順德水道和甘竹溪水道航道整治工程 三江船廠段切嘴工程航槽調(diào)整和開挖方案

程宗健

摘要：順德水道和甘竹溪水道航道整治工程三江船廠段航道切嘴、護岸工程段河道為急彎河段，施工圖設(shè)計對該河段的整治方案為切除部分突嘴拓寬航道、采用直立式無錨樁墻結(jié)構(gòu)進行護岸。護岸工程已按原設(shè)計方案施工完畢，但切嘴工程還沒開工。期間，護岸后方的三江船廠先后兩次擴建了廠房，擴建后廠房建筑物距離護岸結(jié)構(gòu)物邊線的距離最小處只有6米。增加的建筑物自重荷載和內(nèi)部車間活荷載，使護岸結(jié)構(gòu)處于非常不利的狀態(tài)，切嘴后將有傾覆的可能。因此，為確保彎道切嘴開挖不影響護岸結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，根據(jù)實際情況制定了切嘴段航槽調(diào)整方案，以及在調(diào)整航槽的基礎(chǔ)上制定了航道開挖方案。

關(guān)鍵詞：航道整治工程 切嘴 航槽調(diào)整 開挖 方案

1.三江船廠段航道整治工程概況

1.1 概述

三江船廠段航道切嘴、護岸屬于順德水道和甘竹溪水道航道整治工程范圍內(nèi)，該段河道為急彎河段，河面較窄，不利于通航，故施工圖設(shè)計對該河段的整治方案為切除部分突嘴拓寬航道，同時根據(jù)岸上地形和建筑物情況，采用直立式無錨樁墻結(jié)構(gòu)進行護岸。

甘竹溪水道航道整治按內(nèi)河IV級航道設(shè)計，通航500t級港澳線船舶，代表船型尺度為42x9.0x3.Ox2.2m，其中三江船廠彎道航道設(shè)計尺度為2.5×80×90m_

1.2 整治河段地質(zhì)概況

根據(jù)鉆探揭示，三江船廠段場區(qū)內(nèi)巖土層自上而下為：填土層（Q^ml、海陸交互相沉積層（Q^mc）。

（1）填土層（Q^ml）（層序號：1）

主要為雜填土，灰黃色，松散，由砼塊、磚塊、碎石、中粗砂及粘性土組成，厚度3.30-4.30m。

（2）海陸交互相沉積層（Q^mc）（層序號：2）

本層主要揭露有淤泥質(zhì)土、粉土、粉砂、中砂、礫砂，按自上而下分布可分為5個亞層。

①淤泥質(zhì)土（層序號：2-1）：灰色，流塑，含腐殖質(zhì)，味稍臭，局部含較多粉土或粉砂。層頂標高-0.30m-2.10m，層頂埋深3.30m-4.30m，厚度4.15-10.60m。

②粉土（層序號：2-2）：灰色，松散，很濕，含腐殖質(zhì)，局部夾薄層粉砂。層頂標高-4.45m，層頂埋深7.45m，厚度3.55m。

③粉砂（層序號：2-3）：灰色，松散，飽和，含腐殖質(zhì)，局部夾薄層粉土。層頂標高-8.5m，層厚1.70m，層頂埋深14.90m_

④中砂（層序號：2-4）：灰色，稍密～中密，中密為主，飽和，主要為石英砂，顆粒較均勻，級配較差，局部夾薄層粉土或粉細砂。層頂標高-10.20m～-8.Om，層厚9.15m～12.0Om，層頂埋深1.OOm～16.00m。

⑤中砂（層序號：2-5）：灰色，密實，飽和，主要為石英砂，顆粒較均勻，級配較差，局部夾薄層粉土或粉細砂。層頂標高-20.OOm～-19.35m，層厚7.45m～10.2m，層頂埋深23.80m～25.75m。

1.3 三江船廠段航道整治工程布置情況

1.3.1 平面布置

航道平面布置通過切嘴和拓寬河道等工程措施適當改善航道的通航條件，充分利用原有河道，減少工程投資。 三江船廠切嘴工程：三江船廠段彎道的彎曲半徑為90m，河面寬度為70～100m，左岸堤防屬樵桑聯(lián)圍的一段，堤頂寬6～7m，外坡1：2.0），內(nèi)坡1：2.5，頂高7.3m，離河岸較近。根據(jù)實船試驗成果，單船通過三江船廠彎道是可行的，船舶在三江船廠彎道會船時，由于航道彎曲半徑小，航道較窄，船舶航行漂角大，安全距離難以保證，會船危險性很大，對駕駛?cè)藛T產(chǎn)生較大思想壓力，會有意使船舶提前快速轉(zhuǎn)向且靠邊航行，以便于會船，這樣在流速較大、航速與操舵配合不當時，容易發(fā)生觸坡、碰撞等事故。因此需通過進行彎道適當切嘴，將彎道寬度加大到80m以上，這樣，船舶使用大舵角時可雙線安全通過彎道。

在三江船廠彎道凸岸進行切嘴工程，適當加大彎道彎曲半徑和航道寬度，以滿足船舶安全航行需要，切嘴工程以不拆遷三江船廠附屬建筑物為控制，切嘴以后采用直立式護岸的結(jié)構(gòu)形式，以減少征地拆遷。

1.3.2三江船廠段切嘴工程護岸結(jié)構(gòu)

采用無錨樁排式擋土墻結(jié)構(gòu)，護岸總長度256.12m；灌注樁樁徑0.8m，樁間凈距0.2m，樁頂標高+1.1～3.Om，樁底標高-20.0m，樁基鋼筋伸入胸墻0.4m，樁基砼伸入胸墻0.1m；在相鄰兩根樁基中間設(shè)置一根Φ0.5m旋噴樁，旋噴樁與灌注樁相切，旋噴樁頂標高與胸墻底標高一致，底標高-4.Om；鋼筋混凝土胸墻為L型，底標高+1.1～3.Om，頂標高+3.1～5.Om，底寬1.5m，頂寬0.5m，每隔20m設(shè)置一變形縫，縫寬0.01m；胸墻施工完成后人工回填土夯實，鋪設(shè)厚0.2m的砂墊層及厚0.2m的C20砼路面。灌注樁和胸墻施工完成后進行彎道切嘴，分層開挖至設(shè)計航道尺度要求，為防止水流掏刷對無錨樁排式擋土墻結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性造成影響，在墻腳處開挖頂寬3.5m、底寬2.5m、深度1.Om的基槽，然后進行拋石護腳。

2.結(jié)構(gòu)安全性

根據(jù)《板樁碼頭設(shè)計與施工規(guī)范》踢腳穩(wěn)定性公式，只要踢腳力矩不大于穩(wěn)定力矩，結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性就可滿足要求。經(jīng)計算，三江船廠段原施工圖設(shè)計護岸結(jié)構(gòu)穩(wěn)定力矩大于踢腳力矩，穩(wěn)定力矩與踢腳力矩的比值為1.22。護岸結(jié)構(gòu)安全性能是滿足規(guī)范要求的。施工圖設(shè)計完成于2007年5月，此后，順德水道和甘竹溪水道航道整治項目正式開工，至2009年5月三江船廠護岸工程已按原設(shè)計方案施工完畢，但切嘴工程還沒開工。灌注樁的檢測報告顯示，所有樁基質(zhì)量符合規(guī)范的要求。對樁墻的觀測顯示，目前樁墻的沉降為零，累計位移為2mm，樁墻是穩(wěn)定的。

2008年～2009年間在該樁墻護岸結(jié)構(gòu)施工過程中，三江船廠加大了規(guī)模，先后兩次擴建了廠房。擴建后廠房建筑物距離護岸結(jié)構(gòu)物邊線的距離最短處只有6米。增加的建筑物自重荷載和內(nèi)部車間活荷載，等效于28KPa的均布荷載作用在護岸結(jié)構(gòu)物后方。

對護岸結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性進行復核，結(jié)果為踢腳力矩大于穩(wěn)定力矩，穩(wěn)定力矩與踢腳力矩的比值為0.95，已經(jīng)不滿足規(guī)范要求。若再按原設(shè)計裁彎切嘴方案進行航道開挖，樁墻將處于非常不利的狀態(tài).將有傾覆的可能。因此，原設(shè)計方案必須進行調(diào)整，采取措施保證護岸結(jié)構(gòu)的安全。為確保彎道切嘴開挖不影響護岸結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，根據(jù)實際情況制定了切嘴段航槽調(diào)整方案，以及在調(diào)整航槽的基礎(chǔ)上制定了航道開挖方案。

3.航槽調(diào)整方案

三江船廠無錨樁排式擋土墻已經(jīng)施工完畢，三江船廠對岸（右岸）為堤圍等水利設(shè)施的砌石構(gòu)筑物，而且這些構(gòu)筑物幾乎已經(jīng)達到原設(shè)計航槽右邊線，航槽線基本不能再往對岸平移，為了達到設(shè)計尺度2.5×80×90m，切除部分突嘴拓寬航道仍然是必需的。

三江船廠彎道航道設(shè)計尺度為2.5×80×90m。但原設(shè)計方案中，該彎道段航槽底寬最寬處為89米，較實際需要的航槽寬度80米多9米，存在一定的調(diào)整空間，在不改變本航道整治施工圖批復標準的情況下，即保持該段航槽底寬80米，及航道彎曲半徑90米不變的基礎(chǔ)上，將靠三江船廠段彎道的航槽邊線（即左邊線）往對岸平移9米，同時與彎道兩端的直線段平順連接。通過航槽的調(diào)整，可以以減少開挖量，增加樁墻的被動土壓力，使樁墻的穩(wěn)定性增加，經(jīng)計算，穩(wěn)定力矩與踢腳力矩的比值可達到1.27，滿足規(guī)范要求。

4.切嘴開挖施工方案

三江船廠段航槽設(shè)計底標高為-3.06m，從前面的地質(zhì)情況的介紹可知，開挖的土質(zhì)主要是填土層和淤泥質(zhì)土，頂層是填土層，厚度約3.30～4.30m，第二層是淤泥質(zhì)土，層頂標高為一0.3～2.1m，厚度為4.5m～10.6m，故開挖主要是在此兩層土間進行，挖走填土層和部分淤泥質(zhì)土。

切嘴工程選擇在枯水期進行施工，采用1艘1m3抓斗式挖泥船及配套泥駁進行開挖。開挖必須分段、分層施工，航道內(nèi)疏浚開挖的分段長度不大于45m，分層厚度不大于1.5m。開挖速率控制在支護結(jié)構(gòu)頂部沉降量不大于10mm/d、側(cè)位移不大于5mm/d范圍內(nèi)，并以側(cè)位移控制為主，根據(jù)觀測結(jié)果調(diào)整航道及邊坡開挖速率。

5.結(jié)語

三江船廠段航道切嘴工程經(jīng)制定的調(diào)整航槽和開挖方案進行施工，沒有出現(xiàn)質(zhì)量及安全事故?？⒐ず?，航道邊坡及護岸結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，達到了航道整冶的目的。