城市狹窄河道新型護(hù)岸結(jié)構(gòu)探索

朱 遠(yuǎn)

（中設(shè)設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司，210014，南京）

河道整治是國(guó)民經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要組成部分，城市中河道整治主要以防洪、排澇、改善河道水污染導(dǎo)致的環(huán)境問(wèn)題為主。近年由于各級(jí)政府高度重視，城市大中型河道整治得到大力推進(jìn)，城市主體的防洪、排澇、水環(huán)境問(wèn)題得以解決，水質(zhì)得到了改善。但在面廣量大且與居民生活密切相關(guān)的小型狹窄河道方面，排澇難和水污染等問(wèn)題愈發(fā)凸顯。由于河道兩岸臨河建筑、沿河市政管線密布，施工與用地的矛盾十分尖銳，迫切要求對(duì)傳統(tǒng)護(hù)岸結(jié)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)新。

一、現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

城市河道整治工程中護(hù)岸結(jié)構(gòu)大部分采用直立式擋土墻型式，但直立式擋土墻在施工過(guò)程中，需要墻后開(kāi)挖，而建筑緊鄰規(guī)劃河口線，若實(shí)施墻后開(kāi)挖，則需要增加臨時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)，不但臨時(shí)費(fèi)用大幅度增加，而且不能確?，F(xiàn)有設(shè)施尤其是沿河民居的安全。為此，工程技術(shù)人員對(duì)小型狹窄河道護(hù)岸結(jié)構(gòu)型式進(jìn)行了探索，其中，樁板式擋土墻和板樁墻兩種結(jié)構(gòu)型式被認(rèn)為能夠解決上述問(wèn)題。

樁板式擋土墻是通過(guò)樁與板結(jié)合形成的擋土結(jié)構(gòu)，板樁墻是通過(guò)板樁緊密連接形成擋土結(jié)構(gòu)。起初，樁板式擋土墻與板樁墻均用于基坑圍護(hù)，通過(guò)各種型式的加固，能夠起到很好的擋土效果。由于兩種結(jié)構(gòu)具有開(kāi)挖量小、工期較短等優(yōu)勢(shì)，后來(lái)逐漸被應(yīng)用于道路工程、水利工程、港口工程。其中，樁板式擋土墻在道路工程中應(yīng)用廣泛，港口工程中常常使用板樁作為碼頭的擋土結(jié)構(gòu)；水利工程中，堤防搶險(xiǎn)、護(hù)灘、河道護(hù)岸等都開(kāi)始應(yīng)用這兩種結(jié)構(gòu)，從松花江流域到黃河流域、長(zhǎng)江流域都可以見(jiàn)到樁板式護(hù)岸與板樁墻護(hù)岸。

20世紀(jì)40年代，捷克、荷蘭、美國(guó)等國(guó)家均在一些基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中采用了樁板式結(jié)構(gòu)與板樁結(jié)構(gòu)，并在60年代得到普及。目前對(duì)類似擋土結(jié)構(gòu)的研究中，國(guó)外學(xué)者多數(shù)關(guān)注樁的變形及土體擾動(dòng)對(duì)樁的影響、樁側(cè)土壓力及邊坡穩(wěn)定、計(jì)算軟件的開(kāi)發(fā)等。而在國(guó)內(nèi)，20世紀(jì)50年代開(kāi)始采用此類結(jié)構(gòu)但研究緩慢，多數(shù)學(xué)者對(duì)樁的加固、土壓力傳遞原理、土壓力計(jì)算進(jìn)行研究，多采用數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)室模型，很少有學(xué)者對(duì)結(jié)構(gòu)型式優(yōu)化進(jìn)行探索與研究。

二、結(jié)構(gòu)型式優(yōu)化

水利工程中，采用的樁板式護(hù)岸結(jié)構(gòu)、板樁墻護(hù)岸結(jié)構(gòu)解決了城市狹窄河道墻后無(wú)法放坡開(kāi)挖的問(wèn)題，但也存在著諸多弊端。其中，樁板式護(hù)岸結(jié)構(gòu)存在的問(wèn)題為：樁與擋土板之間無(wú)法緊密貼合，擋土板之間及擋土板與樁之間存在縫隙，漏土問(wèn)題嚴(yán)重；壓頂和鋼筋混凝土導(dǎo)梁都將墻后綠化與河道隔離，突兀的壓頂既影響了景觀效果，又破壞了生態(tài)連接。板樁墻存在的問(wèn)題為：板樁墻作為護(hù)岸結(jié)構(gòu)，材料浪費(fèi)，費(fèi)用貴，不適用于較長(zhǎng)河道護(hù)岸；板樁之間連接處抗變形能力差，變形后板樁間連接斷裂，產(chǎn)生漏土，甚至護(hù)岸坍塌；存在破壞生態(tài)連接問(wèn)題。為此，本文對(duì)結(jié)構(gòu)型式優(yōu)化進(jìn)行了探索。

1.新型樁板式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

采用工字形方樁（如圖1）取代傳統(tǒng)的預(yù)制方樁，根據(jù)擋土高度，可以將工字凹槽設(shè)置一定的長(zhǎng)度，方樁下半部分仍可采用普通方樁型式，以便于施工打樁。在工字形方樁之間插入擋土板，擋土板厚度根據(jù)計(jì)算確定，而工字凹槽的寬度根據(jù)擋土板厚度設(shè)置，將工字形方樁的凹槽作為導(dǎo)軌，有效地固定了插入擋土板的位置。準(zhǔn)確的方樁及擋土板位置更有利于工程安全，也更接近模型試驗(yàn)的條件，從工程外觀上來(lái)說(shuō)，也更加美觀。

2.新型樁板式結(jié)構(gòu)解決漏土問(wèn)題

傳統(tǒng)樁板式結(jié)構(gòu)由于樁后擋土板位置不固定，受施工條件限制，需要將擋土板分為多塊插入土中，板與板之間的空隙是漏土的主要通道之一，而本文提出的新型樁板式結(jié)構(gòu)的工字樁之間擋土板位置固定，兩根樁之間的擋土板可以澆筑成為一塊整板，擋土效果更佳，也解決漏土問(wèn)題。

針對(duì)與傳統(tǒng)樁板式結(jié)構(gòu)共同存在的樁與擋土板之間無(wú)法緊密結(jié)合產(chǎn)生漏土的問(wèn)題，提出如下解決辦法，在工字方樁凹槽與擋土板結(jié)合處 （即擋土板后側(cè)，如圖2）打入臨時(shí)鋼管，鋼管內(nèi)經(jīng)過(guò)高壓水沖孔后填入袋裝砂，再拔出鋼管，由于墻后主動(dòng)土壓力作用，袋裝砂緊貼擋土板，可封閉擋土板與工字方樁凹槽間空隙，同時(shí)袋裝砂可以作為濾土排水通道，施工簡(jiǎn)單方便，有效解決墻后漏土和排水問(wèn)題。

3.新型樁板式護(hù)岸生態(tài)景觀設(shè)計(jì)

工字形方樁的壓頂設(shè)置成U形槽，槽內(nèi)填土兼作花槽（如圖3），方樁頂部嵌入U(xiǎn)形槽壓頂，以加強(qiáng)結(jié)構(gòu)整體性。U形壓頂后壁預(yù)留孔，便于花槽中水土與墻后側(cè)回填土溝通，綠化植株根系進(jìn)入墻后大土體中，為了促進(jìn)植物快速生長(zhǎng)，U形槽及墻后回填營(yíng)養(yǎng)土，不僅降低植物養(yǎng)護(hù)成本和難度，還解決了常規(guī)混凝土壓頂破壞生態(tài)景觀、生態(tài)效果的問(wèn)題。

4.新型樁板式護(hù)岸施工設(shè)計(jì)

本文提出的新型樁板式護(hù)岸結(jié)構(gòu)在施工過(guò)程中具有很多優(yōu)點(diǎn)。一是城市小型狹窄河道兩岸多為距離河口較近的無(wú)樁基的磚混結(jié)構(gòu)民居。在沿海地區(qū)，采用傳統(tǒng)護(hù)岸結(jié)構(gòu)需要進(jìn)行圍堰降水，河道降水經(jīng)常引起沿河民居不均勻沉降。本結(jié)構(gòu)可以在常水位下施工，避免該安全隱患。二是針對(duì)河道狹窄、臨河建筑密布、水上及陸上施工機(jī)械均難以進(jìn)場(chǎng)的難題，可考慮利用已打入樁基，在樁頂布置軌道，軌道上設(shè)置移動(dòng)工作平臺(tái)，平臺(tái)上設(shè)打樁機(jī)械，建議采用小型靜力壓樁機(jī)械以減少打樁對(duì)沿岸建筑的影響。三是壓頂采用預(yù)制構(gòu)件，以加快施工速度。四是U形槽內(nèi)及槽后填土采用營(yíng)養(yǎng)土以加快植物生長(zhǎng)速度。

圖1 工字型樁板式護(hù)岸

圖2 墻后袋裝砂封堵漏土通道方案

圖3 工字樁壓頂裝卸示意圖

三、新型樁板式結(jié)構(gòu)及優(yōu)化方案在工程中的應(yīng)用

目前，國(guó)內(nèi)尚未有工程采用本文提出的新型樁板式結(jié)構(gòu)護(hù)岸，我們將該結(jié)構(gòu)型式應(yīng)用于國(guó)外某些城市狹窄河道的整治中，不但施工周期短、節(jié)約成本，而且施工難度小，從而工程質(zhì)量得以保證。

在2014年度黃浦江干流上游堤防專項(xiàng)維修工程中，樁后插板豎縫難以封堵。經(jīng)過(guò)研究討論，在板后使用鋼管沖孔，填入袋裝砂，依靠墻后土體主動(dòng)土壓力作用，袋裝砂封堵縫隙。該方案施工難度小，成本低，耐久性好，并可以作為排水通道。經(jīng)過(guò)工程實(shí)例驗(yàn)證，該方案可以有效解決樁板式結(jié)構(gòu)漏土問(wèn)題。

四、結(jié) 語(yǔ)

本文提出的新型樁板式結(jié)構(gòu)可用于城市狹窄河道的治理，解決了樁板式結(jié)構(gòu)與板樁墻結(jié)構(gòu)的多種弊端，在保證結(jié)構(gòu)安全、施工方便、臨時(shí)保護(hù)費(fèi)用低的前提下，又兼顧了景觀綠化，為類似河道整治工程提供了一定借鑒意義。

[1]韋洪峰.淺談樁板式擋土墻的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].北方交通,2014（6）.

[2]林鵬.基于板樁墻支護(hù)的基坑開(kāi)挖模型試驗(yàn)的三維數(shù)值分析及變形預(yù)測(cè)[D].南昌:華東交通大學(xué),2008.

[3]陳雷.樁板式擋土墻在公路、市政工程中的優(yōu)化研究[J].公路,2017（5）.

[4]Sima Ghosh.Pseudo-Dynamic Active Response of Non-Vertical Retaining Wall Supporting c-Φ Backfill[J].Geotechnical&Geological Engineering,2010,28(5).

[5]蘇華.樁板式擋土墻受力特性與設(shè)計(jì)分析[J].珠江水運(yùn),2014(12).

[6]朱遠(yuǎn)，等.一種高擋墻、高邊坡表面綠化技術(shù)及應(yīng)用[J].上海水務(wù),2016,32(3).