基于河道擋土墻加固工程實(shí)例分析

劉豐兵

（婁底市水利水電工程建設(shè)有限責(zé)任公司，湖南 婁底 417000）

引 言

擋土墻是水利水電工程中的重要組成部分，對(duì)于沿途的防洪、蓄水、排澇工作至關(guān)重要，然而，近些年來(lái)由于氣候多變、旱澇不定，加速了擋土墻的損壞，導(dǎo)致?lián)跬翂κ鹿暑l發(fā)。擋土墻的作用在城市和鄉(xiāng)村有著明顯的區(qū)別，尤其是在防洪排澇過(guò)程中擋土墻對(duì)于城市地區(qū)更為重要，河道要是發(fā)生事故將會(huì)殃及沿途居民的生命財(cái)產(chǎn)安全，造成不可挽回的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)一旦擋土墻出現(xiàn)塌方就會(huì)導(dǎo)致河道不暢，造成河水外溢，使河道兩岸的莊稼受淹等。城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展，城市建設(shè)項(xiàng)目與日俱增，難免與河道的維護(hù)產(chǎn)生沖突，導(dǎo)致河道曲折蜿蜒，不利于河水的正常流淌，也加速迎水面的損壞幾率[1～3]。因此，為了更好地保證河道的安全可靠運(yùn)行，研究河道擋土墻加固工程技術(shù)具有重要的意義。

1 河道擋土墻的運(yùn)行現(xiàn)狀

河道擋土墻對(duì)河道充分發(fā)揮防洪抗?jié)车淖饔弥陵P(guān)重要，主要作用：第一是收縮河道的坡角，減少河道開(kāi)挖的土方體積，增加河道的穩(wěn)定運(yùn)行；第二是防止河水直接沖刷河床，產(chǎn)生水土流失；第三是保護(hù)河床穩(wěn)定，避免出現(xiàn)沿岸的塌方；第四是保護(hù)河道兩岸的建筑不被河水沖刷下沉。近年來(lái)生活垃圾、建筑垃圾以及污水的過(guò)度排放等原因?qū)е潞拥纼?nèi)部污物堆積、水生物瘋長(zhǎng)，最終導(dǎo)致河道堵塞，不利于河道行洪。同時(shí)也加大了河道擋土墻承受的水壓和水流，長(zhǎng)此以往必將導(dǎo)致?lián)跬翂Φ钠茐模a(chǎn)生安全隱患，比如河道兩岸護(hù)坡下沉、洪水排放不及時(shí)的外溢、加快擋土墻的破損、降低擋土墻的使用壽命等。因此在進(jìn)行河道擋土墻的維護(hù)過(guò)程中不僅要注意擋土墻的完好與否，還要做好河道的疏通工作，最大限度地保證流通能力，減輕河水對(duì)擋土墻的沖刷程度，延長(zhǎng)河道擋土墻的使用壽命。當(dāng)發(fā)現(xiàn)河道擋土墻出現(xiàn)問(wèn)題的時(shí)候要及時(shí)進(jìn)行整修加固，確保河道擋土墻的安全可靠運(yùn)行。

2 河道擋土墻存在的問(wèn)題

某河道承擔(dān)著水庫(kù)泄洪和沿岸農(nóng)田作物的排澇作用，河道較寬，擋土墻的高度較高。起初河道并未進(jìn)行擋土墻的建設(shè)施工，水土流失較為嚴(yán)重，導(dǎo)致河道的運(yùn)行維護(hù)極度困難。自從2012 年開(kāi)始對(duì)該區(qū)域的河道進(jìn)行了大規(guī)模的整治工作，對(duì)該河道進(jìn)行了擋土墻的建設(shè)施工，采用直立式扶臂擋土墻，設(shè)計(jì)的墻高約7 m。該河道的防洪標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)為50 年，預(yù)設(shè)洪水高度為將近5 m，河道的通流量約為502 m3/s，主要建筑等級(jí)為3級(jí)。最近兩年河道區(qū)域進(jìn)行城市軌道交通的建設(shè)，涉及到了隧道路線與擋土墻斜交的情況，需要對(duì)河道區(qū)域進(jìn)行盾構(gòu)開(kāi)挖等工程，對(duì)河道擋土墻的安全運(yùn)行造成了威脅。由于該河道使用年限較長(zhǎng)以及道路施工的影響，擋土墻出現(xiàn)了傾斜，嚴(yán)重的位置出現(xiàn)了裂縫，甚至已經(jīng)存在明顯的下沉問(wèn)題，因此需要進(jìn)行擋土墻的加固施工，保證河道的正常運(yùn)行。

3 河道擋土墻加固的措施

3.1 加固工程難點(diǎn)分析

河道位于城市市區(qū)，加固過(guò)程中需要保證先修建的軌道交通隧道不被破壞或者避免安全隱患等，同時(shí)也要保證沿岸道路、熱力管道、電力管道、雨水井子等公共設(shè)施的安全，對(duì)市民的日常生活影響較小。綜合考慮確定擋土墻地基的加固方案采用樁基礎(chǔ)，但難點(diǎn)是樁的尺寸受到了限制。其次該河道的主要功能是保證水庫(kù)的泄洪，水位是隨著水庫(kù)蓄水多少、季節(jié)的不同等變化的，隨時(shí)有可能出現(xiàn)洪水，需開(kāi)啟泄洪通道，因此該河道擋水墻加固過(guò)程中需要設(shè)置合理的圍堰，確保加固工作的順利進(jìn)行與開(kāi)展。最后需要根據(jù)河道擋水墻的損壞程度和長(zhǎng)度確定需要施工的段落，在保證河道擋水墻能夠安全運(yùn)行的情況下，降低加固工程成本。不同的河段采用不同的加固方法，不同損壞程度制定不同的修復(fù)方案，保證加固工程經(jīng)濟(jì)可行開(kāi)展。

3.2 加固設(shè)計(jì)

圖1 河道擋土墻加固方案

河道擋土墻的加固方案設(shè)計(jì)必須以河道的具體情況為依據(jù)，能夠滿足當(dāng)前河道損毀位置的修復(fù)，也不影響其他工程的正常運(yùn)行，制定的河道擋土墻加固方案如圖1 所示。由圖1 可以看出擋土墻上部加固的主要方式是拆除變形較大的擋土墻進(jìn)行重新修建，長(zhǎng)度為19 m，靠近橋梁的河段出現(xiàn)脫空問(wèn)題的部位進(jìn)行拆除重建，修建長(zhǎng)度為9.5 m，增加擋土墻墻趾處的寬度，澆筑混凝土，要求不能存在較大的內(nèi)部應(yīng)力，新舊擋土墻之間的連接方式采用錨筋連接。同時(shí)對(duì)于地基的處理也應(yīng)該根據(jù)河道底部的地理狀況進(jìn)行，針對(duì)軟土質(zhì)的區(qū)域可運(yùn)用的方法較多，如攪拌樁、旋噴樁等，結(jié)合工程實(shí)際，采用墻體強(qiáng)度較大的旋噴樁設(shè)置內(nèi)插鋼管的形式即可。為了考慮樁基后續(xù)工作中的穩(wěn)定性，保證樁基不發(fā)生變形等問(wèn)題，需要控制墻趾基底的應(yīng)力，最大應(yīng)力位置需要根據(jù)空間位置增加旋噴樁，樁的直徑控制在0.6 m 左右，間距控制在1.5 m，內(nèi)部設(shè)置內(nèi)插鋼管，要求插入樁底的深度為5.9 m，其余的河道擋土墻位置因?yàn)閾p壞程度和變形較小，可以進(jìn)行小范圍的混凝土灌漿加固。工程涉及河道內(nèi)部的部位需要設(shè)置完善的土石圍堰，背水一側(cè)進(jìn)行擋土墻的開(kāi)挖時(shí)需要考慮沿邊的放坡空間，同時(shí)工程周?chē)枰捎酶駯攀綋跬翂ψ鳛榕R時(shí)支護(hù)。

3.3 方案計(jì)算

完成河道擋土墻的加固方案之后需要進(jìn)行方案的具體計(jì)算，計(jì)算的依據(jù)主要是河道區(qū)域的勘察資料，利用結(jié)構(gòu)力學(xué)的知識(shí)進(jìn)行分析計(jì)算，巖土主要計(jì)算指標(biāo)包括：天然容重、粘聚力、內(nèi)摩擦角和側(cè)阻力特征值等，不同的土層需要選擇合適的參數(shù)值。首先需要計(jì)算的是復(fù)合地基承載能力是否滿足河道滿負(fù)荷的要求，加固施工過(guò)程中的攪拌樁、旋噴鋼管樁均能夠在原有河道地基的基礎(chǔ)上增加地基的強(qiáng)度，因此計(jì)算得出的復(fù)合地基的承載能力必將滿足當(dāng)前河道的要求。同時(shí)還有一個(gè)關(guān)鍵的參數(shù)需要進(jìn)行計(jì)算，它就是擋土墻地基應(yīng)力的復(fù)核，該數(shù)值通常是按照朗肯主動(dòng)土壓力計(jì)算，計(jì)算過(guò)程中需要抗滑位移的安全系數(shù)，經(jīng)過(guò)查找相關(guān)資料，并借鑒以往經(jīng)驗(yàn)，確定約為1.4，將抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)取2.5，經(jīng)過(guò)核算能夠滿足河道正常運(yùn)行的要求。擋土墻的墻趾寬度需進(jìn)一步進(jìn)行修建加寬，設(shè)計(jì)加寬的尺寸為外延1 m，基底應(yīng)力分布均勻，均為92 kPa，通過(guò)分析計(jì)算得出墻趾的最大應(yīng)力位置在墻踵處，大約為9 792 kPa，承載力復(fù)核結(jié)果滿足設(shè)計(jì)要求。

3.4 加固處理效果

通過(guò)上述方案對(duì)該河道擋土墻進(jìn)行修復(fù)和加固處理，施工過(guò)程中完美地將新舊擋土墻結(jié)合在一起，從工程的施工成本、施工進(jìn)度和施工質(zhì)量三個(gè)方面進(jìn)行嚴(yán)格控制，工程竣工之后進(jìn)行了多方面的評(píng)價(jià)與監(jiān)測(cè)，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，與圖紙文件相吻合。該工程如期通過(guò)了項(xiàng)目驗(yàn)收，之后迅速恢復(fù)了河道的正常運(yùn)行，取得了較為顯著的成效。工程完工之后對(duì)工程進(jìn)行了跟蹤，完成了加固部位的監(jiān)視和測(cè)量，整個(gè)監(jiān)視過(guò)程中擋土墻未出現(xiàn)滲水、滲沙現(xiàn)象，擋土墻的變形量幾乎為零，并且河道外觀更加美觀，實(shí)踐表明該河道擋土墻的加固工程效果較好。

4 結(jié) 語(yǔ)

文章結(jié)合該河道擋土墻的加固工程，對(duì)河道擋土墻存在問(wèn)題進(jìn)行分析，指出擋土墻加固過(guò)程中的技術(shù)難點(diǎn)，給出了符合河道實(shí)際要求的加固方案，并且得到了很好地落實(shí)。通過(guò)結(jié)果可以看出，方案可行，計(jì)算合理，加固工程達(dá)到了預(yù)期效果。