淤泥質(zhì)護(hù)岸結(jié)構(gòu)型式的研究

馮艷

（中國(guó)電建集團(tuán)中南勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖南長(zhǎng)沙410014）

0 引言

河湖護(hù)岸的防護(hù)主要是防止水流和波浪對(duì)岸坡的沖刷，保障岸坡的穩(wěn)定，傳統(tǒng)的護(hù)岸型式主要有坡式護(hù)岸、壩式護(hù)岸和墻式護(hù)岸。近年來(lái)，采用生態(tài)護(hù)岸等新型護(hù)岸型式也應(yīng)用越來(lái)越廣泛，生態(tài)護(hù)岸主要有格賓石籠護(hù)岸、生態(tài)磚護(hù)岸、三圍植被網(wǎng)植草護(hù)坡、緩坡護(hù)岸、植物扦插護(hù)岸和仿木樁護(hù)岸等。傳統(tǒng)的護(hù)岸型式主要從岸坡穩(wěn)定的角度對(duì)岸坡邊坡進(jìn)行處理，一般要求護(hù)岸擋墻地質(zhì)條件較好，擋墻基礎(chǔ)需要有足夠承載力，邊坡較陡的情況下能夠自穩(wěn)。采用生態(tài)護(hù)岸一般以岸坡自穩(wěn)作為邊坡，邊坡一般較緩，岸坡占用的空間較大，岸坡綠化植草僅作為防沖刷和美化的作用。當(dāng)在城市內(nèi)河湖進(jìn)行清淤及綜合整治時(shí)，一般河湖距離兩岸建筑物較近，受征拆條件影響，一般無(wú)放緩邊坡的條件，當(dāng)岸坡地質(zhì)條件較差時(shí)，特別是淤泥土或沙礫質(zhì)土?xí)r，采用陡坡邊坡穩(wěn)定性不滿足要求。針對(duì)這種情況，亟需一種新型護(hù)岸型式來(lái)解決上述問題。

1 工程概況

福州市琴亭湖湖體擴(kuò)容工程位于福州市新店區(qū)南段，為建成區(qū)內(nèi)公園景觀湖，兩岸近距離即為建成市政道路和住宅小區(qū)。工程建設(shè)的主要目的是提高琴亭湖及周邊地區(qū)排澇標(biāo)準(zhǔn)，兼顧改善沿湖景觀。主要建設(shè)內(nèi)容包括對(duì)現(xiàn)狀湖體進(jìn)行擴(kuò)挖加深，修建提升泵站和周圍景觀布置等。根據(jù)勘探成果湖岸地層從上至下為：雜填土，厚1.0～2.8 m；粘土，厚0.5～3.8 m；淤泥，軟塑～流塑態(tài)，一般厚2.0～4.0 m，最厚8.6 m；淤泥混砂，厚0.5～1.3 m；粉質(zhì)粘土，厚1.0～4.2 m；泥質(zhì)中粗砂，一般厚3.0～8.0 m；泥質(zhì)砂卵礫石，揭穿最厚12.7 m。湖岸坡地下水整體埋深淺，大多在地面以下0.9～1.7 m。

2 護(hù)岸型式研究

2.1 需要解決的問題

根據(jù)地質(zhì)揭露情況，湖體岸坡坡腳主要為淤泥和淤泥混砂地層，淤泥質(zhì)岸坡受地下水的影響穩(wěn)定性極差。在湖底開挖所涉及到的巖土層主要為淤泥質(zhì)土，其工程力學(xué)性能差，直接放坡開挖后無(wú)自穩(wěn)能力，而淤泥質(zhì)土以下為泥質(zhì)砂卵礫石層（地下水部分承壓），湖體開挖后，湖岸坡邊坡同時(shí)存在滲透穩(wěn)定問題。周邊已建有市政道路和住宅小區(qū)，周邊已無(wú)擴(kuò)大范圍的空間，為使湖體達(dá)到防澇的目標(biāo)，需要對(duì)湖體擴(kuò)容，規(guī)模40 萬(wàn)m3，受制于周圍條件限制，只能向下湖底擴(kuò)挖擴(kuò)容, 湖體面積有限,需要平均向下擴(kuò)挖近4.0 m。隨著湖體開挖深度的增加，解決護(hù)岸邊坡的穩(wěn)定性問題是本工程的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

2.2 護(hù)岸型式擬定

針對(duì)以淤泥質(zhì)土埋深較大，地下水位埋深較淺的情況，若采用傳統(tǒng)護(hù)岸型式，地基承載力要求較高，無(wú)法滿足要求，若采用生態(tài)護(hù)岸的型式，岸坡邊坡要求很緩，仍然無(wú)法滿足要求。根據(jù)地質(zhì)條件，巖土層主要為淤泥質(zhì)土、而淤泥質(zhì)土以下為泥質(zhì)砂卵礫石層承壓水層,且湖體平面面積有限的因素。為達(dá)到淤泥質(zhì)穩(wěn)定要求，同時(shí)滿足城市景觀要求，考慮采用對(duì)湖周進(jìn)行加固垂直開挖的灌注樁擋墻、加固后進(jìn)行放坡開挖的攪拌樁坡式擋墻2 種護(hù)岸型式。

2.2.1 墻式護(hù)岸型式

該方案沿湖周岸線布置一周灌注樁，樁直徑為1 000 mm，樁長(zhǎng)約20.0 m，樁中心間距2.0 m。灌注樁靠岸坡側(cè)設(shè)置厚400 mm 的C25 預(yù)制混凝土墻，擋墻沿岸線連續(xù)布置，擋墻底高程低于開挖后的湖底高程0.8 m，擋墻底部尖角處設(shè)置25 mm厚鋼板以便能壓入土層中?；炷翐鯄敻叱膛c灌注樁頂高程一致，施工時(shí)先考慮灌注樁部分施工，待灌注樁施工完成后，再進(jìn)行混凝土擋墻施工。采用灌注樁擋墻結(jié)構(gòu)，湖體可擴(kuò)挖水平面積為10.8 萬(wàn)m2，湖底向下開挖平均深度為3.7 m，達(dá)到增加庫(kù)容40 萬(wàn)m3的目的，擋墻護(hù)岸上部根據(jù)湖體周圍景觀需要不同的護(hù)岸型式，墻式護(hù)岸典型結(jié)構(gòu)型式如圖1。

圖1 灌注樁擋墻結(jié)構(gòu)典型斷面圖

2.2.2 水泥攪拌樁護(hù)岸型式結(jié)合生態(tài)護(hù)岸型式

該方案沿湖周采用水泥攪拌樁坡式護(hù)岸型式，攪拌樁直徑為600 mm，樁中心間距1.0 m，排距0.5 m，梅花形布置，距離湖中心前兩排內(nèi)插20 a型工字鋼以提高強(qiáng)度，樁底部深入超過湖底開挖深度2.0 m，岸邊坡采用1.0∶1.5，坡腳設(shè)置混凝土護(hù)角。護(hù)岸坡面從上至下采用景觀混凝土預(yù)制空心塊、碎石墊層及土工布，孔中植草。采用攪拌樁坡式擋墻結(jié)構(gòu)，湖體可擴(kuò)挖水平面積約為10.0 萬(wàn)m2，湖底向下開挖平均深度為4.0 m，達(dá)到增加庫(kù)容約40萬(wàn)m3的目的。水泥攪拌樁坡式護(hù)岸結(jié)構(gòu)型式如圖2。

2.2.3 護(hù)岸型式比選

圖2 水泥攪拌樁護(hù)岸結(jié)構(gòu)典型斷面圖

采用瑞典圓弧法分別對(duì)墻式護(hù)岸型式和水泥攪拌樁護(hù)岸型式的擋墻的穩(wěn)定性進(jìn)行分析，計(jì)算結(jié)果如表1。

表1 安全穩(wěn)定性系數(shù)統(tǒng)計(jì)表

對(duì)上述2 種擋墻結(jié)構(gòu)的主要工程量及投資比較見表2。

表2 投資對(duì)比表（1 km 長(zhǎng)度）

根據(jù)以上研究結(jié)果，采用墻式護(hù)岸和水泥攪拌樁護(hù)岸型式的邊坡穩(wěn)定性均滿足要求,水泥攪拌樁護(hù)岸型式安全系數(shù)更高。水泥攪拌樁護(hù)岸型式每千米投資大大低于采用灌注樁的墻式護(hù)岸型式。由于琴亭湖公園周邊主要為居民區(qū)，同時(shí)也是福州市北部標(biāo)志性景點(diǎn)之一，灌注樁墻式護(hù)岸施工周期長(zhǎng)，施工期噪音較大，河岸灰色的水泥墻與周圍的景觀不協(xié)調(diào)，并使河道中動(dòng)植物失去了賴以生存的環(huán)境，水生植物也難以在堅(jiān)硬的結(jié)構(gòu)坡面上生長(zhǎng)，水生態(tài)系統(tǒng)遭受破壞，而攪拌樁施工速度快，坡面材料鋪砌速度快，施工噪音小，對(duì)周圍居民影響小。水泥攪拌樁護(hù)岸的坡面采用生態(tài)護(hù)岸型式，坡面可種植水生植物，與公園景觀特色相協(xié)調(diào)。綜上，采用攪拌樁坡式擋墻結(jié)構(gòu)作為淤泥質(zhì)護(hù)岸的結(jié)構(gòu)型式。

3 結(jié)語(yǔ)

通過對(duì)淤泥土護(hù)岸型式的研究，采用水泥攪拌樁結(jié)合生態(tài)護(hù)岸型式，既保證了在琴亭湖原有有限湖面面積內(nèi)達(dá)到擴(kuò)挖規(guī)模和岸坡的穩(wěn)定的要求，同時(shí)結(jié)合景觀和生態(tài)的布置要求，維持已有的護(hù)岸結(jié)構(gòu)型式節(jié)省投資，也增加了垂直方向滲徑，提高了滲透穩(wěn)定性。

此護(hù)岸型式在滿足城市施工場(chǎng)地狹小的條件下，可解決軟土地基自身的允許開挖坡度較緩的問題，利用攪拌樁處理方法提高軟土自身強(qiáng)度，大大地提高了其允許開挖坡比，相比傳統(tǒng)邊坡開挖措施，在保證永久邊坡的穩(wěn)定性條件下，大大地減少了軟土地基的開挖量，減小了工程施工作業(yè)面，縮短了工程工期。同時(shí)突破了軟土地基的允許開挖坡比限制，增強(qiáng)了邊坡設(shè)計(jì)方案的靈活性，具有普適性。地基只需要在開挖前進(jìn)行水泥攪拌樁處理，不需要邊開挖邊處理，使得開挖工程簡(jiǎn)單易操作，對(duì)城市河湖整治的護(hù)岸工程具有指導(dǎo)意義。