漿砌條石堤防病害分析及加固設(shè)計(jì)
——以成都武侯區(qū)清水河漿砌條石堤防為例

羅真行

中國電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都 611130

漿砌條石擋土墻具有形式單一、施工簡便、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，可通過就地取材的方式，完成自身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作，在20世紀(jì)80年代至90年代的水利工程建設(shè)中得以廣泛應(yīng)用，尤其是在一些河道堤防護(hù)岸使用較多[1]。但是，由于施工質(zhì)量、過載使用、年久失修等，這些漿砌條石擋墻開始出現(xiàn)勾縫砂漿脫落、墻體開裂、擋墻下部墻體鼓脹、墻身外傾及墻腳地面隆起等失穩(wěn)現(xiàn)象，在洪水期容易發(fā)生砌體斷裂或坍塌等安全事故[2]。

近年來，城市建設(shè)迅速發(fā)展，這些擋墻防洪堤項(xiàng)目上興建了道路或居民樓，嚴(yán)重影響了附近居民的生命財(cái)產(chǎn)安全，因此需對(duì)這些破損、邊坡穩(wěn)定性不足的老舊擋墻進(jìn)行加固處理[3]。文章針對(duì)成都武侯區(qū)清水河病害漿砌條石堤防擋墻進(jìn)行了分析，綜合考慮施工限制影響，為打造濱水休閑步道，制訂了針對(duì)性的加固設(shè)計(jì)方案。

1 工程概況

武侯區(qū)位于蓉城錦江之南，因武侯祠而得名，是成都市五個(gè)中心城區(qū)之一。近年來，武侯區(qū)全力建設(shè)“宜居水岸”工程，在確保實(shí)現(xiàn)水系、道路、綠化“三通”的基礎(chǔ)之上，結(jié)合武侯文化、歷史和景觀特點(diǎn)，根據(jù)每條河流的實(shí)際情況，提升濱水區(qū)域城市品質(zhì)，同時(shí)提升河道防洪標(biāo)準(zhǔn)，徹底改善河道水質(zhì)，為市民提供舒適便捷的出行條件，構(gòu)建百水潤城、水清岸綠的宜居武侯水環(huán)境。為此，主要針對(duì)武侯區(qū)段清水河中央花園段河堤破損嚴(yán)重的現(xiàn)狀，進(jìn)行河道整治，改造加固段長約1600m。

1.1 地形地貌

該工程為城市河流堤岸改造工程，地處武侯區(qū)，三環(huán)路西南片區(qū)內(nèi)。地貌單元屬于成都平原岷江水系沖洪積一級(jí)階地，地貌類型單一。區(qū)內(nèi)未發(fā)現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育。地面高程一般505～509m，各擬建建筑場(chǎng)地范圍內(nèi)地形起伏較小。

1.2 地層巖性

根據(jù)工程地質(zhì)測(cè)繪和勘探結(jié)果，擬建各河道沿岸地基土主要為第四系全新統(tǒng)人工填土層及第四系全新統(tǒng)近現(xiàn)代河流堆積組成，具體分述如下。

（1）第四系全新統(tǒng)人工填土層（Q4ml）：廣泛分布于場(chǎng)地區(qū)內(nèi)及改建溝渠沿線附近，主要巖性如下所述。

雜填土（地層編號(hào)①-1）：色雜，松散～稍密，稍濕；成分以碎（卵）石土、粉土、砂土及建筑垃圾為主，含部分生活垃圾，回填時(shí)間約2～3年，鉆探顯示厚度為0.5～ 4.6m。

素填土（地層編號(hào)①-2）：灰褐色、黑色、黃褐色，松散～稍密，稍濕～濕；成分以卵石土及粉、砂土為主，回填時(shí)間大于3年；該層主要分布于河道沿岸地段，系既有河道修建時(shí)回填而成，密實(shí)度較好，鉆探顯示厚度為0.6～3.1m。

（2）第四系全新統(tǒng)沖積層（Q4al）：上部為粉土、粉砂及中砂細(xì)粒土，下部為卵石土，“二元結(jié)構(gòu)”明顯。該工程各條擬建河道沿線的主要地層如下所述。

粉土（地層編號(hào)②）：灰褐色、黃褐色、紅褐色等，稍濕～濕，稍密；成分主要為粉粒及少量黏粒，具輕微搖振反應(yīng)，無光澤反應(yīng)，干強(qiáng)度中，韌性低；該層在各河道沿岸部分地段分布，一般層厚為0.4～4.9m。

粉砂（地層編號(hào)③）：黑色、灰褐色，松散，很濕～飽和；以長石、石英、云母等礦物顆粒為主，上部泥質(zhì)含量較重，中下部較純凈，底部見少量卵礫石，土體搖振反應(yīng)中等，干強(qiáng)度低；該層多呈似層狀分布于卵石層頂部，沿各河道局部地段分布，一般層厚為0.3～6.8m。

卵石（地層編號(hào)④）：淺灰、灰白、黃褐色等，稍濕；母巖成分以花崗巖、閃長巖為主，砂巖次之，中風(fēng)化～微風(fēng)化，粒徑大多為2～20cm，粒間由粉土、中細(xì)砂及圓礫充填；按其骨架顆粒含量、排列、可鉆性和超重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)N120錘擊數(shù)可分為下述4個(gè)亞層。

第一，松散卵石（地層編號(hào)④-1）：卵石粒徑一般為2～12cm，卵石含量占總重的50%～55%，顆粒間部分接觸，粒間由砂、土及圓礫充填。該層在場(chǎng)區(qū)呈層狀或似層狀分布，一般層厚0.5～4.0m。

第二，稍密卵石（地層編號(hào)④-2）：卵石粒徑一般為2～15cm，卵石含量約占總重的55%～60%，顆粒間部分接觸，粒間由砂、土及圓礫充填，鉆機(jī)鉆進(jìn)時(shí)鉆桿稍有跳動(dòng)，孔壁易坍塌。該層在場(chǎng)區(qū)呈層狀或似層狀分布，一般層厚0.5～ 4.1m。

第三，中密卵石（地層編號(hào)④-3）：卵石粒徑一般為4～18cm，卵石含量約占總重的60%～70%，交錯(cuò)排列，顆粒間大部分接觸，鉆機(jī)鉆進(jìn)時(shí)鉆桿跳動(dòng)，孔壁較穩(wěn)定。該層在場(chǎng)區(qū)呈似層狀分布，一般層厚0.8～4.1m。

第四，密實(shí)卵石（地層編號(hào)④-4）：N120動(dòng)力觸探試驗(yàn)指標(biāo)值＞10擊/10cm，卵粒粒徑一般為8～20cm，含少量漂石，漂石粒徑為20～50cm，卵石含量大于總重的70%，呈交錯(cuò)排列，緊密接觸，鉆進(jìn)較困難，孔壁穩(wěn)定。該層呈層狀分布，厚度大于此次勘察范圍。

1.3 場(chǎng)地穩(wěn)定性和適應(yīng)性評(píng)價(jià)

該場(chǎng)地位于成都坳陷中部，地質(zhì)構(gòu)造簡單，地層較平緩，場(chǎng)地及其附近無活動(dòng)性斷裂通過，屬構(gòu)造相對(duì)穩(wěn)定地塊，場(chǎng)地穩(wěn)定。河道沿線及附近未發(fā)現(xiàn)不利于工程建設(shè)的滑坡、崩塌、泥石流、地面沉降、地裂縫等不良地質(zhì)作用。除河道沿線上部分布的人工填土外，無其他特殊性土分布，場(chǎng)地工程建設(shè)適宜性為適宜。

2 現(xiàn)狀擋墻病害特征及整治的必要性

2.1 現(xiàn)狀擋墻病害特征

清水河加固河段位于武侯區(qū)清水河五大花園，樁號(hào)右岸1+940～右岸3+540段。河道現(xiàn)狀走勢(shì)與規(guī)劃清水河基本一致，防洪標(biāo)準(zhǔn)為200年一遇?，F(xiàn)狀河堤主要為直立式條石河堤；清水河現(xiàn)狀水質(zhì)較好，河道存在一定淤積，河堤高度約為5～6m。部分河段河堤破損嚴(yán)重或缺失，洪水發(fā)生時(shí)河堤易發(fā)生崩岸和垮塌危險(xiǎn)，直接危及堤防工程及沿岸居民的生命財(cái)產(chǎn)安全。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況（見圖1～圖4），結(jié)合相關(guān)資料，其主要問題如下：（1）河道凸岸段近墻側(cè)淤積嚴(yán)重，凹岸段臨水側(cè)沖刷嚴(yán)重；（2）表觀上，條石勾縫缺失，破損嚴(yán)重，堤身質(zhì)量較差，多處明顯垮塌后經(jīng)過局部修復(fù)；（3）河堤墻身薄弱，基礎(chǔ)埋深淺，同時(shí)修建年代久遠(yuǎn)，不滿足穩(wěn)定要求，安全隱患較大；（4）河堤距離現(xiàn)狀房屋建筑較近，僅3～8m，開挖河堤將影響房屋安全，岸上不具備開挖及施工通行條件。同時(shí)，岸上道路被3個(gè)小區(qū)分隔，未形成岸上通道。

圖2 現(xiàn)狀道路房屋臨河而建

圖3 現(xiàn)狀擋墻變形

圖4 現(xiàn)狀擋墻勾縫脫落

2.2 整治的必要性

（1）是保證居民生命財(cái)產(chǎn)安全的需要。此次整治河堤清水河沿線分布企業(yè)、居民住房、道路等。該工程實(shí)施后將降低清水河洪水對(duì)岸邊企業(yè)、土地和居民生命財(cái)產(chǎn)的威脅，抵御自然災(zāi)害及次生災(zāi)害，為地區(qū)拓寬發(fā)展創(chuàng)造良好條件。

（2）有利于保障清水河河道行洪安全。由于該河段沒有對(duì)原堤防進(jìn)行有效維護(hù)，導(dǎo)致堤防基礎(chǔ)遭沖刷破壞后出現(xiàn)垮堤、變形等現(xiàn)象，洪水斜向沖刷堤腳，同時(shí)因?yàn)楹拥棠昃檬?，所以河?shì)穩(wěn)定性差。工程實(shí)施后可以有效避免水流對(duì)該段河段岸坡的進(jìn)一步?jīng)_刷，提高了堤防自身結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

（3）能改善河道的水景觀，促進(jìn)城市發(fā)展。濱水區(qū)具有得天獨(dú)厚的景觀優(yōu)勢(shì)，是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的有利資源，國外濱水區(qū)開發(fā)的成功經(jīng)驗(yàn)也預(yù)示著武侯區(qū)濱水區(qū)開發(fā)的巨大潛能。項(xiàng)目實(shí)施后，將有效改善清水河濱水景觀，發(fā)揮水資源的綜合效益，保障流域區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)環(huán)境的可持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展。

3 處理措施

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，分別對(duì)挖除新建、支護(hù)樁、擋墻加厚等方案進(jìn)行比選，綜合工程范圍內(nèi)的地形、地質(zhì)條件、河道水流形態(tài)、施工限制條件、相應(yīng)投資等因素，確定堤型如下。

破除原河堤帽石，對(duì)原河堤擋墻上部2.0～3.0m高度范圍采用C25鋼筋混凝土板加固，厚0.45m；在原河堤擋墻下部3m高度范圍內(nèi)，新建約1.5m寬C25砼馬道并采用C25鋼筋混凝土板懸挑出馬道邊線1.2m，懸挑板根部厚0.4m，懸臂端部厚0.2m；基礎(chǔ)新建80cm厚鋼筋砼防沖基礎(chǔ)，埋置深度2.6m，新建堤防基礎(chǔ)持力層為稍密卵石層以上，卵石層承載力不小于350kPa。擋墻設(shè)置排水孔，排水管位置與原狀河堤泄水孔位置保持一致。整治后仍然為直立式高河堤，斷面形式如圖5所示。

圖5 加固方案典型斷面（單位：cm）

該河堤形式不需要拆除既有河堤，可保證別墅區(qū)現(xiàn)有人行道、車道寬度及現(xiàn)狀電桿，同時(shí)新建的親水馬道可供市民休閑娛樂。相對(duì)于挖除新建、支護(hù)樁等方案，該河堤形式的造價(jià)較低。

該河段由于現(xiàn)狀岸線不動(dòng)，河道內(nèi)增設(shè)了馬道，減少了約1%的行洪斷面，滿足穩(wěn)定河寬要求，對(duì)水位及對(duì)岸基本無影響。綜合全線河堤方案，該項(xiàng)目實(shí)施后，更有利于全河道過流，對(duì)對(duì)岸河堤無不利影響。擋墻穩(wěn)定及沖刷深度按照《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50286—2013）及《水工擋土墻計(jì)規(guī)范》（SL 379—2007）進(jìn)行計(jì)算，安全穩(wěn)定符合規(guī)范要求。

施工工期上，該工程全年導(dǎo)流臨時(shí)工程量較大，宜安排在枯水期進(jìn)行施工。施工導(dǎo)流主要采用順河流方向靠近堤防處順堤修建縱向圍堰，同時(shí)輔以基坑排水，水流沿主河槽泄流。導(dǎo)流時(shí)段選定為12月—次年4月，新建堤防需與現(xiàn)有堤防擋墻平順相接。河堤開挖注意保護(hù)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，不能擾動(dòng)基礎(chǔ)持力層，確保原有結(jié)構(gòu)安全、穩(wěn)定。

4 結(jié)束語

漿砌石擋土墻在以往城區(qū)堤防工程中，是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用而有效的建筑結(jié)構(gòu)物。隨著應(yīng)用年限增加，受制于施工質(zhì)量、過載使用、年久失修等原因，導(dǎo)致出現(xiàn)許多險(xiǎn)情。文章結(jié)合成都武侯區(qū)清水河漿砌條石堤防工程實(shí)例，綜合考慮施工限制和濱水休閑娛樂，提出了一種漿砌石擋墻的加固方式。通過該綜合整治方式可以消除洪水對(duì)保護(hù)區(qū)的危害，保護(hù)居民生命財(cái)產(chǎn)安全，促進(jìn)當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和環(huán)境改善。