某河道護岸工程設(shè)計方案分析

徐廣忠

(遼寧省丹東市水務(wù)服務(wù)中心，遼寧 丹東 118000)

為了提升河道生態(tài)環(huán)境效益，保障河道行洪安全和岸坡穩(wěn)定性，有較多的城鎮(zhèn)實施了河道綜合治理工程，改善了河道淤積現(xiàn)狀和岸坡的安全，取得了良好的效益[1-5]。

本工程治理河道至今從未加固改造，河床均有一定的淤積，局部河岸有坍塌的情況。兩岸灘地較寬闊，為大片農(nóng)田和村莊。河道治理總長3.366 km，保護人口2.36萬人，保護農(nóng)田1.36萬畝?，F(xiàn)狀河道淤積嚴重，水質(zhì)變壞，急需因地制宜，因害設(shè)防，采取工程措施加以治理。

1 護岸斷面設(shè)計

護岸工程根據(jù)河道兩岸現(xiàn)狀實際情況，分別采用以下兩種護岸型式：生態(tài)空心六角塊護坡及現(xiàn)狀護岸加固(見圖1)。

圖1 生態(tài)空心六角塊典型斷面圖

1.1 生態(tài)空心六角塊護坡設(shè)計

生態(tài)空心六角塊護坡：對天然岸坎河段采用生態(tài)空心六角塊護坡，以增強河岸穩(wěn)定性的同時，增加生態(tài)觀賞性。

1.2 護岸加固工程設(shè)計

設(shè)計樁號ZK0+074～ZK0+140段，現(xiàn)狀兩岸為居民房屋，兩岸已經(jīng)形成部分護岸，本次河底清淤后，會對兩岸已成護岸基礎(chǔ)產(chǎn)生影響，為了保證現(xiàn)狀已成護岸的安全，且避免大開大挖對居民房屋基礎(chǔ)的影響。本段工程樁號ZK0+074～ZK0+140段兩岸均沿現(xiàn)狀已成擋墻外側(cè)布置松木樁，設(shè)計松木樁長5.0 m，河底以上高度1.0 m，河底以下高度4.0 m，樁徑0.15 m，緊密布置；考慮到左岸岸坎較低，設(shè)計在左岸坎頂布置防浪墻，采用漿砌石修筑，墻高1.0 m，墻厚0.4 m。兩岸共設(shè)計松木樁加固段長0.132 km。

1.3 新建漿砌石護岸工程設(shè)計

除此之外，斗門電排站導(dǎo)渠段各支流口為了方便和堤防護坡銜接，亦設(shè)計為漿砌石擋墻，其尺寸同上述ZK1+040～ZK1+091左岸段。

各支流匯入口同ZK1+040～ZK1+091左岸段共計設(shè)計漿砌石擋墻長0.321 km。

2 地基處理

2.1 K0+000～K1+870、ZK0+000～ZK0+500段

根據(jù)地質(zhì)勘察，本工程擋墻基礎(chǔ)在K0+000～K1+870、ZK0+000～ZK0+500段基底均為粉質(zhì)黏土層，該土層處于地下水位以下，屬于過飽和狀態(tài)。為了滿足擋墻施工及承載力要求，需對該工程段基礎(chǔ)進行處理。常用的基礎(chǔ)處理方法包括強夯法、換填法、水泥土攪拌法、石灰樁法、松木樁法等。本次設(shè)計考慮到本工程屬于小型工程，比較適合的方法主要有換填法及松木樁法，故僅選擇此兩個方案進行比選，具體如下：

表1 地基處理方案對比表

根據(jù)上述比較，二者地基處理的單平米造價相差不大，其中松木樁法稍微便宜一些。

其中，K0+000～K1+870及ZK0+200～ZK0+500段考慮到本工程區(qū)存在大量的軟弱地基，機械作業(yè)面少，采用松木樁法施工難度較大，在施工過程中，可能會出現(xiàn)各種不確定因素，為節(jié)省工期，方便施工，建議采用塊石換填法進行地基處理。在進行塊石換填時，要求塊石粒徑不小于0.3 m，并搭配小粒徑石子進行填縫；石料不能采用風(fēng)化巖，采用塊石換填后的基礎(chǔ)應(yīng)達到中等密實程度，且承載力不應(yīng)小于180 kpa。

ZK0+000～ZK0+200段處于西鄧節(jié)制閘前端，受水閘的影響，該區(qū)段淤積層較厚，加之兩岸均存在群眾房屋，工程施工的開挖難度大，故設(shè)計考慮后期方便施工，避免與群眾產(chǎn)生矛盾，建議該區(qū)段采用松木樁法進行地基處理。設(shè)計松木樁長3.5 m，樁徑0.15 m，梅花型布置，每個斷面共布置松木樁3排，設(shè)計排距0.55 m、樁間距0.6 m，要求處理后的地基承載力不應(yīng)小于180 kpa；松木樁施工完成后，應(yīng)在其上部拋填0.3～0.5 m厚塊石，以滿足施工支模、作業(yè)等要求。

2.2 ZK0+500～ZK1+450段

設(shè)計ZK0+500～ZK1+450段擋墻基礎(chǔ)處于中砂或砂礫層上，其地基承載力能夠滿足要求，且由于中砂及砂礫層粘性很小，即便處于地下水位以下，仍舊能夠保持足夠的穩(wěn)定性，滿足機械施工要求，故本次設(shè)計該段不進行地基處理，擋墻直接坐落在天然的中砂或砂礫層上。

3 護岸工程設(shè)計計算

3.1 基礎(chǔ)沖刷深度計算

1)計算公式

水流平行于岸坡產(chǎn)生的沖刷可按下式計算：

(1)

(2)

式中：hs沖刷深度；H0沖刷水深；Ucp垂線平均流速；Uc泥沙啟動流速；U行近流速；n系數(shù)，一般取n=1/4～1/6；η流速不均勻系數(shù)。

2)計算斷面

本次設(shè)計河段，河勢總體走向比較順直，在個別區(qū)段存在微彎地形。此彎道段一般為河道沖刷叫嚴重區(qū)段，故設(shè)計選擇彎道段河道斷面作為計算的典型斷面。分別為：K1+250右岸、K1+650左岸。

3)計算結(jié)果

表2 堤岸沖刷深度計算表

表3 荷載組合

表4 擋土墻穩(wěn)定計算成果表

根據(jù)上表典型斷面計算成果，水流最大沖刷坑深度為0.36 m，參照相關(guān)工程經(jīng)驗，混凝土齒腳基礎(chǔ)埋深取0.4 m。

3.2 擋墻穩(wěn)定及應(yīng)力計算

1)擋土墻的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)按下式計算:

(3)

式中：∑W、∑P作用在墻體上全部垂直、水平力總和；f摩擦系數(shù)。

2)擋土墻的抗傾穩(wěn)定安全系數(shù)按下式計算：

(4)

式中：K0抗傾穩(wěn)定安全系數(shù)；∑MV、∑MH作用在墻體上全部垂直、水平力總和。

3)擋土墻的基底壓應(yīng)力按下式計算：

(5)

式中：σmax、min基底最大和最小壓應(yīng)力；∑G垂直荷載；A底板面積；∑M荷載對底板形心軸的力矩；∑W底板的截面系數(shù)。

計算荷載組合見表3。

計算采用理正擋土墻計算軟件進行計算。計算結(jié)果見表4。

根據(jù)計算結(jié)果，抗滑Kc和抗傾Ko的安全系數(shù)均滿足規(guī)范要求。

4 結(jié)語

結(jié)合某河道工程實例，根據(jù)河道沿線實際情況，分別采取不同的護岸斷面方案。為了保證護岸的穩(wěn)定性，根據(jù)方案比選采用塊石換填法對軟土地基進行處理，以保證工程質(zhì)量。根據(jù)復(fù)核計算，所采用的方案安全性滿足相關(guān)規(guī)范要求。