城市狹窄河道新型護岸結構探索

朱 遠

（中設設計集團股份有限公司，210014，南京）

河道整治是國民經濟基礎設施建設的重要組成部分，城市中河道整治主要以防洪、排澇、改善河道水污染導致的環境問題為主。近年由于各級政府高度重視，城市大中型河道整治得到大力推進，城市主體的防洪、排澇、水環境問題得以解決，水質得到了改善。但在面廣量大且與居民生活密切相關的小型狹窄河道方面，排澇難和水污染等問題愈發凸顯。由于河道兩岸臨河建筑、沿河市政管線密布，施工與用地的矛盾十分尖銳，迫切要求對傳統護岸結構進行創新。

一、現狀及存在問題

城市河道整治工程中護岸結構大部分采用直立式擋土墻型式，但直立式擋土墻在施工過程中，需要墻后開挖，而建筑緊鄰規劃河口線，若實施墻后開挖，則需要增加臨時支護結構，不但臨時費用大幅度增加，而且不能確保現有設施尤其是沿河民居的安全。為此，工程技術人員對小型狹窄河道護岸結構型式進行了探索，其中，樁板式擋土墻和板樁墻兩種結構型式被認為能夠解決上述問題。

樁板式擋土墻是通過樁與板結合形成的擋土結構，板樁墻是通過板樁緊密連接形成擋土結構。起初，樁板式擋土墻與板樁墻均用于基坑圍護，通過各種型式的加固，能夠起到很好的擋土效果。由于兩種結構具有開挖量小、工期較短等優勢，后來逐漸被應用于道路工程、水利工程、港口工程。其中，樁板式擋土墻在道路工程中應用廣泛，港口工程中常常使用板樁作為碼頭的擋土結構；水利工程中，堤防搶險、護灘、河道護岸等都開始應用這兩種結構，從松花江流域到黃河流域、長江流域都可以見到樁板式護岸與板樁墻護岸。

20世紀40年代，捷克、荷蘭、美國等國家均在一些基礎設施建設中采用了樁板式結構與板樁結構，并在60年代得到普及。目前對類似擋土結構的研究中，國外學者多數關注樁的變形及土體擾動對樁的影響、樁側土壓力及邊坡穩定、計算軟件的開發等。而在國內，20世紀50年代開始采用此類結構但研究緩慢，多數學者對樁的加固、土壓力傳遞原理、土壓力計算進行研究，多采用數值模擬和實驗室模型，很少有學者對結構型式優化進行探索與研究。

二、結構型式優化

水利工程中，采用的樁板式護岸結構、板樁墻護岸結構解決了城市狹窄河道墻后無法放坡開挖的問題，但也存在著諸多弊端。其中，樁板式護岸結構存在的問題為：樁與擋土板之間無法緊密貼合，擋土板之間及擋土板與樁之間存在縫隙，漏土問題嚴重；壓頂和鋼筋混凝土導梁都將墻后綠化與河道隔離，突兀的壓頂既影響了景觀效果，又破壞了生態連接。板樁墻存在的問題為：板樁墻作為護岸結構，材料浪費，費用貴，不適用于較長河道護岸；板樁之間連接處抗變形能力差，變形后板樁間連接斷裂，產生漏土，甚至護岸坍塌；存在破壞生態連接問題。為此，本文對結構型式優化進行了探索。

1.新型樁板式結構設計要點

采用工字形方樁（如圖1）取代傳統的預制方樁，根據擋土高度，可以將工字凹槽設置一定的長度，方樁下半部分仍可采用普通方樁型式，以便于施工打樁。在工字形方樁之間插入擋土板，擋土板厚度根據計算確定，而工字凹槽的寬度根據擋土板厚度設置，將工字形方樁的凹槽作為導軌，有效地固定了插入擋土板的位置。準確的方樁及擋土板位置更有利于工程安全，也更接近模型試驗的條件，從工程外觀上來說，也更加美觀。

2.新型樁板式結構解決漏土問題

傳統樁板式結構由于樁后擋土板位置不固定，受施工條件限制，需要將擋土板分為多塊插入土中，板與板之間的空隙是漏土的主要通道之一，而本文提出的新型樁板式結構的工字樁之間擋土板位置固定，兩根樁之間的擋土板可以澆筑成為一塊整板，擋土效果更佳，也解決漏土問題。

針對與傳統樁板式結構共同存在的樁與擋土板之間無法緊密結合產生漏土的問題，提出如下解決辦法，在工字方樁凹槽與擋土板結合處 （即擋土板后側，如圖2）打入臨時鋼管，鋼管內經過高壓水沖孔后填入袋裝砂，再拔出鋼管，由于墻后主動土壓力作用，袋裝砂緊貼擋土板，可封閉擋土板與工字方樁凹槽間空隙，同時袋裝砂可以作為濾土排水通道，施工簡單方便，有效解決墻后漏土和排水問題。

3.新型樁板式護岸生態景觀設計

工字形方樁的壓頂設置成U形槽，槽內填土兼作花槽（如圖3），方樁頂部嵌入U形槽壓頂，以加強結構整體性。U形壓頂后壁預留孔，便于花槽中水土與墻后側回填土溝通，綠化植株根系進入墻后大土體中，為了促進植物快速生長，U形槽及墻后回填營養土，不僅降低植物養護成本和難度，還解決了常規混凝土壓頂破壞生態景觀、生態效果的問題。

4.新型樁板式護岸施工設計

本文提出的新型樁板式護岸結構在施工過程中具有很多優點。一是城市小型狹窄河道兩岸多為距離河口較近的無樁基的磚混結構民居。在沿海地區，采用傳統護岸結構需要進行圍堰降水，河道降水經常引起沿河民居不均勻沉降。本結構可以在常水位下施工，避免該安全隱患。二是針對河道狹窄、臨河建筑密布、水上及陸上施工機械均難以進場的難題，可考慮利用已打入樁基，在樁頂布置軌道，軌道上設置移動工作平臺，平臺上設打樁機械，建議采用小型靜力壓樁機械以減少打樁對沿岸建筑的影響。三是壓頂采用預制構件，以加快施工速度。四是U形槽內及槽后填土采用營養土以加快植物生長速度。

圖1 工字型樁板式護岸

圖2 墻后袋裝砂封堵漏土通道方案

圖3 工字樁壓頂裝卸示意圖

三、新型樁板式結構及優化方案在工程中的應用

目前，國內尚未有工程采用本文提出的新型樁板式結構護岸，我們將該結構型式應用于國外某些城市狹窄河道的整治中，不但施工周期短、節約成本，而且施工難度小，從而工程質量得以保證。

在2014年度黃浦江干流上游堤防專項維修工程中，樁后插板豎縫難以封堵。經過研究討論，在板后使用鋼管沖孔，填入袋裝砂，依靠墻后土體主動土壓力作用，袋裝砂封堵縫隙。該方案施工難度小，成本低，耐久性好，并可以作為排水通道。經過工程實例驗證，該方案可以有效解決樁板式結構漏土問題。

四、結 語

本文提出的新型樁板式結構可用于城市狹窄河道的治理，解決了樁板式結構與板樁墻結構的多種弊端，在保證結構安全、施工方便、臨時保護費用低的前提下，又兼顧了景觀綠化，為類似河道整治工程提供了一定借鑒意義。

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