河道清淤工程岸坡穩定性分析及加固處理
——以大梅沙河清淤工程為例

段佳瑋

(深圳市鹽田區水務局，廣東 深圳 518000)

1 大梅沙河巖土層分布特征

為掌握大梅沙河地質工程特征，以便于管控河道清淤工程及岸坡穩定性分析，本文對大梅沙河道區域內的淤土層種類、物理性質和泊松比進行采集描述，結果見表1。通過表1可知，大梅沙河巖土層主要分為雜填土、淤泥、粉質黏土和混凝土，其不同土層重度、彈性模量、黏聚力和泊松比均不相同。如，雜填土均勻性差，土壤質地松散，主要以人工堆積，其上半部為水泥地板(約50 cm)，下部位為約5 cm的碎石；淤泥層物理性質主要特征為流塑性強、土壤質地飽和、含水量和壓縮性較強等，而化學性質極為豐富，主要以有機質和腐殖質構成，其特點是土質表面光滑、強度、土壤韌性中等；混凝土成分則主要由SiO2、黏質性土壤和花崗巖等組成，其壓縮性和韌性均較低，主要為中等壓縮性土層。通過對大梅沙河區域地質工程類型進行詳細闡述和匯總，以進一步分析岸坡穩定性，為河道清淤工程和地質災害防控措施提供一定的科學理論依據[1-3]。

表1 河道清淤土層情況

2 河道清淤治理中岸坡穩定性分析

2.1 河道堤岸坡設計

河水與道路的交界處為飛禽鳥類及魚類的食物來源及動物棲息地。盡可能減少橫斷面面積的挖掘，可以避免水大面積的不合理沖刷，增加岸坡的穩定性。同時，可采用卵石、塊石、藤本植物及人為格擋等操作加以穩固，本次部分大梅沙河清淤工程清淤方量見表2，K0+028.48里程總挖掘量395.68 m2，K0+041.66里程總挖掘量13.43 m2，K0+043.00里程總挖掘量115.40 m2，其中，三組河段里程淤泥挖除方式進行清淤工作，清淤后，K0+028.48段河道橫斷面積提升16.39 m2，平均面積增加11.90 m2，同時總方量為395.68 m2，為三組河段清淤方量最佳指；K0+043.00里程內，橫斷面面積增加了12.63 m2，平均面積為8.69 m2，河道清淤結果表明，采用外挖式積淤清除方式，顯著增加了河道橫斷面積，平均面積和河床深度，有效實現了大梅沙河該河段組岸坡穩定性，極大程度降低了安全隱患[4]。

表2 部分大梅沙河清淤工程清淤方量計算情況

2.2 岸坡穩定性分析

圖1～圖3為大梅沙河清淤前后河床高度位置和面積變化結果。通過圖可知，K0+041.66里程岸坡兩端清淤高度顯著優于K0+028.48和K0+043.00里程處，表明K0+041.66里程清淤過后，岸坡與淤泥接觸面積降低，有效減少了淤泥長時間對岸坡的物理腐蝕和化學腐蝕特征，提高了該河段岸坡的安全性。通過圖1～圖3面積、方量和岸坡接觸面計算結果表明，不同里程采取挖取式清淤工作后，里程河床土體物理結構出現明顯改觀，河床線、岸坡線呈現明顯升高。同時針對岸坡穩定性位置因素進行分析，當前，易崩塌岸坡位置常處于擋板墻下方位置，傳統清淤工程常經以先挖后填進行處理，但在該過程中，受到挖、填等因素引起的應力場變化影響較為顯著[5-6]。為解決挖、填應力場變化問題，采取不同淤泥深度處采取不同挖掘措施和岸坡加固處理措施，降低不均衡挖取措施致使河道岸坡受應力變化，損傷其結構，保證岸坡穩定性后再進行施工操作。

加固后岸坡穩定性分析，有圖1～圖3可知，三種清淤開挖后的河床位移數值結果表明，在進行加固措施進行河道清淤時，河底位置下降，岸坡線易于加工，擾動因素明顯較少，使岸坡穩定性有顯著提高，整體位移差位于誤差規定指標范圍內。同時為進一步提升岸坡穩定性，保障大梅沙河道汛情、災情等安全保障，在岸坡線處設置混凝石塊加固措施，按照一定比例設計河岸線高程，既能保證清淤工作的岸坡穩定性，同時又能安全防災、降低成本，提高清淤工程施工效率等。

圖1 D1(K0+028.48)清淤前后河面位置和面積變化

圖2 D2(K0+041.66)清淤前后河面位置和面積變化

圖3 D3(K0+43.00)清淤前后河面位置和面積變化

2.3 加固處理分析

大梅沙河不同河段處，淤泥堆積總方量、高度均不同相同，因此，在進行岸坡加固處理時，首先通過徠卡TS30全站儀棱鏡和鋼卷尺等設備儀器測量大梅沙河斷面信息。以全站儀和棱鏡采集河道內數據信息，坐標法進行斷面測量，同時在測量數據基礎上確定上、下坡點和中間點等。其次，根據不同河道內于淤泥土壤質地，對應設計合理的加固預防措施。目前，國內有關河道清淤工程加固措施主要包括排水固結法、化學法和電滲法等。其中，排水固結法主要是通過在土體中加載壓力，進而使土體水產生壓力差，隨著加載時間的推移，水土通過排水板排除的過程，而排水固結法的作用則集中體現在地基承載力加大，在進行清淤工程期間不會出現沉降方面的問題。化學加固法主要過程是在進行清淤工程期間，對河道淤泥加入固化催化劑，一方面增強了淤泥土質強度，另一方面使淤泥快速板結。電滲法利用正負電極的作用，將淤泥土中水從陰極排除，使陽極板結化，主要是針對軟細黏土類土層，通過降低黏土層含水量達到淤泥板結化目的，提高了岸坡穩定性，有效規避河道周邊風險。本研究依據不同河段內淤泥方量及周邊環境變化情況，通過排水固結法使河道淤泥趨于板結化，隨后通過挖的措施清除淤泥，在保證清淤健康安全施工的前提下，有效地提高了河道區域岸坡穩定性，降低了生活區域安全隱患[7]。

3 河道岸坡及加固技術質量安全管理措施

3.1 內、外業安全質量工作檢查

河道清淤工程岸坡穩定性和加固處理過程中，安全是極為關鍵的。本研究通過對大梅沙河采取的排水固結法清淤工程內、外業安全質量進行檢測，避免可能出現的危險性事件。首先，大梅沙河和不同河段(K0+028.48、K0+041.66、K0+043.00)岸坡結構、淤泥堆積量、河床深度、區域環境和坡體建筑物等均不相同，如在K0+043.00處，其淤泥堆積量、岸坡接觸面均為最小，因此，在進行內外業工作處理中，針對淤泥與岸坡接觸面較大區域集中處理，其余接觸面低區域按照比例實現清淤工作，合理劃分即降低了清淤工作量，同時降低了高危區域的安全事故概率。同時，不同河道在設計斷面過程中，不僅要考慮到河道清淤工程超挖情況，而且對河道、岸坡穩定性和超寬要進行標定校正，如K0+028.48，其清淤量大，標定后便于工作開展。在外業工作中，需選取合理的施工方法，以防止安全事故產生。如嚴禁超挖、深挖、超采等；在施工過程中深入考核工程區域現狀，設計制定施工措施和預警方案，對工程地質環境脆弱區域，控制施工速度，調配施工順序等，以保障河道岸坡和加固施工操作時的安全管理[5]。

3.2 質量、環境保護、職業健康和安全措施

由于大梅沙河毗鄰深圳市居民生活區域，同時河道錯綜復雜，施工人員多，工作時間長，因此，在進行清淤處理，提升岸坡穩定性過程中方式選取、QEHS職業健康保護具有重要意義。在不同大梅沙河河段清淤工作中，首先要明確劃分工作任務、管理職責等，構建清淤工程項目的質量、環境、職業健康和安全(QEHS)的一體化管理體系。以此，通過QEHS體系運用管理信息、控制論和工程施工。其次，依據不同河道區域環境和岸坡接觸面穩定性，通過QEHS指標評估岸坡出現的質量安全風險、噪聲風險的總體概率，以保證施工過程中質量安全；在加固處理施工中，做好隔音措施、施工人員工作設備等，降低施工過程中可能出現的職業病危害，同時通過QEHS評估指導建立一套適合大梅沙河區域經濟發展模式，人類社會可持續發展的管理措施，使其不僅能有效監測岸坡穩定性，而且能對相似河道清淤工程施工安全管理提供科學依據[7]。

4 結 論

本研究通過理論公式推導大梅沙河和不同里程變化情況，得出大梅沙河清淤工程清淤方量K0+028.48里程總挖掘量最高395.68 m2，K0+041.66里程總挖掘量13.43 m2，顯著低于其他部分里程總挖掘量。根據清淤前后河面位置和面積變化K0+041.66里程穩定性最高，該結論與舒安平等利用Fellenius方法針對國內河道區域岸坡穩定性分析的治理理論公式結果較為相似。本研究通過分析河道岸坡及加固技術質量安全管理措施，進一步表明優化后的加固措施是安全合理的，為相似區域清淤治理保護岸坡穩定性提供一定的科學依據。