框架結(jié)構(gòu)護(hù)岸新技術(shù)在城市河道中的應(yīng)用

賴 勇，朱亞磊，余錦地

(浙江省水利水電勘測設(shè)計院， 浙江 杭州 310002)

框架結(jié)構(gòu)護(hù)岸新技術(shù)在城市河道中的應(yīng)用

賴 勇，朱亞磊，余錦地

(浙江省水利水電勘測設(shè)計院， 浙江 杭州 310002)

好溪堰河是貫穿浙江省麗水市主城區(qū)的一條千年古河道，在河道整治過程中，受制于河道周邊的密集建筑物，傳統(tǒng)的河道護(hù)岸技術(shù)均難以同時滿足水利、市政、交通及景觀的多元化要求。在分析其他創(chuàng)新河道護(hù)岸技術(shù)特點(diǎn)及存在問題的基礎(chǔ)上，提出了適用于城市河道的樁柱式、框柱式兩種框架結(jié)構(gòu)護(hù)岸新技術(shù)，這兩種護(hù)岸在維護(hù)河道周邊建筑物穩(wěn)定的同時，均具有不加深河床就可拓寬河道過流斷面、不減少河岸用地、保持岸路暢通、改善水質(zhì)及生態(tài)效果、提高親水性等優(yōu)點(diǎn)，在麗水好溪堰河水系整治工程中應(yīng)用較為成功。

城市河道；好溪堰河；框架結(jié)構(gòu)；護(hù)岸；鉆孔灌注樁；親水平臺

在城市河道中，由于周邊建筑物密集，河道規(guī)劃或改造的用地紅線范圍有限，一般采用單一的陡立式護(hù)岸結(jié)構(gòu)或上部為斜坡綠化帶、中間為親水平臺、下部為陡立式護(hù)岸的復(fù)式斷面護(hù)岸結(jié)構(gòu)[1-3]。城市河道需滿足蓄水、排澇、景觀等基本功能，護(hù)岸結(jié)構(gòu)通常比較簡單，一般為塊石擋墻、混凝土擋墻或混凝土“U”形槽結(jié)構(gòu)。

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，傳統(tǒng)的河道治理理念正逐步改變，“水質(zhì)清澈、生態(tài)美觀、岸路暢通”已成為城市河道的基本要求[4-7]。在河岸及河道總寬度固定、不減少河岸用地以及保障岸路暢通的前提下，傳統(tǒng)河道護(hù)岸除了加深河道，無法拓展河道過流斷面，而窄深式的河道不僅加大了護(hù)岸的實(shí)施難度，也深化了城市河道的水體，不利安全，親水性[8]更差。

好溪堰河是浙江省麗水市主城區(qū)的兩大水系之一，始建于唐宣宗年間，已有1100多年的悠久歷史。好溪堰河自東北向西南方向穿麗水而過，途經(jīng)青林、涼塘、九里、后鋪、海潮等村，主城區(qū)過麗青路、花園路、大洋路后，下游匯入大洋河，是一條以農(nóng)業(yè)灌溉為主，兼有排澇功能的河道。由于城市建筑的擠占，很多部位河道寬度已不足3.0 m，排澇過流斷面嚴(yán)重不足，加上城區(qū)生活污水、生活垃圾等的影響，水質(zhì)較差，基本無魚類生存，亟待治理。河道整治除截污納管外，要求在保持周邊建筑物安全、河岸道路不縮窄的前提下拓寬河道寬度，傳統(tǒng)的河道護(hù)岸技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，因此，需要創(chuàng)新河道護(hù)岸技術(shù)。

1 其他創(chuàng)新措施存在問題

箱涵、蓋板涵、雙層河道以及鋼板樁、地下連續(xù)墻等結(jié)構(gòu)常用來解決城市河道用地及施工難的問題[9]。然而，箱涵或蓋板涵式的暗河結(jié)構(gòu)雖有利于護(hù)岸穩(wěn)定和上部道路暢通，但河道完全封閉，不能滿足親水性要求，對于有著千年歷史的文化河道，不適合廣泛應(yīng)用[10-11]。下部為箱涵、上部為明渠的雙層河道結(jié)構(gòu)可以同時解決少占地、護(hù)岸穩(wěn)定以及親水性問題，但僅適用于陡坡、深槽河段，適用范圍有限，而且，完全硬質(zhì)型的底板生態(tài)性差，也不利于水質(zhì)的凈化。部分老城區(qū)，現(xiàn)狀建筑緊靠河道時，常采用鋼板樁[12-13]、地下連續(xù)墻等圍護(hù)結(jié)構(gòu)加固岸坡后再改造護(hù)岸結(jié)構(gòu)，由于圍護(hù)結(jié)構(gòu)只是在其中承擔(dān)了施工臨時防護(hù)的功能，河道護(hù)岸建成后，一般是拆除或廢棄處理，沒有兼作河道護(hù)岸結(jié)構(gòu)，綜合利用程度不高，另外，即使保留也無法在不減少上部建設(shè)用地的前提下拓展過流斷面。

城市河道應(yīng)具備足夠的斷面過流以滿足水利工程排澇功能的要求；河道護(hù)岸應(yīng)能滿足擋土、蓄水以及維持維護(hù)河道周邊建筑物穩(wěn)定的市政要求；現(xiàn)狀河岸存在道路的，完建后一般都有保持岸路暢通的交通要求；另外，“水質(zhì)清澈、生態(tài)美觀、人水和諧”已是現(xiàn)代河道整治的基本要求。綜合上述水利、市政、交通及景觀的多元化要求，河道整治創(chuàng)新思路采用框架式結(jié)構(gòu)護(hù)岸是必由之路。

2 樁柱式框架護(hù)岸

2.1 結(jié)構(gòu)型式

樁柱式框架護(hù)岸(見圖1、圖2)[14]主要由樁體、隔板、底梁、立柱以及梁板組成，均為C25F50混凝土或C25F50鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，地基適應(yīng)性強(qiáng)。框架樁體設(shè)置于河道的岸坡側(cè)，為主要擋土結(jié)構(gòu)，當(dāng)上部場地寬度可以布置施工機(jī)械設(shè)備時，框架樁體一般采用鉆孔灌注樁[15]；在周邊建筑距離河道較近，無法布置施工機(jī)械設(shè)備時，框架樁體可以采用自上而下逆做法施工的人工挖孔樁或倒掛井?？蚣艿琢涸O(shè)置在河道中，為立柱的擴(kuò)大條形基礎(chǔ)，立柱通過插筋澆筑在底梁上，隔板通過隔板插筋澆筑在框架樁體之間，對樁體間的土層起側(cè)向封閉作用，框架表層梁板結(jié)構(gòu)澆筑在樁體和立柱的頂部。考慮河床防滲和改善生態(tài)效果，框架立柱兩側(cè)的河床面鋪設(shè)黏土防滲層，黏土防滲層上面鋪設(shè)卵石護(hù)底層。框架護(hù)岸結(jié)構(gòu)上部作為游步道時，可在梁板表面設(shè)置人行道板，在河道側(cè)邊緣設(shè)置護(hù)欄結(jié)構(gòu)。另外，根據(jù)景觀需要，頂板也可用石材或經(jīng)過防腐處理的木材替代，上部也可直接鋪設(shè)種植土形成綠化帶[16]。

圖1 樁柱式框架護(hù)岸橫剖面圖

圖2 樁柱式框架護(hù)岸河道側(cè)立視圖

2.2 適用性分析

與傳統(tǒng)的護(hù)岸結(jié)構(gòu)[17]相比，樁柱式框架護(hù)岸結(jié)構(gòu)特點(diǎn)主要有：

(1) 不僅具有擋土、蓄水的功能，在城市用地緊張、拆遷困難，周邊建筑物密集時，可直接利用圍護(hù)結(jié)構(gòu)作護(hù)岸，綜合利用程度高。

(2) 框架式結(jié)構(gòu)在不減少河岸用地、保持岸路暢通的同時，既不加深河床，又可以拓展河道的過流斷面，增加親水性。

(3) 框架內(nèi)擴(kuò)展的河床面實(shí)施黏土防滲層及卵石護(hù)底層，有利于苔蘚類植物生長，達(dá)到改善水質(zhì)和河岸景觀的效果。

(4) 混凝土樁體可采用鉆孔灌注樁、人工挖孔樁或倒掛井，因此，基地適應(yīng)能力強(qiáng)，砂礫石、砂礫卵石等中硬土層外及軟土地基中均適用。在沒有條件布置施工道路、施工場地局促大型機(jī)械設(shè)備布置不下、或周邊建筑物有嚴(yán)格噪音控制要求時，仍可采用人工挖孔樁或倒掛井方式開展施工，當(dāng)?shù)叵滤惠^高時，考慮施工安全需結(jié)合降水措施。

由于樁柱式框架護(hù)岸結(jié)構(gòu)主體為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，相對于傳統(tǒng)護(hù)岸，單位長度投資要高一些，因此，用在城市河道中較為合理，而在鄉(xiāng)村或郊區(qū)河道[18]中，建設(shè)用地富余度高，若再采用這一護(hù)岸型式經(jīng)濟(jì)性較差。

3 框柱式框架護(hù)岸

3.1 結(jié)構(gòu)型式

框柱式框架護(hù)岸(見圖3)[19]主要由底板、邊墻、頂板和立柱4部分組成，均為C25F50鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，用于承載力較高的砂礫石、砂礫卵石等中硬土層較樁柱式框架護(hù)岸結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)?？蛑娇蚣茏o(hù)岸底板、邊墻和頂板組合在一起構(gòu)成側(cè)放的“U”形框體結(jié)構(gòu)。底板設(shè)置在河道中，是主要承載結(jié)構(gòu)；邊墻位于岸坡側(cè)，主要起擋土和防沖的作用；頂板既可直接作為路面結(jié)構(gòu)也可作為路基；立柱位于混凝土框體開口側(cè)，傳遞頂板部分荷載至底板，從而避免頂板在受力上成為懸臂板結(jié)構(gòu)，即有利于減少頂板配筋節(jié)省工程量，也有利于與樁柱式框架護(hù)岸結(jié)構(gòu)統(tǒng)一外觀，方便兩種護(hù)岸結(jié)構(gòu)在不同地質(zhì)條件的城市河道護(hù)岸中交叉運(yùn)用。

圖3 框柱式框架護(hù)岸橫剖面圖

3.2 適用性分析

框柱式框架護(hù)岸主要特點(diǎn)與樁柱式框架護(hù)岸類似，都具有不減少過流、用地省、外形美觀、生態(tài)性好的優(yōu)點(diǎn)，也存在單價高一般僅在城市河道運(yùn)用的缺點(diǎn)。與樁柱式框架護(hù)岸相比，由于省去了樁體結(jié)構(gòu)，地質(zhì)條件適應(yīng)性上較樁柱式框架護(hù)岸結(jié)構(gòu)要窄一些，不適合用在軟土地基上，但相應(yīng)地，在地基條件允許時，較樁柱式框架護(hù)岸施工塊，也更經(jīng)濟(jì)。

4 工程應(yīng)用

麗水好溪堰河水系整治工程整治好溪堰河長度6 845 m，整治前很多部位河道寬度已不足3.0 m，整治后排澇規(guī)模要求河道寬度5 m～20 m，因此，需拆除已風(fēng)化的現(xiàn)狀干砌石擋墻護(hù)岸，擴(kuò)寬河道后重新實(shí)施護(hù)岸。由于河道沿線宇雷路—花園路、花園路—釀造廠段、機(jī)關(guān)幼兒園—大洋路口段多處建筑物緊鄰河岸密集分布，部分地段建筑物距河岸僅2 m～3 m，因此，常規(guī)護(hù)岸結(jié)構(gòu)在保障現(xiàn)狀建筑物穩(wěn)定的前提下施工河道護(hù)岸難度極大，河道整治時大量采用了樁體為鉆孔灌注樁、人工挖孔樁的樁柱式框架結(jié)構(gòu)護(hù)岸，也有局部河段采用了框柱式框架結(jié)構(gòu)護(hù)岸。河床主要為砂礫卵石，地基承載力較高，樁柱式、框柱式兩種框架護(hù)岸結(jié)構(gòu)均適用，設(shè)計根據(jù)護(hù)岸墻后是否近距離存在建筑物防護(hù)對象進(jìn)行選型。當(dāng)河岸存在近距離建筑物防護(hù)要求時，采用樁柱式框架結(jié)構(gòu)護(hù)岸；沒有建筑物防護(hù)要求時，從經(jīng)濟(jì)性考慮采用框柱式框架結(jié)構(gòu)護(hù)岸。

框架結(jié)構(gòu)護(hù)岸下部作為過流斷面可拓寬河道過流面積；上部鋼筋混凝土梁板結(jié)構(gòu)作為路面，可保持岸路暢通；整體結(jié)構(gòu)不同于斜坡式護(hù)岸，不會減少河岸用地；黏土防滲及卵石護(hù)面的河床在改善生態(tài)效果的同時，結(jié)合間隔布置的水生植物區(qū)、河埠頭、棧橋、親水平臺等結(jié)構(gòu)，也改善了生態(tài)效果，提高了親水性。2014年通水運(yùn)行以來，好溪堰河道排澇未發(fā)生漫溢現(xiàn)象；周邊建筑及護(hù)岸均無明顯不均勻沉降；河床底部及框架底板表面水生植物生長良好，對水質(zhì)起到了較大的改善作用；魚類已重新出現(xiàn)并有逐年增多跡象；護(hù)岸道路同時也是親水平臺，對交通及居民休閑出行改善作用明顯，實(shí)際運(yùn)用效果較好。

5 結(jié) 語

城市建設(shè)用地寸土寸金，在老城區(qū)尤為突出，受制于河道周邊的密集建筑物，拆遷困難，根據(jù)對相關(guān)護(hù)岸技術(shù)特點(diǎn)和存在問題的分析，提出了適用于城市河道的樁柱式、框柱式兩種框架結(jié)構(gòu)護(hù)岸，結(jié)合工程實(shí)際應(yīng)用情況，主要結(jié)論如下：

(1) 傳統(tǒng)的河道護(hù)岸技術(shù)均難以同時滿足水利、市政、交通及景觀的多元化要求。一般的箱涵、蓋板涵、雙層河道以及鋼板樁、地下連續(xù)墻等創(chuàng)新結(jié)構(gòu)適用性也較差，框架式結(jié)構(gòu)護(hù)岸可供類似工程參考。

(2) 樁柱式、框柱式框架護(hù)岸直接利用圍護(hù)結(jié)構(gòu)作護(hù)岸，不僅具有擋土、蓄水的功能，綜合利用程度高，還可在不減少河岸用地、保持岸路暢通、不加深河床的同時，拓展河道過流斷面，增加親水性。

(3) 樁柱式框架護(hù)岸結(jié)構(gòu)可用于軟土地基，兩種框架護(hù)岸結(jié)構(gòu)均可在沒有條件布置施工道路、施工場地局促大型機(jī)械設(shè)備布置不下、或周邊建筑物有嚴(yán)格噪音控制要求時進(jìn)行施工，適用性較廣。

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Application of New Technology of Frame Structure Revetment in the Urban River

LAI Yong, ZHU Yalei, YU Jindi

(ZhejiangInvestigationandDesignInstituteofWaterResourcesandElectricPower,Hangzhou,Zhejiang310002,China)

Haoxiyan River is an ancient river with thousand years history which flows through the main urban areas of Lishui city in Zhejiang province. During the channel improvement, there are restricted space due to dense buildings around the river, therefore the traditional technology of river improvement are difficult to meet the diversified requirements from water conservancy, municipal, traffic and landscape project. Based on the analysis of features and existing problems of other new technology, two new technologies of frame structure revetment are proposed which can maintain the stability of building surrounding river and widen the river channel without deepening the river channel, it also can reduce the land use on the riverside and keep road on river bank coherent, thus improve the water quality and the ecological effect and promote the human-water harmony. In conclusion the application of frame structure revetment is successful in the project of water system construction of Haoxiyan river in Lishui city.

urban river; Haoxiyan River; frame structure; revetment; bored pile; water side platform

10.3969/j.issn.1672-1144.2017.03.023

2017-02-14

2017-03-09

賴 勇(1978—)，男，江西奉新人，碩士，高級工程師，主要從事水利水電工程設(shè)計與研究工作。E-mail：aquanebula@163.com

TV61

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1672—1144(2017)03—0115—03