淺析某河涌整治工程導流及開挖方案

王蓮

（廣州市水電建設工程有限公司　廣東　廣州　510610）

淺析某河涌整治工程導流及開挖方案

王蓮

（廣州市水電建設工程有限公司廣東廣州510610）

根據圖紙的研究和施工現場的踏探，設計制定了施工導流及排水方案；對開挖過程中發生的連續滑坡產生原因進行計算分析并提出治理方案。

導流排水；滑坡；分析；治理

1　工程概況

本工程防洪標準采用20年一遇24h暴雨遭遇外江多年平均最高高潮位不成災，主要建筑物級別為4級，次要建筑物級別為5級。

本工程任務為提高河涌防洪標準，改善河涌水環境，河涌整治長度為2500m，其主要工作內容為河涌拓寬清淤、堤岸整治、開鑿人工湖，營造濕地灣等。

2　施工導流排水

經研究圖紙及現場踏探，采用全斷面圍堰擋水、總管分排、開挖集水井集中排水、現場作業區排水導流等方法施工排水，保證干地土料挖運及回填施工。若遇強降雨有險情時，則停止基坑施工，破堰泄洪，泄洪后恢復圍堰排完水再施工。

2.1圍堰的布置

根據設計及工程實際情況，采用挖運土方填筑成擋水圍堰，圍堰底部鋪設土工格柵，圍堰頂高程與原堤面持平，并在圍堰迎水坡鋪防滲斑馬布兩層，砂包防沖護坡。

土圍堰施工完成后，抽排完原河涌內水，即可開始基坑土方開挖，且同步進行基坑支護和基礎處理。

施工作業區基坑內側設置臨時排水溝及若干集水井砂包支圍壩導流排水，集水井中安裝功率7.5kW/臺的泥漿泵，保證涌底泥水排排。

2.2圍堰的施工

（1）結構尺寸：根據現場施工情況，設計圍堰頂寬約為4.0m、底寬根據坡比約9.0m、迎水面坡比約1：2.0、背水面坡比約1：2.0，圍堰底部鋪設土工格柵，圍堰頂高程▽6m比原堤面略高，圍堰頂部及外坡迎水面邊坡先用斑馬布鋪兩層，再用砂包護面；內坡背水面坡腳1m高的位置先用斑馬布防滲鋪兩層，再用袋裝砂包300mm厚護腳。

（2）圍堰的填筑：圍堰材料因地制宜，現場土料開挖后自卸汽車運至圍堰施工位置卸土，D60型推土機推土漸進，土料隨到隨平直至圍堰合龍。

（3）合龍后的處理：填筑堰體側面會有局部坑洞，坑洞被流水沖刷后泥土被帶離，有破壞堰體的危險。故在圍堰合龍后，即采用PC200型反挖掘機對堰體作修補、整平、抹光處理；并在迎水面鋪設防水土工布以防止流水直接沖刷。

（4）護腳處理：在圍堰背水坡坡腳處設一排稍徑80mm間距300mm樁長6m的松木樁加固護腳。

（5）觀測：在堰體設置臨時觀測點，定期作變形觀測并作數據信息反饋。

2.3施工現場作業區導流、排水

非汛期河涌上游生活污水與弱降雨匯入量約為0.01m3/s，由上游圍堰與導流管導至場區臨時排水系統抽排，臨時排水系統采用抽水機抽排；若遇強降雨，則停工，破圍堰泄洪，泄洪后恢復圍堰，排完場區內積水恢復施工。

土方施工采用無水條件作業法，在河涌上下游用圍堰攔斷水源，在枯水期完成水下結構。施工導流采用總管外派，在上游圍堰處設置兩臺30kW的抽水機，每臺抽水機排水量可達到300～ 500m3/h，施工時沿涌布置三條300mm的排水管，排水管從上游圍堰接到下游圍堰入河涌。另布置一條管用作日常導流排水，另一條備用。用抽水機抽完河涌積水施工，同時將上游生活用水用抽水機強排到下游。在圍堰下游布置5臺30kW抽水機抽水，確保作業區內無水條件施工。

施工排水：包括基坑抽水和經常性排水兩個方面的工作。施工時先抽干河涌水，再采用分段開挖排水明溝將施工中不斷產生的地下水滲水導入積水井，再強排到河涌下游。

（1）基坑抽水

土方圍堰填筑完成閉氣后即可進行基坑抽水，擬投入5臺功率35kW/臺的抽水機或泥漿泵工作，抽水排出下游圍堰外。

為了圍堰的安全穩定，水位下降速度控制在1.0m/每晝夜，抽水期間設專人觀察圍堰的穩定情況，發現問題須馬上處理。抽干基坑內積水后緊接著進行經常性排水。

（2）經常性排水

施工期間基坑四周會出現地下水滲出，降雨及建筑物養護用水也會積在基坑內，因此須進行經常性排水。沿基坑線設置排水溝，并每隔一定長度設置集水井，每個井設一臺功率7.5kW/臺的泥漿泵進行排水。

排水溝寬50cm，深30cm，注意派人隨時清理以防堵塞。集水井尺寸為（長×寬×高）2.0m×2.0m×1.0m，集水井與排水溝相連通，井壁堆砌砂包，井底設30cm厚反濾層。

3　土方施工開挖

3.1開挖布置

本工程有施工范圍廣、周邊項目均已開工相互干擾較大、各工作面均可由臨時道路進入交通較為通暢等特點，故此該項目工程因地制宜開挖施工。

3.2開挖程序（如圖1）

3.3發生滑坡現場狀況

圖1

渠道K0+950～K1+050段左岸，開挖到▽3.00高程時岸坡發生滑動；人工湖HⅠ段，開挖到▽3.00高程時左岸發生滑坡，接著右岸又滑坡。

現場原地面原高約為▽5.5m，由于工程施工需要，整個地面普遍采用粘性壤土覆蓋到▽6.5～▽6.8m并作為施工主干道供各單位施工使用，渠道滑坡的起點即在已填筑▽6.8m道路的邊緣上。

4　滑坡治理方案

4.1地質報告對工程所處地段的地質狀況判定

現以K0+950斷面（左岸）發生的圓弧滑動作分析。原地面高程▽5.30m，開挖前已經填至▽6.8m。當河涌濕地觀景區段按設計圖1：2的邊坡開挖到▽3.00m時，自道路邊緣開始出現滑動裂縫，整個岸坡向河涌中心下滑。

從業主提供該地區的地質報告及地質圖來看，河涌內地表以下至▽0.9m高程由淤泥及夾砂淤泥組成，在地質剖面圖上將此兩層并作一層，層厚3m左右，并定性為淤泥——為灰黑色、流塑、飽和狀并漢粉細砂及貝殼殘片，整個開挖都是在這淤泥層中進行。

地質報告提供的地質物理力學特征值為表1。

表1

由此可見，地質為流塑性，高壓縮性（Es＜4MPa）的極其軟弱的粘性土。

4.2滑坡發生原因

4.2.1大開挖破壞了土體平衡關系

原地貌顯示，即使在河涌兩岸回填了1.5m厚的粘性壤土，整個地形和地貌仍能保持平衡狀態這是符合塑性土地基極限承載原理的，粘性軟弱地層的極限承載力PV的公式為：

式中的NC、Nq、Nγ都稱為地基承載力系數，右邊第三項的Nγ，在地層φ很小的情況下，Nγ幾乎等于0；只有當φ≥20°時，Nγ才會變大，于是地基的極限承載力就變成只有右邊的兩項了，即：

Pu=CNC+qNq——普朗德爾公式

在軟土地基上，若要獲得較大的地基承載力，就必須使qNq變大，且q不能等于零。q就是反壓平臺，Nq是承載力系數，它制約地層的φ角，并成正比關系。根據地層下受力狀態的莫爾園圖可直觀地看到當φ很小時，反壓平臺q對地基承載力的提高是起主要作用的（尤其是當C也很小的情況時）。當φ很小，C也很小時，兩圓相隔很近，地載力只要靠q起作用，只要q大，Pu才會大（見圖2）。

當φ=6°，NC=（Nq-1）ctgφ=6.813，Pu=CNC=2.04T/m2。而邊坡內實際的荷重PO=Hγ=3.8×1.6=6.08T/m2，遠大于Pu。

地層結構的平衡關系遭到破壞，于是導致滑坡的發生。

4.2.2地層的C值太小、開挖坡比大

圖2　q在地基承載中起的作用

泰勒假設的條件是在沒有反壓平臺下的邊坡穩定分析。因此，公式的分子部分沒有qNq這一項。泰勒假定φ=0，即土層處于很軟弱的狀態下計算開挖坡的穩定。泰勒在研究了很多邊坡實例中發現NO這個參數與開挖坡的坡比有很大關系，開挖坡比越平緩NO就越大，反之則越小。

當查1：2邊坡這條直線向上與d（坡址圓）這條曲線相交時，可查得穩定度NO=6.8。實際上淤泥層厚度并不大于3m左右，下臥層為粉質粘土，C=1.6T/m2，φ=10°，與實際發生的滑坡類似。當NO=6.8時，相當于地層的φ為6°。NC=6.813，這與地質報告說列的參數吻合，即：

4.3治理方案

若不采取措施，在近5km的岸坡開挖中，將會頻繁出現滑坡坍塌現象。如果采用鋼板樁支護以及水泥攪拌樁支護等方案，可以解決問題但耗資過大。因此，需要尋求一種新的結構形式，既能當建筑物使用又能起支護作用；既能解決開挖問題，又能體現設計意圖不破壞原土結構的平衡，而且還要保證工期按期完成。

只要在親水平臺擋土墻處，用水泥攪拌樁格柵墻作為一個重力結構來代替格賓石籠墻及混凝土懸臂墻，取消松木樁及原結構下的水泥攪拌樁。它既是支護結構，又是建筑結構，只需要在支護墻的外墻及頂面做一個Z形的混凝土外包，或者在墻頂做塊混凝土板，外墻面用漿砌石或條形石做一個砌面，可以美化立面設計，使之既實用又美觀。在原河涌▽5.00上做這么一個重力格柵墻，就避免了大開挖，整個施工過程中q始終存在，保持了原土結構的平衡；重力墻筑成，河涌內變成淺層開挖，墻頂及墻后也變成淺層開挖，只需在河涌內清理河道，墻頂處做破面及道路，開挖高度都變小了，不用擔心還會發生滑坡。施工順序：減載-打水泥樁墻-挖河涌-削坡、做道路-做墻照面（見圖3）。

重力墻形成后，無需擔心設計結構在回填后會變位，重力墻有足夠的抗剪抗滑能力，施工一旦變得簡單，施工進度肯定可加快，工期也有保證。

圖3　水泥攪拌樁格柵擋墻

[1]傅裕壽.土力學與地基基礎[M].北京：清華大學出版社，2009.

[2]《建筑地基基礎設計規范》（GB50007-2011）[S].

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A

1673-0038（2015）10-0199-03

2015-2-18

王蓮（1983-），女，水工建筑工程師，中級工程師，畢業于武漢大學，主要從事水利工程施工管理工作。