城市河道整治工程結構設計

林 瀟，陸雍容，徐 嵐

（上海勘測設計研究院，上海 200434）

城市河道的治理長期以來多以滿足行洪、排澇、保證兩岸人民的安全為主要目的，之后隨著河道受工業生活污染的加劇，河道治理的目的又轉變為消除河道黑臭、治理污染，還河水清澈。隨著我國社會經濟的發展和人民生活水平的進一步提高，對于河道治理提出新的要求，不能只考慮行洪、排澇等安全問題，更要注重人與自然的親近和諧。

流經上海寶山區的狄涇河和沙浦河緊鄰商業廣場，為美化周邊環境，提升商業廣場品質，對該兩段河段進行了沿線建筑景觀方案改造設計。為滿足建筑景觀設計方案的要求，對上述兩條河的岸坡護岸進行相應的結構改造設計。

1 設計基本條件

商業廣場內沿荻涇河及沙浦河布置有大小不一、錯落有致的點式商業及民用建筑，建筑物及岸坡之間布設景觀帶及交通道路。親水平臺及生物景觀主要布設在堤坡上，為節省空間，親水平臺為外挑式，沿線間斷布設，生物景觀則結合護坡采用草皮及灌木。

荻涇河及沙浦河道整治工程等別均為Ⅲ等，建筑物級別為3級。地震基本烈度為Ⅶ度，地震動峰值加速度0.1g。荻涇河規劃河底寬度為23 m，上口寬38 m，設計坡比為1∶2.5；設計高水位為3.9 m，常水位為2.5～2.6 m，設計低水位為2.0 m；規劃河底高程為-1.0 m。荻涇河道有通航要求，為內河Ⅶ級航道，通行50 t級內河船只，通航最高水位3.50 m，通航最低水位2.30 m。沙浦河規劃河底寬度為6 m，上口寬24 m，設計坡比為1∶2.5；設計高水位為3.9 m，常水位為2.5～2.6 m，設計低水位為2.0 m；規劃河底高程為0.0 m。

座落在岸坡頂部及鄰近的商、民用建筑物荷載由自身基礎承擔，在荷載分析中不必考慮。因此，結構設計中要考慮的荷載主要有交通車輛、人群荷載、景觀平臺及其基礎結構自重。

2 方案設計

一期商業廣場內部高程約為5.50 m，荻涇河道護岸坡頂現狀高程為4.50 m。根據建筑景觀設計，河岸坡頂需加高至5.35～5.45 m高程。該段堤岸土體多為粉質粘土及淤泥質粘土，經復核，如堤頂采用直接填土加高，河道邊坡不滿足整體穩定要求。為減小荷載，同時加高岸坡，該工程采用換填擠塑聚苯乙烯板方案。擠塑板換填區位于岸邊地面以下，寬約7.3 m，厚0.8 m，3.90～4.70 m高程之間，擠塑板上覆厚約35 cm粘土，再鋪混凝土路面地坪，為分散地表面的車輛荷載及人群荷載對擠塑板局部擠壓破壞。為減輕地下水對擠塑板的浸泡，在擠塑板底部設置厚10 cm的粗砂墊層，采用φ100 mmPVC排水管將墊層中積水引入河道中。

外挑式親水平臺高程為4.25 m，采用灌注樁基承擔其平臺荷載。典型布置方式主要為2種：1）毗鄰廣場為換有擠塑板的交通道路，臨河依次為獨立基礎的觀景平臺（平臺下為堤岸坡面）、設有獨立基礎的鋼筋混凝土導梁及低于常水位的堤坡；2）毗鄰廣場為換有擠塑板的交通道路，臨河依次為采用生態綠化的坡面、人行步道、生態防護的堤坡、設有獨立基礎的鋼筋混凝土導梁及低于常水位的堤坡。

商業廣場二期內部地面高程約為6.50 m，沙浦河及狄涇河岸坡頂現狀高程為4.3～4.50 m，需加高至6.40 m高程，采用增加L型擋墻，墻后填土的直立加高結構方案。為滿足河道邊坡整體穩定，需對河岸的粉質粘土及淤泥質粘土采用加固、減載等措施進行處理。經技術經濟比較確定采用水泥攪拌樁加固堤身及堤基方案。在河道邊坡常水位至廣場建筑物外邊緣之間寬約12 m范圍內均勻分布水泥攪拌樁，單樁直徑0.6 m，樁心間距1.2 m，置換率約為20%。樁底穿過淤泥質粘土層1 m。

親水休閑平臺高程為4.80～5.40 m，平臺板厚40 cm，采用灌注樁作為基礎。沿狄涇河典型布置方式主要為3種：1）毗鄰廣場為原地面高程以下采用水泥攪拌樁加固基礎的交通道路，臨河依次為直立混凝土矮墻、生態綠化的坡面、獨立基礎的觀景平臺（平臺下為堤岸坡面）、設有獨立基礎的鋼筋混凝土導梁及低于常水位的堤坡；2）毗鄰廣場為原地面高程以下采用水泥攪拌樁加固基礎的交通道路，臨河依次為L型墻、生態綠化的坡面、獨立基礎的觀景平臺（平臺下為堤岸坡面）、設有獨立基礎的鋼筋混凝土導梁及低于常水位的堤坡；3）毗鄰廣場為原地面高程以下采用水泥攪拌樁加固基礎的交通道路，臨河依次為與獨立基礎的觀景平臺剛性連接的混凝土擋墻、觀景平臺（平臺下為堤岸坡面）、設有獨立基礎的鋼筋混凝土導梁及低于常水位的堤坡。

沿沙浦河典型布置方式主要為2種：1）毗鄰廣場為交通道路，臨河依次為獨立基礎的觀景平臺（平臺下為綠化帶）、生態綠化的坡面、漿砌石導墻及低于常水位的堤坡；2）毗鄰廣場為原地面高程以下采用水泥攪拌樁加固基礎的交通道路，臨河依次為L型墻、生態綠化的坡面、漿砌石導墻及低于常水位的堤坡。

3 護岸結構穩定安全復核

3.1 邊坡穩定復核分析

岸坡整體穩定計算采用傳統的瑞典條分法，按圓弧滑動計算。計算工況選擇基本組合和特殊（地震）組合，基本組合選擇設計低水位2.0 m情況為控制工況，地震工況組合時水位取2.3 m。

設計荷載主要為堤頂道路荷載，根據所在位置不同堤頂道路分為一般道路和消防通道，一般道路荷載取5 kN/m2，消防通道荷載按12 kN/m2計取，花壇荷載按2 kN/m2計取，親水平臺荷載按3.5 kN/m2計取。

所計算的滑動面通過水泥攪拌樁及灌注樁樁身且在滑動面上下的長度均大于5倍樁徑，穩定分析計算時考慮樁的抗滑作用，抗滑力提高10%。

邊坡整體穩定復核表明，一期護岸經采用輕質材料擠塑板換填減載，二期護岸經堤身堤基攪拌樁加固后，抗滑穩定全部滿足規范要求。基本組合工況時安全系數在1.30～1.65之間，特殊組合工況時安全系數在1.13～1.44之間。

3.2 擋墻結構穩定復核

該工程一期護岸斷面中鋼筋混凝土擋墻墻后回填大部分為輕質材料擠塑板，密度僅為一般土的1/40，擠塑板為塊狀結構，具有自穩性能，對墻體產生的水平推力極小，同時擠塑板上覆土及路面結構厚度較小，產生水平推力有限，因此擋墻按照構造設計，抗滑穩定、抗傾穩定及基地應力均可滿足使用要求。

二期護岸斷面鋼筋混凝土擋墻后填筑一般土料，其抗滑、抗傾穩定及基底應力計算結果見表1，均滿足規范要求。其余景觀平臺兼作擋土墻，采用樁基，滿足相應結構要求。

表1 二期護岸斷面擋墻結構計算成果表

4 結 語

1）該工程護岸結構設計時充分考慮到與景觀、環境條件相適應，給商業廣場提供了極佳的臨水場地，使商業、休閑、娛樂得到有機融合。

2）該工程地質條件相對較差，同時為與場內高程相協調，對堤岸進行水泥攪拌樁加固、擠塑板換填等措施。最終取得了較好的效果，既保證結構安全，又能使河道景觀與商業廣場建筑景觀相協調。

3）該工程河道的流速較小，常水位以下采用人工修整后的土坡，利于河道自然生物的生長。上部采用植草，栽植灌木美化環境，讓人不僅能親水，更能置身于大自然的綠色中。流動的水體、堅固的堤岸、飄香的花木、悠閑的人們有機結合，構成了一幅美妙、和諧的畫卷。