng)對現(xiàn)狀防汛墻進行復核計算，在底泥疏浚所要求的安全條件下，不滿足要求的岸線長度為27.3 km，占岸線總長度的81.6%。

2.工程目標

蘇州河市區(qū)段防汛墻加固改造工程首先要滿足蘇州河防御洪澇的要求，其次要滿足蘇州河水景觀建設的需要，要適應蘇州河兩岸濱水地區(qū)開發(fā)的需要。通過工程的實施，逐步改善蘇州河的水質，為恢復生態(tài)系統(tǒng)平衡創(chuàng)造條件。

3.重要參數(shù)

考慮到蘇州河河口已建有擋潮閘，防汛墻的防御對象已由防潮為主轉變?yōu)閰^(qū)域防洪除澇為主，因此確定工程等級為Ⅱ級，水工建筑物按2級考慮。河口水閘按千年一遇標準設防，閘內河段防汛墻防洪標準近期達到50年一遇、遠期達到100年一遇的標準。除澇標準采用20年一遇、最大24 h面降雨量 180.2～211.2 mm作為區(qū)域除澇規(guī)劃設計標準。兩岸墻前泥面高程從0.0 m～1.0 m不等，河底疏浚高程從-3.0～-4.0 m不等，并同時考慮底泥超挖和河勢對凹岸沖刷的影響。墻后活荷載按5kN/m2考慮。

4.結構型式

（1）樁型選擇

根據(jù)工程具體情況，擬改建防汛墻均考慮采用樁基礎，基礎埋深約為1.5 m，樁端入土深度為11.0～18.0 m。在樁型選擇中，由于蘇州河穿越中心城區(qū)，四周皆有道路，部分區(qū)域為新建小區(qū)，周邊原有建筑密集，管線眾多，樁基施工對周圍環(huán)境的影響較大。因此，對周圍環(huán)境的影響在可接受的范圍內，采用預制樁，且應加強對周邊道路和管線的監(jiān)測，做到信息化施工。鉆孔灌柱樁為非擠壓樁，除做好樁自身成樁質量控制及泥漿排污工作外，基本不受環(huán)境條件的制約和影響。同時，非擠壓樁對樁間土的擾動較小，有利于避免成樁過程中的鄰近樁偏位問題，但應注意成孔質量，防止塌孔，還需避免孔壁泥漿過厚及孔底沉渣。

（2）整體結構型式

蘇州河屬窄深型河道，經(jīng)分析研究，沿岸防汛墻采用直立式擋墻是最為可行的方案。蘇州河防汛墻常用的直立式結構型式有重力式無樁結構、低樁承臺、拉錨板樁和高樁承臺結構。對蘇州河沿線防汛墻復核計算得出，重力式無樁結構整體穩(wěn)定無法滿足規(guī)范要求。因而設計著重對后3種結構型式進行了比選，推薦采用高樁承臺結構作為蘇州河防汛墻結構型式，同時也符合《關于蘇州河防汛墻改造工程結構設計的暫行規(guī)定》的要求。大規(guī)模采用高樁承臺結構型式是多年防汛墻建設經(jīng)驗的積累，也是上海首例。

（3）墻身結構型式

現(xiàn)存的漿砌塊石或砌塊等防汛墻結構經(jīng)常出現(xiàn)墻身滲水、墻身老化、岸墻倒塌等現(xiàn)象，特別在2005年“麥莎”臺風期間，部分防汛墻險狀環(huán)生，而蘇州河作為上海市區(qū)防汛的一線岸墻，砌塊石加短樁結構難以滿足耐久性的要求。為此，上海市水務局在《關于蘇州河防汛墻改造工程結構設計的暫行規(guī)定(修訂)》中，明確要求蘇州河防汛墻采用高樁承臺結構。因此，本工程防汛墻新建斷面擬采用前板樁后方樁的高樁承臺型式，墻身和底板承臺均采用防滲性好、質量易保證的鋼筋混凝土結構。

（4）防汛墻典型斷面型式

根據(jù)兩岸防汛墻現(xiàn)狀穩(wěn)定復核的分析成果，以《關于蘇州河防汛墻改造工程結構設計的暫行規(guī)定》為設計原則，同時參考已實施的蘇州河防汛墻急、難、險段改造工程的經(jīng)驗及對兩岸防汛墻現(xiàn)狀穩(wěn)定性的分析成果，防汛墻基礎加固改造可歸納為4種基本型式：拆除新建型、墻前加固型、墻后加固型和騎跨式加固型（見圖1～圖4）。在實際運用中，需要對各種加固改造結構型式的優(yōu)缺點和使用條件進行比較和分析，互為補充，靈活使用。

5.穩(wěn)定性保證

通過穩(wěn)定性復核，保證防汛墻的穩(wěn)定性，包括復核防汛墻的整體穩(wěn)定和自身穩(wěn)定。整體穩(wěn)定復核為圓弧滑動計算，采用瑞典條分法和總應力模式進行計算。自身穩(wěn)定復核主要計算防汛墻的抗滑、抗傾、地基承載力等，有樁基的墻體復核樁基承載力，根據(jù)復核結果可采用保留、利用和拆除3種處理方式。針對兩岸的防汛墻結構和周圍環(huán)境結合城市公園、主干道、教育、居住、生態(tài)、景觀等方面的要求，共設計了8種標準斷面。蘇州河進行底泥疏浚時，河底淤泥層層面標高降低，防汛墻前動土壓力減小，土體易產(chǎn)生傾向位移，為保證防汛墻的穩(wěn)定性，采用墻前設置預制板樁的方式加以保護。

6.耐久性保證

防汛墻結構的耐久性由正確的結構設計、材料選擇、配合比和澆搗養(yǎng)護方式來保證，并注意對施工全過程進行嚴格的監(jiān)督管理。蘇州河防汛墻位于水位變化區(qū)，防汛墻混凝土應避免采用火山灰硅酸鹽水泥，同時應控制骨料雜質的含量，特別應避免含有蛋白質石等有潛在活性的、會引起堿骨料反應的顆粒。應保證混凝土的施工質量，混凝土的級配、拌和、運輸、澆筑、振搗和養(yǎng)護均應嚴格遵照施工規(guī)范的規(guī)定，特別是正確的澆搗養(yǎng)護是保證混凝土耐久性的前提。加強混凝土的澆搗養(yǎng)護可能造成施工速度的降低和施工費用的增加，但可提高混凝土結構的耐久性，不需花費高昂的維修費用，從工程的壽命來看是經(jīng)濟的。

三、防汛墻與沿河景觀建設

1.把防汛墻融入親水型濱河景觀

根據(jù)景觀水系規(guī)劃，以上海城市總體規(guī)劃為指導，以水環(huán)境功能區(qū)劃為依據(jù)，以確保城市防汛安全為前提，在加大黃浦江、蘇州河綜合治理的基礎上，加快集水資源綜合調度、景觀和旅游、內河游艇休閑等功能為一體的景觀水系建設，有利于帶動中小河道整治和加快沿岸綠化景觀建設，結合歷史文化底蘊，構筑“水清、岸綠、景美、游暢”的東方水都新景觀，促進上海水上旅游業(yè)的發(fā)展。要把蘇州河沿線建設成為水質清潔、環(huán)境優(yōu)美、氣氛和諧的生活休閑區(qū)，成為中心城區(qū)一條重要的生態(tài)景觀軸線；要嚴格制定條塊開發(fā)控制條件，降低沿線建設容量，以保證濱河公共空間的開敞性；對具有保留價值的歷史建筑，通過整治重現(xiàn)歷史原貌，對沿線歷史建筑分布較集中的區(qū)段特別提出保護與利用相結合，形成通透的濱河景觀。蘇州河沿線防汛墻的建設必須同時滿足連續(xù)性、安全性、環(huán)保性和景觀性的要求；在滿足防汛要求的前提下建設親水岸線，并注重環(huán)境建設和安全防護措施；充分利用現(xiàn)有設施，結合現(xiàn)狀碼頭建設親水平臺，把防汛墻作為親水型濱河景觀的一部分。

2.防汛墻功能與景觀區(qū)域功能相結合

要突破防汛墻僅作為工程設施的狹義概念，強調功能與景觀的結合。依據(jù)蘇州河的功能定位對防汛墻景觀進行了總體設計，劃分了3個景觀區(qū)域和11個景觀區(qū)段，根據(jù)濱河空間的大小以及道路、建筑、綠化與防汛墻的關系，確立了8種濱水岸線型式。對沿岸的景觀和綠化進行功能分析，保證整個岸線風格協(xié)調統(tǒng)一，在滿足防汛安全的條件下，將自然景觀與防汛功能融為一體，打破濱河空間傳統(tǒng)的單調線性，形成豐富的濱水視線，同時注重生態(tài)和對歷史建筑及文脈的保護，以人為本，創(chuàng)造最佳的生態(tài)環(huán)境。

3.保持防汛墻與周邊環(huán)境相協(xié)調

防汛墻景觀設計范圍自東向西分為繁華區(qū)、和諧區(qū)和自然生態(tài)區(qū)3個景觀區(qū)域，親水岸線及墻體景觀符合 《蘇州河濱河地區(qū)控制性詳細規(guī)劃》和《蘇州河防汛墻景觀概念設計》的布局原則和功能定位。防汛墻建設用地范圍為6m，防汛墻景觀設計僅局限于對墻體進行景觀處理。親水岸線設置必須滿足防汛和底泥疏浚的要求，親水平臺結構應滿足穩(wěn)定、安全要求，施工方便，經(jīng)濟合理，具有可操作性。外觀特色以蘇州河上現(xiàn)狀橋梁作為分段邊界，南北岸景觀風格協(xié)調一致。通過對蘇州河歷史的解析，汲取周邊環(huán)境具有代表性的建筑符號，以墻為載體記錄蘇州河歷史文化演變的痕跡，從而體現(xiàn)蘇州河伴隨上海發(fā)展的風雨歷程。根據(jù)蘇州河沿線濱河景觀建設情況，防汛墻加固改造結合腹地建設的岸段有普陀區(qū)長風生態(tài)綠地、閘北區(qū)浙江路—烏鎮(zhèn)路景觀岸段和靜安區(qū)W形綠地東段等濱河親水岸段，親水岸線的防汛墻斷面均能與濱河景觀設計方案有機結合。

四、實施情況

蘇州河市區(qū)段防汛墻加固改造工程在上海的城市中心區(qū)域實施，為減輕噪聲和震動，施工單位探索使用改進過的高頻液壓振動錘，取得了較好的效果。截至2010年5月，蘇州河市區(qū)段防汛墻加固改造工程已完成25.5km，正在建設的防汛墻約0.5km，以上合計約占總長度的96%，尚有1km左右未開工。

五、長效管理

防汛墻加固改造工程完成后，還需要進行后續(xù)的維護保養(yǎng)工作，形成長效管理機制，確保防汛墻加固改造工程效益的長久發(fā)揮。在實施防汛墻的長效管理中要注意以下幾個方面：

1.體現(xiàn)特色

蘇州河貫穿上海市中心城區(qū)，兩岸有較多的歷史保護建筑，防汛墻外觀要盡可能與周邊環(huán)境相協(xié)調。防汛墻加固改造可考慮與親水平臺、兩岸綠化、園藝雕塑等相結合，充分展現(xiàn)蘇州河兩岸的人文景觀和歷史文化特色。

2.確保安全

防汛墻的安全事關蘇州河沿線人民的生命和財產(chǎn)安全，除了要考慮防汛墻承載高水位的壓力之外，還要考慮墻前低水位時需要承載的墻體后面土壓力、水壓力和堆載壓力，以免造成墻體向水中傾覆。

3.立體綠化

蘇州河流經(jīng)上海中心城區(qū)，兩岸陸域限制了沿河綠化的大范圍鋪開，但為了達到防汛標準必須保證防汛墻要達到一定的高度。因此可以考慮沿河綠化向空間發(fā)展，如采用爬山虎等藤蔓植物對防汛墻進行綠化覆蓋。

4.多方投資

防汛墻最基本的功能是確保防汛安全，因此加固改造工程的防洪除澇標準不能有任何降低。但考慮到投資有限，第二級防汛墻親水平臺的景觀綠化裝飾等工程可逐步由沿線開發(fā)單位進行投資建設。

5.統(tǒng)一監(jiān)管

蘇州河沿線水閘、泵站、防汛墻等工程設施及來往船只的監(jiān)管應統(tǒng)一進行，迫切需要建立一個集水文、水質、防汛、調水、環(huán)衛(wèi)、環(huán)保、航運和水上安全等多種功能為一體的實時監(jiān)測、監(jiān)控系統(tǒng)。

6.綜合效益

蘇州河具有悠久的沿河歷史及較深的文化底蘊，能較好地反映上海城市建設和發(fā)展的歷史。因此，可以把防汛墻作蘇州河水景觀的一個主體工程來加以美化，在發(fā)揮其社會、經(jīng)濟、資源、環(huán)境、生態(tài)效益的同時，發(fā)揮其景觀效益。

[1]上海市蘇州河環(huán)境綜合整治領導小組辦公室.上海市蘇州河環(huán)境綜合整治方案[R].1998.

[2]上海市水利工程設計研究院.蘇州河防汛墻景觀概念規(guī)劃[R].2005.

[3]上海市水利工程設計研究院.蘇州河下游段防汛墻加固和底泥疏浚工程項目建議書[R].2006.

[4]上海市水利工程設計研究院.蘇州河下游段防汛墻加固和底泥疏浚工程可行性研究報告（防汛墻加固改造部分）[R].2006.

[5]上海市水利工程設計研究院，上海市市政工程設計研究院.蘇州河下游段防汛墻加固和底泥疏浚工程初步設計報告 （防汛墻加固改造部分）[R].2006.

[6]李珍明，蔣國強，朱錫培.上海市蘇州河底泥疏浚分析[J].中國水利，2010（9）.