呂四船閘下游引航道護岸改造設計分析

吳環宇 倪錚宇 蔣鋒

摘要：呂四船閘下游左側引航道漿砌塊石扶壁式護岸，建于上世紀90年代末，年代久遠，護岸漏漿嚴重，由于受船行波、船舶啟動時螺旋槳攪動，以及自然雨水沖刷，部分護岸倒塌傾斜。本文分析了該引航道護岸工程改造設計方案的選擇，以及重力式護岸施工過程中的注意事項。

關鍵詞：呂四船閘;重力式護岸;引航道護岸

1.引言

呂四船閘作為溝通長江、淮河水系發達的水上交通咽喉，是船舶進入啟東境內唯一水上口門。呂四船閘為Ⅴ級船閘，船閘于2010年改造完成。目前船閘年通過量1000萬噸以上，超過船閘設計年通過量931萬噸，下游引航道左側護岸為1987年建成，左側護岸長度約為200m。由于年代久遠，漿砌塊石的護岸漏漿嚴重加之船舶靠泊，下游引航道局部護岸倒塌傾斜，故本次需對船閘引航道左側護岸拆除（約180m），并在下游引航道左岸新建370m護岸。項目功能是既能起加固護岸效果，又能起到防止水土流失而導致的堤坡坍塌，保護農田的安全，保護船舶行駛安全，滿足過閘船舶靠泊，維護航槽穩定。

2.改造方案設計

2.1護岸結構設計

護岸頂高程根據最高通航水位加超高確定為▽2.5;護岸底頂高程根據墻前設計水深3m，考慮沖刷等影響，護岸底頂高程與河底高程一致為▽-2.16。

1.方案一：該結構底板采用C25素砼，底板頂高程為▽-2.16m，底板寬4.3m，厚為0.6m，底板前趾懸挑長度為0.5m，后趾懸挑長度為0.5m;墻身采用C25砼;壓頂采用0.5×0.52（m）（高×寬）的C25砼壓頂（考慮2cm的飛邊）;護岸頂高程為▽2.5m。在墻身▽0.8m與▽-1.32m處設置φ75橫向排水管一道（間距2.5m），與墻后φ100的縱向排水管相連。

2.方案二：現狀老擋墻采用聯排灌注樁結構，灌注樁直徑為0.8m，樁長為12m，墻后采用500的水泥攪拌樁形成帷幕，樁長為4.5m，灌注樁頂采用C25鋼筋砼帽梁連接，帽梁尺寸為1.2×1.0m（寬×高）。

3.方案三

現狀老擋墻前采用PHC600樁加固，間距1.4m，樁長為13m，樁頂標高為1.00m;承臺采用C30水下砼進行澆筑，承臺與老擋墻前趾間距為0.75m，老擋墻與加固墻體采用中粗砂回填。

2.2 ?護岸結構計算

1.水工建筑物安全等級

護岸結構的安全等級為2級。

2.護岸結構計算參數

（1）墻后回填土，按等代指標計算。

水上：Φ=30°，C=0，γ=18.5KN/m3

水下：Φ=27°，C=0，γ浮=10KN/m3

（2）墻體材料容重：

砼：γ=24kN/m3

（3）地面活荷載

人群荷載：q=3.0kN/m2

3.計算工況

計算工況考慮兩種，即持久狀況和短暫狀況。持久組合采用設計高水期和設計低水期;短暫組合采用完建期。在設計低水位工況時，墻后水位在設計最低通航水位以上0.5m，在設計高水位工況時按設計最高通航水位以上0.1m考慮。

4、方案比選

方案一（重力式） 7.10 0 0 15000 結構整體性較好，施工簡單 開挖回填量大，圍堰施打難度高，臨時征地量大;施工期對通航影響大 推薦

方案

方案二（排樁） 3.65 0 1.6 21900 結構整體性較好，開挖、回填量小，臨時征地量較小，施工期對通航無影響;改善引航道通航環境 施工工藝復雜（墻后攪拌樁施工要求高），需永久征地

方案三（重力式加固） 0 0.80 0 10700 開挖、回填量小，臨時征地量小 結構整體性差

2.3護岸細部構造設計

（1）新建重力式護岸斷面設計考慮采用2道橫向排水管，間距為2.5m，墻身內橫向排水管采用φ75的PVC管，坡度為5%，墻后縱向排水管采用φ100軟式管，管周設碎石濾層，外包土工布;與后方農田排水溝的銜接，在護岸墻身中預埋一根2m長直徑50cm的涵管。

（2）護岸每隔10m設置一道沉降縫，縫寬2cm，以聚乙烯板填充;

（3）為防止由于不均勻沉降導致壓頂表面出現裂縫，壓頂每5m設一道假縫，縫寬2mm，縫深50mm;

（4）新建護岸起點結構與老駁岸結構的銜接，護岸前泥面標高在護岸第一個10m結構段按照1：5的坡度放坡;

（5）新建護岸終點與土坡的銜接，護岸終點做一個5m結構段重力式擋墻封頭;

3.工程施工組織計劃

該航段現狀水域較窄，施工期間需要保證船閘正常運行;為此護岸改造期間必須加強施工組織管理，確保航運船隊和施工船舶等各種船只的安全，可在施工圍堰迎水面設立警示標示;并且船閘需制定施工期間船舶進出閘管理制度。

3.1施工工序

施工放樣→圍堰施工→施工排水→基坑土方施工→護岸施工→墻后回填土施工→排水管施工→水平位移及豎向沉降觀測

3.2施工質量控制

3.2.1 ?圍堰施工

2021年4月至10月是每年的豐水期，施工期間，根據當地呂四水系警戒水位為1.277m，本次整治的施工水位按警戒水位確定為1.3，圍堰頂標高確定為1.5，頂2m，采用吹填袋，迎水面和背水面的邊坡分別為1：2.5和1：2。為確保施工期間圍堰安全，圍堰臨水側增加鋼管樁支護（6m長，50cm/根）。

3.2.2 ?施工排水

護岸基坑開挖應采用輕型井點排水，基坑開挖時還應配合采用縱向明溝排水法，每個施工集水坑配備一個Φ150mm的單級離心清水泵抽水，確保護岸工程的干地施工。

3.2.3 ?基坑土方施工

基坑土方開挖施工中，設計時考慮按1：1.5的平均邊坡開挖（施工中可采取上部2m范圍開挖邊坡陡下部開挖邊坡緩的開挖方式）至底板底高程。水下疏浚土方采用挖泥船挖泥，泥駁運輸土方。開挖邊坡頂部嚴禁堆土，防止施工期基坑及結構受到影響。臨近起點處的開挖需采用鋼板樁支護。

3.2.4 ?護岸施工

1.素砼護岸施工要求

①混凝土底板及墻身

在基槽驗收合格后，突擊開挖基底保護土，立即澆筑C25砼底板，底板與墻身間須留凹榫，凹榫預留深度不小于12cm，間距1.5～2m，預留面積不得小于底板面積的15%。當底板砼強度達80%后，立模板進行C25砼墻身的澆筑。

墻身如分層澆筑，則應在分層處鑿毛，預留空格，每個空格尺寸在0.3X0.3～0.3X0.4m，深度不小于15cm，并梅花形布置 0.9m長直徑16的插筋。

②壓頂

墻后填土填至設計標高后，待墻身沉降和位移穩定后再澆筑C25砼壓頂。為防止壓頂砼表面出現裂紋，壓頂每5m設置一道深2cm的假縫，采用玻璃條填充。

結構段間沉降-伸縮縫填縫材料采用聚乙烯板，兩結構段之間貼0.6m寬的土工布。

3.2.5 ?墻后回填土施工

護岸回填土時時，要求墻身強度達100%以上方可進行墻后土回填，且回填土必須選擇采用當地表層較好的粉土或粉砂回填，并應分層夯實，層厚不允許超過30cm，且應控制回填土施工速率，對墻身沉降進行觀察。回填采用人工或機械夯實均可，土方回填宜采用機械夯實，回填土的干容重應不小于1.46kN/m3，且輕型擊實壓實度不小于88%，并應注意墻后邊角處土的夯實。

3.2.6 ?排水管施工

設計考慮在護岸縱向長度上每隔2.5m設一道橫向的Φ75mmPVC排水管，斷面上設二層，上下層梅花形布置，排水管以5%坡至墻面出水口。在墻后孔口處縱向設Φ100mm軟式排水管與Φ75mmPVC排水管相連（接頭處設置一定長度的Φ80mm軟式排水管）。

在鋪設Φ100mm軟式排水管前，回填土應先回填至墻后排水管頂部位置，夯實其基礎部分，待土體沉降穩定后，再挖開鋪設縱向主管Φ100mm軟式排水管和碎石倒濾層，同時不得使用壓彎、壓折和壓裂軟式排水管。縱向軟式排水管和碎石倒濾層施工完成后，再繼續進行墻后回填土的回填工作。

3.2.7 ?水平位移及豎向沉降觀測

水平位移和豎向沉降的觀測點可設在同一標點，如新建護岸的前沿底板頂或墻身上，每個結構段上的觀測點數量不宜少于2個。施工期的累計水平位移宜控制1cm左右，豎向沉降控制在0.4mm/d時可視為穩定，可進行下一工序的施工。為便于觀察，施工期的水平位移和沉降觀測應繪制沉降速率圖表，以沉降量/d表示。

4.結語

該工程新建護岸370米，按五級航道標準進行建設。合理的施工工序有利于工程施工順利，有利于工程施工質量。新護岸建成后，可以有效保護航道岸坡穩定從而防止護岸水土流失，改善航道通航環境，提高航道通航能力，對促進轄區水路運輸的可持續性、協調發展將起到重要促進作用，有利于更好地發揮船閘水運的社會經濟效益。

參考文獻

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