淤泥質護岸結構型式的研究

馮艷

（中國電建集團中南勘測設計研究院有限公司，湖南長沙410014）

0 引言

河湖護岸的防護主要是防止水流和波浪對岸坡的沖刷，保障岸坡的穩定，傳統的護岸型式主要有坡式護岸、壩式護岸和墻式護岸。近年來，采用生態護岸等新型護岸型式也應用越來越廣泛，生態護岸主要有格賓石籠護岸、生態磚護岸、三圍植被網植草護坡、緩坡護岸、植物扦插護岸和仿木樁護岸等。傳統的護岸型式主要從岸坡穩定的角度對岸坡邊坡進行處理，一般要求護岸擋墻地質條件較好，擋墻基礎需要有足夠承載力，邊坡較陡的情況下能夠自穩。采用生態護岸一般以岸坡自穩作為邊坡，邊坡一般較緩，岸坡占用的空間較大，岸坡綠化植草僅作為防沖刷和美化的作用。當在城市內河湖進行清淤及綜合整治時，一般河湖距離兩岸建筑物較近，受征拆條件影響，一般無放緩邊坡的條件，當岸坡地質條件較差時，特別是淤泥土或沙礫質土時，采用陡坡邊坡穩定性不滿足要求。針對這種情況，亟需一種新型護岸型式來解決上述問題。

1 工程概況

福州市琴亭湖湖體擴容工程位于福州市新店區南段，為建成區內公園景觀湖，兩岸近距離即為建成市政道路和住宅小區。工程建設的主要目的是提高琴亭湖及周邊地區排澇標準，兼顧改善沿湖景觀。主要建設內容包括對現狀湖體進行擴挖加深，修建提升泵站和周圍景觀布置等。根據勘探成果湖岸地層從上至下為：雜填土，厚1.0～2.8 m；粘土，厚0.5～3.8 m；淤泥，軟塑～流塑態，一般厚2.0～4.0 m，最厚8.6 m；淤泥混砂，厚0.5～1.3 m；粉質粘土，厚1.0～4.2 m；泥質中粗砂，一般厚3.0～8.0 m；泥質砂卵礫石，揭穿最厚12.7 m。湖岸坡地下水整體埋深淺，大多在地面以下0.9～1.7 m。

2 護岸型式研究

2.1 需要解決的問題

根據地質揭露情況，湖體岸坡坡腳主要為淤泥和淤泥混砂地層，淤泥質岸坡受地下水的影響穩定性極差。在湖底開挖所涉及到的巖土層主要為淤泥質土，其工程力學性能差，直接放坡開挖后無自穩能力，而淤泥質土以下為泥質砂卵礫石層（地下水部分承壓），湖體開挖后，湖岸坡邊坡同時存在滲透穩定問題。周邊已建有市政道路和住宅小區，周邊已無擴大范圍的空間，為使湖體達到防澇的目標，需要對湖體擴容，規模40 萬m3，受制于周圍條件限制，只能向下湖底擴挖擴容, 湖體面積有限,需要平均向下擴挖近4.0 m。隨著湖體開挖深度的增加，解決護岸邊坡的穩定性問題是本工程的重點和難點。

2.2 護岸型式擬定

針對以淤泥質土埋深較大，地下水位埋深較淺的情況，若采用傳統護岸型式，地基承載力要求較高，無法滿足要求，若采用生態護岸的型式，岸坡邊坡要求很緩，仍然無法滿足要求。根據地質條件，巖土層主要為淤泥質土、而淤泥質土以下為泥質砂卵礫石層承壓水層,且湖體平面面積有限的因素。為達到淤泥質穩定要求，同時滿足城市景觀要求，考慮采用對湖周進行加固垂直開挖的灌注樁擋墻、加固后進行放坡開挖的攪拌樁坡式擋墻2 種護岸型式。

2.2.1 墻式護岸型式

該方案沿湖周岸線布置一周灌注樁，樁直徑為1 000 mm，樁長約20.0 m，樁中心間距2.0 m。灌注樁靠岸坡側設置厚400 mm 的C25 預制混凝土墻，擋墻沿岸線連續布置，擋墻底高程低于開挖后的湖底高程0.8 m，擋墻底部尖角處設置25 mm厚鋼板以便能壓入土層中。混凝土擋墻頂高程與灌注樁頂高程一致，施工時先考慮灌注樁部分施工，待灌注樁施工完成后，再進行混凝土擋墻施工。采用灌注樁擋墻結構，湖體可擴挖水平面積為10.8 萬m2，湖底向下開挖平均深度為3.7 m，達到增加庫容40 萬m3的目的，擋墻護岸上部根據湖體周圍景觀需要不同的護岸型式，墻式護岸典型結構型式如圖1。

圖1 灌注樁擋墻結構典型斷面圖

2.2.2 水泥攪拌樁護岸型式結合生態護岸型式

該方案沿湖周采用水泥攪拌樁坡式護岸型式，攪拌樁直徑為600 mm，樁中心間距1.0 m，排距0.5 m，梅花形布置，距離湖中心前兩排內插20 a型工字鋼以提高強度，樁底部深入超過湖底開挖深度2.0 m，岸邊坡采用1.0∶1.5，坡腳設置混凝土護角。護岸坡面從上至下采用景觀混凝土預制空心塊、碎石墊層及土工布，孔中植草。采用攪拌樁坡式擋墻結構，湖體可擴挖水平面積約為10.0 萬m2，湖底向下開挖平均深度為4.0 m，達到增加庫容約40萬m3的目的。水泥攪拌樁坡式護岸結構型式如圖2。

2.2.3 護岸型式比選

圖2 水泥攪拌樁護岸結構典型斷面圖

采用瑞典圓弧法分別對墻式護岸型式和水泥攪拌樁護岸型式的擋墻的穩定性進行分析，計算結果如表1。

表1 安全穩定性系數統計表

對上述2 種擋墻結構的主要工程量及投資比較見表2。

表2 投資對比表（1 km 長度）

根據以上研究結果，采用墻式護岸和水泥攪拌樁護岸型式的邊坡穩定性均滿足要求,水泥攪拌樁護岸型式安全系數更高。水泥攪拌樁護岸型式每千米投資大大低于采用灌注樁的墻式護岸型式。由于琴亭湖公園周邊主要為居民區，同時也是福州市北部標志性景點之一，灌注樁墻式護岸施工周期長，施工期噪音較大，河岸灰色的水泥墻與周圍的景觀不協調，并使河道中動植物失去了賴以生存的環境，水生植物也難以在堅硬的結構坡面上生長，水生態系統遭受破壞，而攪拌樁施工速度快，坡面材料鋪砌速度快，施工噪音小，對周圍居民影響小。水泥攪拌樁護岸的坡面采用生態護岸型式，坡面可種植水生植物，與公園景觀特色相協調。綜上，采用攪拌樁坡式擋墻結構作為淤泥質護岸的結構型式。

3 結語

通過對淤泥土護岸型式的研究，采用水泥攪拌樁結合生態護岸型式，既保證了在琴亭湖原有有限湖面面積內達到擴挖規模和岸坡的穩定的要求，同時結合景觀和生態的布置要求，維持已有的護岸結構型式節省投資，也增加了垂直方向滲徑，提高了滲透穩定性。

此護岸型式在滿足城市施工場地狹小的條件下，可解決軟土地基自身的允許開挖坡度較緩的問題，利用攪拌樁處理方法提高軟土自身強度，大大地提高了其允許開挖坡比，相比傳統邊坡開挖措施，在保證永久邊坡的穩定性條件下，大大地減少了軟土地基的開挖量，減小了工程施工作業面，縮短了工程工期。同時突破了軟土地基的允許開挖坡比限制，增強了邊坡設計方案的靈活性，具有普適性。地基只需要在開挖前進行水泥攪拌樁處理，不需要邊開挖邊處理，使得開挖工程簡單易操作，對城市河湖整治的護岸工程具有指導意義。