軟弱土地區(qū)城市道路河道生態(tài)護(hù)岸設(shè)計(jì)

衛(wèi)軍剛，張盧明

（核工業(yè)西南勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都 610061）

0 引言

因北部新城濱河路建設(shè)需要，南充市順慶區(qū)荊溪鎮(zhèn)荊溪河河道兼具防洪和休閑旅游景觀的重要功能。濱河路屬城市主干道，設(shè)計(jì)全長(zhǎng)約4 km，設(shè)計(jì)寬24 m，雙向共6 車道，設(shè)計(jì)時(shí)速60 km/h。

水泥土攪拌樁是用于加固軟弱土地基的一種方法，已應(yīng)用于房屋建筑、水利、交通等行業(yè)的地基加固處理中[1-9]，有效地解決了軟弱地基承載力、強(qiáng)度和變形問(wèn)題。

現(xiàn)研究的高填方護(hù)岸位于嘉陵江支流岸坡地帶，地質(zhì)條件復(fù)雜，大范圍分布有較厚的軟弱土層，最大厚度約9 m，上覆填土最大厚度約13 m，覆蓋層土體物理力學(xué)性質(zhì)較差，護(hù)岸頂部即為濱河路，采取常規(guī)垂直護(hù)岸形式難以滿足邊坡穩(wěn)定性和生態(tài)景觀要求。

在上覆軟弱土層較厚，市政道路荷載較大的條件下，同時(shí)要兼顧防洪功能，采取合適的護(hù)岸結(jié)構(gòu)形式和軟弱地基處理方式對(duì)設(shè)計(jì)人員提出了較高的要求。

1 研究區(qū)工程地質(zhì)條件

1.1 工程地質(zhì)條件

工程區(qū)上覆土層為第四系人工新近填土層、第四系河流沖洪積層（Q4al+pl）以及侏羅系中統(tǒng)沙溪廟組（J2s）近水平砂泥巖互層。

其中人工填土層主要為附近恒大開挖基坑堆積而成，呈松散狀態(tài)。

沖洪積層主要包括可塑狀粉質(zhì)黏土、軟塑狀粉質(zhì)黏土、粉土、細(xì)砂、卵石，各層厚度及分布不均勻。其中軟塑狀粉質(zhì)黏土在場(chǎng)地內(nèi)大范圍分布，厚度2～9 m不等。

土體物理力學(xué)性質(zhì)詳見表1 所列。

表1 土體物理力學(xué)參數(shù)表

1.2 水文地質(zhì)條件

濱河路所在的荊溪河是嘉陵江右岸一條支流，勘察期間測(cè)得荊溪河水位為267.91 m，河水深為1.0～5.5 m，常年平均流量6.3 m3/s 左右。擬建護(hù)岸工程起點(diǎn)位置荊溪河20 a 一遇洪水位為273.50 m，流速為1.75 m/s。50 a 一遇洪水位為279.10 m。荊溪河河道地形呈寬緩U 型，河床最大寬度達(dá)40 m。

地下水主要為砂、卵石層中的孔隙潛水和低洼地段土體中的上層滯水。其中孔隙潛水主要分布在里程K1+660～K2+500 段，該段位于荊溪河與嘉陵江交匯處的河漫灘，地下水賦存于砂卵石及飽和粉土中，埋深一般在0.4～1.5 m；上層滯水主要集中在里程K0+000～K0+400 以及里程K0+700～K1+550 段的荊溪河沿岸河漫灘，地下水主要賦存于粉質(zhì)黏土中，埋深一般在0.5～2.0 m。由于受大氣降雨、地形地貌條件以及透水性較強(qiáng)的卵石土存在等因素影響，補(bǔ)給較充分，水量變化較大，對(duì)該地段施工影響較大。據(jù)測(cè)整個(gè)護(hù)岸工程穩(wěn)定地下水位高程268.21～271.53 m，主要接受大氣降水、水塘（池）的補(bǔ)給，臨河段接受河水的補(bǔ)給。

2 河道生態(tài)護(hù)岸設(shè)計(jì)方案

該工程護(hù)岸線基本與擬建濱河路相平行，也未侵占行洪斷面和河道，總體滿足城市總體規(guī)劃和河道行洪要求。

根據(jù)該工程的重要性和使用年限，環(huán)濱河路護(hù)岸為永久性建（構(gòu)）筑物，等級(jí)為4 級(jí)。

2.1 護(hù)岸方案比選

適合于該工程的護(hù)岸方式有斜坡式護(hù)岸和直立式樁板墻或者擋土墻護(hù)岸兩種形式。斜坡式護(hù)岸中石渣和砂卵石可就地取材，而直立式護(hù)岸不僅造價(jià)高，而且未能滿足城市綠色生態(tài)建設(shè)和市民休閑娛樂(lè)的需要。根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，并結(jié)合深水區(qū)施工的難易程度和深水圍堰拆除對(duì)清淤疏浚的影響，考慮生態(tài)需求，該工程護(hù)岸形式為斜坡式生態(tài)護(hù)岸。

2.2 斜坡式生態(tài)護(hù)岸總體設(shè)計(jì)

砂卵石、砂質(zhì)泥巖石渣分區(qū)填筑的混合斜坡式護(hù)岸，護(hù)岸邊坡：目前常水位（高程268.6 m）以上至護(hù)岸頂（高程274.5 m）之間坡率1∶2.0，常水位位置設(shè)置鋼筋混凝土腳墻護(hù)腳，常水位（268.6 m）以下為1∶3.0，其余段274.5 m 高程以上坡率與路基人行道邊線相結(jié)合（詳見圖1）。

圖1 非地基處理段護(hù)岸設(shè)計(jì)橫斷面圖

護(hù)坡方式：268.6 m 常水位高程以上至274.5 m高程和274.5 m 高程以上至路基人行道頂為生態(tài)混凝土（預(yù)制綠化混凝土）加網(wǎng)格梁護(hù)坡，生態(tài)混凝土厚15 cm，網(wǎng)格梁斷面尺寸為25 cm×30 cm，均為C20 混凝土結(jié)構(gòu)；常水位（268.6 m 高程）以下：常水位位置設(shè)置1 m 高的鋼筋混凝土腳墻壓腳，268.6 m高程以下利用鍍鋅生態(tài)網(wǎng)格鋼絲籠裝塊石拋填護(hù)坡。護(hù)岸起始段至418.01 m 之間護(hù)岸背水面邊坡坡率為1∶2.0，可利用城建棄渣回填至護(hù)岸頂或護(hù)岸頂以下3.0 m，采用植草護(hù)坡。

該堤防工程級(jí)別為4 級(jí)，根據(jù)規(guī)范規(guī)定[10]，結(jié)合堤防工程管理、人行方便及防汛搶險(xiǎn)的要求[11]，確定護(hù)岸頂寬度為4.0 m。

護(hù)岸頂采用C20 混凝土現(xiàn)澆，厚度15 cm，與護(hù)坡頂水平梁分開澆筑。設(shè)置縱、橫向變形縫，縱向距頂外緣80 cm，橫向間距5.907 m、變形縫寬度2.0 cm，聚乙烯閉孔泡沫板嵌縫。

護(hù)岸頂臨水側(cè)設(shè)1.1 m 高欄桿，欄桿底梁高度30 cm，寬度30 cm，設(shè)置變形縫，間距和縫寬度與面板一致。

堤身采用砂卵石和砂質(zhì)泥巖石渣填筑，為滿足滲透穩(wěn)定，堤內(nèi)要求回填至基本回填線，常水位以上采用生態(tài)混凝土防沖。

為防止?jié)B透水流對(duì)工程的危害，在常水位以上的生態(tài)混凝土下部鋪設(shè)300 g/m2的營(yíng)養(yǎng)土工布，供植物生長(zhǎng)和排堤后滲水的反濾層。

為方便管理、堤防維修和方便民眾，每隔300 m左右人行梯踏步，岸垂直護(hù)岸頂線設(shè)置，寬度5.0 m，梯踏步尺寸為：0.15 m×0.3 m，采用C20 混凝土現(xiàn)澆。

3 河道軟基地基處理設(shè)計(jì)

對(duì)軟弱土厚度大于3 m 的地段采用換填或者拋石擠淤不經(jīng)濟(jì)且施工安全隱患較大。根據(jù)場(chǎng)地地質(zhì)及環(huán)境條件，河道護(hù)岸過(guò)程軟土地基加固適合采用三軸水泥土攪拌樁技術(shù)。

該工程擬定水泥摻入量為18%，水泥土抗剪強(qiáng)度采用抗壓強(qiáng)度的25%，為250 kPa，內(nèi)摩擦角取25°。水泥攪拌樁間距為1.5 m，直徑500 mm，梅花型布置，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)8.5～11.5 m，樁端達(dá)到中風(fēng)化基巖頂面。水泥攪拌樁在道路底部及護(hù)岸范圍內(nèi)布置（詳見圖2 所示）。經(jīng)對(duì)加固區(qū)復(fù)合土體取樣試驗(yàn)，軟塑粉質(zhì)黏土固結(jié)快剪強(qiáng)度指標(biāo)黏聚力為35 kPa，內(nèi)摩擦角為13°。

圖2 水泥攪拌樁處理段護(hù)岸設(shè)計(jì)橫斷面圖

經(jīng)計(jì)算，河道整體穩(wěn)定性能滿足規(guī)范要求，其中穩(wěn)定滲流期穩(wěn)定性系數(shù)為1.35，水位劇降期穩(wěn)定性系數(shù)為1.28，滿足規(guī)范穩(wěn)定安全系數(shù)1.15 的要求，也遠(yuǎn)大于加固前1.06 的穩(wěn)定性系數(shù)。

4 變形監(jiān)測(cè)效果

護(hù)岸結(jié)構(gòu)每間隔50 m 在護(hù)岸坡頂4 m 寬平臺(tái)處以及公路外側(cè)人行道處分別設(shè)置沉降觀測(cè)點(diǎn)，在壓腳鋼筋混凝土腳墻頂設(shè)置水平位移和沉降觀測(cè)點(diǎn)。監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，護(hù)岸最大沉降值為8.5 mm，最大水平位移為3.5 mm，滿足規(guī)范要求。

5 結(jié) 論

本文通過(guò)對(duì)濱河路護(hù)岸生態(tài)及軟弱地基處理的分析，采用了斜坡式生態(tài)混凝土結(jié)合客土綠化生態(tài)護(hù)岸，并對(duì)軟弱土地基采用水泥攪拌樁處理。通過(guò)分析和工程監(jiān)測(cè)，效果非常好，值得進(jìn)一步推廣應(yīng)用。