關(guān)于江都區(qū)城市河道張綱河北段治理工程擋土墻設(shè)計(jì)的探討

虞樂(lè)+芮鵬志

摘 要：隨著城市建設(shè)的發(fā)展，城區(qū)河道治理工程的設(shè)計(jì)和施工受到的制約因素也越來(lái)越多。因此在河道治理工程設(shè)計(jì)之初就應(yīng)充分考慮工程實(shí)施后對(duì)可能周邊城市環(huán)境的影響，在滿足設(shè)計(jì)規(guī)范的前提下，結(jié)合場(chǎng)地條件，盡量減小斷面面積，減小占用城市的規(guī)劃用地，為城市發(fā)展提供便利。

關(guān)鍵詞：城區(qū)河道治理 城市防洪 擋土墻設(shè)計(jì)

1.前言

江都區(qū)張綱河北起江都區(qū)城東團(tuán)結(jié)河，南至向陽(yáng)河，全長(zhǎng)約4.0km，工程流域面積26.3km2。本期工程擬整治的張綱河北段長(zhǎng)度約2.0km，河道治理的主要目的為按照水系規(guī)劃要求擴(kuò)大河道過(guò)水?dāng)嗝妫岣吆拥琅艥衬芰?，從而提供區(qū)域排澇標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)工程區(qū)域城市規(guī)劃情況，張綱河兩側(cè)沿線為工業(yè)、商業(yè)和居民區(qū)用地，目前城市化建設(shè)已經(jīng)開(kāi)始，現(xiàn)狀河道兩側(cè)房屋密集，進(jìn)行河口擴(kuò)大的可能性較小，很大程度上限制了河道斷面和擋墻的設(shè)計(jì)。

因此，本次張綱河治理擬通過(guò)疏通浚深河道、設(shè)置駁岸擋墻，擴(kuò)大河道過(guò)水?dāng)嗝婷娣e，確保河道的排澇能力達(dá)到規(guī)劃要求。同時(shí)，為保證區(qū)域水面積率不減少，河道和駁岸的布置原則上不縮窄現(xiàn)狀河道水面寬度。

2.設(shè)計(jì)排澇規(guī)模和水位

張綱河處于規(guī)劃建城區(qū)范圍，按區(qū)域排澇規(guī)劃，張綱河規(guī)劃排澇匯水面積為20km2，張綱河近期排澇標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇，遠(yuǎn)期排澇標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇。根據(jù)通南地區(qū)確定的城區(qū)排澇模數(shù)，張綱河近期10年一遇設(shè)計(jì)排澇流量為20×1.4=28.0m3/s，遠(yuǎn)期20年一遇校核排澇流量為20×2.05=41.0m3/s。

經(jīng)計(jì)算，在排澇標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇時(shí)，張綱河入向陽(yáng)河起點(diǎn)水位為4.13m，張綱河與團(tuán)結(jié)河交匯處水位為4.40m；在排澇標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇時(shí)，張綱河入向陽(yáng)河水位為5.15m，張綱河與團(tuán)結(jié)河交匯處水位為5.30m。

3.河道設(shè)計(jì)

3.1斷面設(shè)計(jì)

本次設(shè)計(jì)由于兩岸已建成的城市建筑限制斷面不能像兩岸擴(kuò)展過(guò)大，因此斷面設(shè)計(jì)主要以下挖清淤加擋水墻設(shè)計(jì)為主。應(yīng)注意的是在設(shè)計(jì)下挖方案時(shí)應(yīng)充分考慮排澇期河道水流流速，應(yīng)使設(shè)計(jì)比降河和設(shè)計(jì)流速均分別小于河床的允許比降和允許流速，避免產(chǎn)生沖刷。

根據(jù)張綱河設(shè)計(jì)水位和流量，計(jì)算張綱河規(guī)劃斷面。斷面型式采用階梯型，河道岸坡為自鎖擋墻結(jié)構(gòu)。張綱河河道全長(zhǎng)約4.0kM，規(guī)劃河底高程為0.0m；整治后河道水面寬度基本保持與現(xiàn)狀水面寬度一致，根據(jù)現(xiàn)狀張綱河河道情況，從團(tuán)結(jié)河至灰糞港段（樁號(hào)0+000～1+020），河道設(shè)計(jì)底寬為18m；從灰糞港至寧通高速段（樁號(hào)1+020～2+000），河道設(shè)計(jì)底寬為30m；河道斷面為復(fù)合斷面，下部為矩形斷面，在高程4.20m處設(shè)置寬度為2.50m的親水平臺(tái)，平臺(tái)以上為草皮護(hù)坡，坡度1：2.5，可結(jié)合區(qū)域景觀實(shí)施，可適當(dāng)調(diào)整，但需滿足區(qū)域排澇要求。

3.2擋墻線布置

張綱河擋墻沿河道兩側(cè)布置，新建擋墻北端與團(tuán)結(jié)河南堤平順連接，南端與向陽(yáng)河北堤銜接；沿線新建擋墻遇到橋梁或涵閘時(shí)，采用過(guò)渡段與現(xiàn)狀已建擋墻護(hù)岸銜接，過(guò)渡段的擴(kuò)散角或收縮角不大于15°，在遇到交叉河道時(shí)，采用圓弧段與交叉河道順滑連接。

3.3護(hù)岸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

為減少河道占地，改善城市河流周邊環(huán)境，河道護(hù)岸選用的擋墻也是設(shè)計(jì)是應(yīng)該考慮的關(guān)鍵因素。自鎖式擋墻生態(tài)型護(hù)岸因其占地小、施工方便等優(yōu)點(diǎn)，在城市河道治理中具有一定的優(yōu)勢(shì)。本次設(shè)計(jì)河道護(hù)岸采用自鎖式擋墻生態(tài)型護(hù)岸，在高程4.20m處設(shè)置親水平臺(tái)，平臺(tái)寬度2.50m，平臺(tái)上設(shè)置人行步道，外側(cè)設(shè)置高度為70cm的防護(hù)護(hù)欄。河道常水位為3.50m，親水平臺(tái)高出湖區(qū)常水位0.70m，即可以保證親水平臺(tái)的親水性，又不會(huì)導(dǎo)致河水在風(fēng)浪作用下浸濕親水平臺(tái)，親水平臺(tái)以下采用的自鎖式加筋土擋墻是一種新型的擬重力式柔性結(jié)構(gòu)，主要依靠擋土塊塊體、填土通過(guò)加筋帶連接構(gòu)成的復(fù)合體自重來(lái)抵抗動(dòng)靜荷載，達(dá)到墻體穩(wěn)定的作用。自鎖式擋土墻結(jié)構(gòu)具有美觀、安全可靠、耐久性好、施工便捷等特點(diǎn)。

水平臺(tái)以下部位自鎖式擋土墻頂部向后傾斜12°。擋墻底部為素混凝土基礎(chǔ)，基礎(chǔ)寬1.70m、厚0.50m，基礎(chǔ)前端頂部設(shè)置10cm×30cm的混凝土擋塊，基礎(chǔ)底面高程為-0.95m，基礎(chǔ)埋深0.95m；擋墻頂部向后傾斜12°，頂部為寬0.60m，厚0.30m的壓頂；基礎(chǔ)和壓頂混凝土的強(qiáng)度等級(jí)均為C25。擋墻墻后回填土控制壓實(shí)度不小于0.93。

在受河道兩側(cè)現(xiàn)有建筑物影響的位置，河口線向河道內(nèi)收縮，河道駁岸結(jié)構(gòu)采用“U”形預(yù)應(yīng)力板樁結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)擋墻頂高程為6.50m，河道第高程為0.0m，板樁擋墻擋土高度為6.50m。根據(jù)《工程地質(zhì)報(bào)告》，按照無(wú)錨板樁墻結(jié)構(gòu)，采用豎向彈性地基梁理論對(duì)“U”形板樁護(hù)岸結(jié)構(gòu)進(jìn)行受理分析，經(jīng)計(jì)算，每米單寬最大彎矩為373.8kN*m，設(shè)計(jì)選用截面高度為600mm的Ⅱ型預(yù)應(yīng)力“U”形板樁，控制樁底高程為-10.80m，樁長(zhǎng)17m，樁頂設(shè)置高0.5m、寬1.0m的帽梁，樁頂嵌入帽梁0.20m。

迎水坡在高程4.20m處設(shè)置寬度為2.5m的平臺(tái)，平臺(tái)上設(shè)置人行步道。平臺(tái)后接邊坡至現(xiàn)狀路面，坡面為草皮護(hù)坡，坡度為1：2.5。

3.4護(hù)岸穩(wěn)定性分析

河道治理工程在設(shè)計(jì)斷面和擋墻時(shí)往往重視縮小設(shè)計(jì)斷面從而減小占地。但是在縮減斷面同時(shí)，應(yīng)該充分重視穩(wěn)定性分析，應(yīng)避免因?yàn)榭s減斷面而帶來(lái)的安全隱患。

本工程河道護(hù)岸采用自鎖式擋墻結(jié)構(gòu)和“U”形預(yù)應(yīng)力無(wú)錨板樁擋墻結(jié)構(gòu)，自鎖式擋墻結(jié)構(gòu)利用自鎖塊體自重及塊體功能的合理性來(lái)抵抗墻后土壓力，并通過(guò)土工格柵的連接作用，使墻體系統(tǒng)與墻后回填土形成一個(gè)擬重力式當(dāng)墻結(jié)構(gòu)來(lái)抵抗土壓力，且墻體為開(kāi)放式柔性結(jié)構(gòu)，對(duì)小規(guī)模沉降及水位驟降有良好的適應(yīng)性。因此，本工程自鎖式護(hù)岸擋墻結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性包括2個(gè)方面：整體穩(wěn)定性、擋墻外部穩(wěn)定性和內(nèi)部穩(wěn)定性；“U”形預(yù)應(yīng)力無(wú)錨板樁擋墻需分析整體抗滑穩(wěn)定性。

（1）整體穩(wěn)定性分析

在自鎖式護(hù)岸擋墻的整體穩(wěn)定性分析中，將擋墻及加筋土體視為一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，參照《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50286-98）的規(guī)定，采用瑞典圓弧法，應(yīng)用《土石壩邊坡穩(wěn)定分析系統(tǒng)》（HH-Slope R1.0）進(jìn)行計(jì)算。在新建堤防穩(wěn)定分析中，連同新建堤防和護(hù)岸（含自鎖式擋墻護(hù)岸和“U”形板樁擋墻護(hù)岸2種結(jié)構(gòu)型式）一起已經(jīng)進(jìn)行了計(jì)算。

（2）擋墻內(nèi)、外部穩(wěn)定性

根據(jù)《水利水電土工合成材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》SL/T225-98中對(duì)加筋土擋墻設(shè)計(jì)與施工的相關(guān)要求，對(duì)加筋擋土墻后的土壓力采用庫(kù)侖土壓力理論進(jìn)行計(jì)算，假定墻后的回填土為無(wú)粘性土，其綜合內(nèi)摩擦角φ=28°、土體容重為R=18.5kN/m3。在分析墻體外部穩(wěn)定性和筋材內(nèi)部穩(wěn)定性時(shí)，取安全系數(shù)Fs=1.5，滿足規(guī)范Fs>1.3的要求。加筋擋土墻墻底在③層粉砂土上，其底面摩擦系數(shù)根據(jù)相關(guān)規(guī)范取其綜合摩擦系數(shù)，筋材與周圍土的摩擦系數(shù)取0.30。

4.結(jié)論與建議

綜上所述，城區(qū)河段河道治理工程設(shè)計(jì)原則總結(jié)入下：結(jié)合場(chǎng)地條件，布置擋墻線及建、構(gòu)筑物。擋墻線應(yīng)力求平順各段平緩連接不得采用折線或急彎。擋墻工程應(yīng)盡可能布置在土質(zhì)較好且比較穩(wěn)定土層上，盡可能避開(kāi)軟弱地基、深水地帶古河道、強(qiáng)透水地基。擋墻的布置應(yīng)盡量少占用城市規(guī)劃用地，為城市的發(fā)展提供便利條件。遠(yuǎn)近結(jié)合，統(tǒng)籌布局。協(xié)調(diào)好擋墻線布置與附近建筑物之間的關(guān)系。平面布置方案應(yīng)在技術(shù)可行的前提下，遵循環(huán)境保護(hù)和勞動(dòng)安全衛(wèi)生方面的條件下，合理布置，盡可能降低工程建設(shè)投資并縮短施工工期。

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